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FR3093949A1 - Element d’etancheite pour palier et son procede de production - Google Patents

Element d’etancheite pour palier et son procede de production Download PDF

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FR3093949A1
FR3093949A1 FR2002420A FR2002420A FR3093949A1 FR 3093949 A1 FR3093949 A1 FR 3093949A1 FR 2002420 A FR2002420 A FR 2002420A FR 2002420 A FR2002420 A FR 2002420A FR 3093949 A1 FR3093949 A1 FR 3093949A1
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Yoshihiko Yamaguchi
Tomohisa Yamamoto
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Uchiyama Manufacturing Corp
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Abstract

L’invention concerne un élément d’étanchéité pour un palier comprenant une pièce en caoutchouc moulée et une âme métallique, la pièce en caoutchouc étant produite par moulage avec vulcanisation d’une composition comprenant 100 parties en masse d’un caoutchouc (A) contenant un ester de l’acide acrylique comme composant principal, 1 à 30 parties en masse d’un matériau de carbone (B), et 10 à 100 parties en masse de noir de carbone (C) présentant un indice d’absorption de phtalate de dibutyle supérieur ou égal à 20 ml/100 g et inférieur à 150 ml/100 g ; le matériau de carbone (B) étant un nanotube de carbone (B1) ou un noir de carbone (B2) présentant un indice d’absorption de phtalate de dibutyle supérieur ou égal à 150 ml/100 g et inférieur ou égal à 1000 ml/100 g ; la résistivité transversale de la pièce en caoutchouc est inférieure ou égale à 1×106 Ω•cm.

Description

ELEMENT D’ETANCHEITE POUR PALIER ET SON PROCEDE DE PRODUCTION
La présente invention concerne un élément d’étanchéité pour un palier comprenant une pièce en caoutchouc moulée et une âme métallique. La présente invention concerne également un procédé de production de l’élément d’étanchéité.
Un essieu d’une automobile est supporté par un palier à roulement, qui est équipé d’un composant appelé élément d’étanchéité afin d’empêcher une fuite de graisse et la pénétration d’eau boueuse. L’élément d’étanchéité est composé d’une âme métallique annulaire dont la surface est recouverte par une pièce en caoutchouc moulée et, pour cet élément d’étanchéité, une pièce en caoutchouc moulée conductrice est employée afin de supprimer le bruit électromagnétique. Des exemples de composition de caoutchouc conductrice employée pour un élément d’étanchéité comprennent une composition de caoutchouc nitrile telle que décrite dans le Document Brevet 1 ou 2.
Le Document Brevet 1 décrit l’utilisation d’une pièce moulée, produite par vulcanisation d’une composition de caoutchouc nitrile comprenant 5 à 50 parties en poids de noir de carbone, 5 à 60 parties en poids de graphite présentant une dimension moyenne des particules de 5 µm ou moins et 5 à 50 parties en poids d’un autre carbone conducteur sur la base de 100 parties en poids d’un caoutchouc nitrile, la quantité totale de noir de carbone, de graphite et de l’autre carbone conducteur étant de 10 à 100 parties en poids sur la base de 100 parties en poids du caoutchouc nitrile, en tant que joint étanche à l’huile pour un palier à roulement.
Le Document Brevet 2 décrit une unité formant palier à roulement servant à supporter un essieu, équipée d’une bague d’étanchéité qui est une pièce moulée produite par vulcanisation d’une composition de matériau de caoutchouc conducteur préparée en mélangeant un caoutchouc acrylonitrile butadiène avec un noir de carbone conducteur et une matière de charge conductrice aciculaire présentant un diamètre de 0,2 à 1,0 µm.
Une automobile étant fréquemment utilisée dans de rudes conditions, une pièce en caoutchouc moulée employée pour un élément d’étanchéité doit posséder des propriétés physiques lui permettant de supporter une utilisation dans des conditions de température élevée. Un caoutchouc acrylique présente une meilleure résistance à la chaleur qu’un caoutchouc nitrile et son utilisation pour un élément d’étanchéité d’un palier a donc été examinée.
Ici, un élément d’étanchéité est généralement produit en introduisant une âme métallique et une composition de caoutchouc contenant un matériau conducteur dans un moule, puis en chauffant sous pression. Il existe toutefois le problème qu’une composition de caoutchouc acrylique contenant un matériau conducteur présente une moins bonne aptitude au démoulage qu’une composition de caoutchouc nitrile. Une mauvaise aptitude au démoulage peut entraîner non seulement une productivité inférieure mais également une rupture d’une pièce en caoutchouc moulée recouvrant la surface de l’âme métallique.
Problème technique
Afin de résoudre les problèmes ci-dessus, un objectif de la présente invention est de fournir un élément d’étanchéité qui présente une conductivité élevée et une très bonne aptitude au démoulage lors de sa production.
Solution technique
Les problèmes ci-dessus sont résolus en fournissant un élément d’étanchéité pour un palier comprenant une pièce en caoutchouc moulée et une âme métallique, la pièce en caoutchouc moulée étant produite par moulage avec vulcanisation d’une composition de caoutchouc comprenant 100 parties en masse d’un caoutchouc (A) contenant un ester de l’acide acrylique en tant que composant principal, 1 à 30 parties en masse d’un matériau de carbone (B), et 10 à 100 parties en masse de noir de carbone (C) présentant un indice d’absorption de phtalate de dibutyle supérieur ou égal à 20 ml/100 g et inférieur à 150 ml/100 g ; le matériau de carbone (B) étant un nanotube de carbone (B1) ou un noir de carbone (B2) présentant un indice d’absorption de phtalate de dibutyle supérieur ou égal à 150 ml/100 g et inférieur ou égal à 1000 ml/100 g ; et une résistivité transversale de la pièce en caoutchouc moulée étant inférieure ou égale à 1×106Ω•cm.
La composition de caoutchouc comprend en outre ici de préférence 5 à 100 parties en masse d’une matière de charge blanche (D). La composition de caoutchouc comprend en outre également de préférence 1 à 10 parties en masse d’un adjuvant de fabrication (E).
Les problèmes ci-dessus sont également résolus en fournissant un procédé de production de l’élément d’étanchéité, comprenant une étape de malaxage consistant à malaxer le caoutchouc (A), le matériau de carbone (B) et le noir de carbone (C), afin de préparer la composition de caoutchouc ; et une étape de vulcanisation consistant à mouler avec vulcanisation la composition de caoutchouc sur l’âme métallique.
Au cours de l’étape de malaxage, une matière de charge blanche (D) est, de préférence, également incluse ici. En outre, au cours de l’étape de malaxage, un adjuvant de fabrication (E) est, de préférence, également inclus.
Avantages apportés
Une pièce en caoutchouc moulée employée pour un élément d’étanchéité de la présente invention présente une conductivité élevée, de telle sorte qu’un palier comportant l’élément d’étanchéité peut empêcher de manière effective la génération de bruit électromagnétique. En outre, l’élément d’étanchéité de la présente invention présente une très bonne aptitude au démoulage lors de sa production, ce qui se traduit par une excellente productivité.
Une pièce en caoutchouc moulée dans un élément d’étanchéité de la présente invention est produite par moulage avec vulcanisation d’une composition de caoutchouc comprenant un caoutchouc (A) contenant un ester de l’acide acrylique en tant que composant principal, un matériau de carbone (B) et un noir de carbone (C).
Le caoutchouc (A) utilisé dans la présente invention est un caoutchouc contenant un ester de l’acide acrylique en tant que composant principal. La phrase « contenant un ester de l’acide acrylique en tant que composant principal » signifie qu’une quantité d’unités dérivées d’un ester de l’acide acrylique présentes dans le caoutchouc (A) est supérieure ou égale à 50 % en masse. Une quantité d’unités dérivées d’un ester de l’acide acrylique est, de préférence, supérieure ou égale à 60 % en masse.
Des exemples d’un ester de l’acide acrylique qui peut être employé de manière appropriée comprennent un acrylate de méthyle, un acrylate d’éthyle, un acrylate de butyle et un acrylate de méthoxyéthyle. Des exemples d’un monomère à copolymériser avec un ester de l’acide acrylique comprennent l’acrylonitrile et l’éthylène. Spécifiquement, selon les applications, un caoutchouc acrylique (ACM) produit en copolymérisant un ester de l’acide acrylique et un monomère réticulable ; un caoutchouc acrylique (AEM) produit en copolymérisant un ester de l’acide acrylique, de l’éthylène et un monomère réticulable ; et un caoutchouc acrylique (ANM) produit en copolymérisant un ester de l’acide acrylique, de l’acrylonitrile et un monomère réticulable peuvent être utilisés. Des exemples de monomère réticulable comprennent un monomère réticulable comportant un groupe époxy, un monomère réticulable comportant un groupe carboxyle, un monomère réticulable comportant un groupe chlore actif, et un monomère réticulable comportant une pluralité de liaisons doubles carbone-carbone.
Un matériau de carbone (B) utilisé dans la présente invention est un nanotube de carbone (B1) ou un noir de carbone (B2) présentant un indice d’absorption de phtalate de dibutyle supérieur ou égal à 150 ml/100 g et inférieur ou égal à 1000 ml/100 g. Le matériau de carbone (B) est ajouté afin de rendre une pièce en caoutchouc moulée conductrice, et il peut être employé pour produire une pièce en caoutchouc moulée présentant une résistivité transversale inférieure.
Un matériau de carbone (B) utilisé dans la présente invention est un nanotube de carbone (B1). Des exemples de nanotube de carbone (B1) (ci-après, un nanotube de carbone est parfois abrévié « NTC ») comprennent un nanotube de carbone monofeuillet et un nanotube de carbone multifeuillet. Lorsque la conductivité est un facteur important, un NTC monofeuillet est adéquat, tandis que lorsque le coût est un facteur important, un NTC multifeuillet est adéquat. Un diamètre moyen du NTC (B1) est, de préférence, sans toutefois s’y limiter, supérieur ou égal à 1 nm, tout en étant, de préférence, inférieur ou égal à 100 nm, plus préférablement inférieur ou égal à 50 nm, encore plus préférablement inférieur ou égal à 20 nm. Un rapport de forme (longueur moyenne/diamètre moyen) est, de préférence, sans toutefois s’y limiter, de 100 à 100 000. Des exemples de NTC monofeuillet comprennent « ZEONANO SG101 » de Zeon Corporation et « TUBALL » d’OCSiAl. Des exemples de NTC multifeuillet comprennent « FloTube 7000 » et « FloTube 9000 » de CNanoTechnology et « NC7000 » de Nanocyl SA.
Un matériau de carbone (B) utilisé dans la présente invention est un noir de carbone (B2) présentant un indice d’absorption de phtalate de dibutyle supérieur ou égal à 150 ml/100 g et inférieur ou égal à 1000 ml/100 g. L’indice d’absorption de phtalate de dibutyle indique la quantité (en ml) de phtalate de dibutyle pouvant être absorbée par 100 g d’un noir de carbone (conformément à JIS K6217-4). L’indice d’absorption de phtalate de dibutyle augmente avec le développement d’une structure d’agrégat ou d’agglomérat dans un noir de carbone (B2). En outre, un matériau de carbone à conductivité élevée présente généralement un indice d’absorption de phtalate de dibutyle plus élevé.
Si l’indice d’absorption de phtalate de dibutyle du noir de carbone (B2) est inférieur à 150 ml/100 g, la conductivité d’une pièce en caoutchouc moulée est insuffisante. Afin d’obtenir une conductivité plus élevée, un indice d’absorption de phtalate de dibutyle du noir de carbone (B2) est, de préférence, supérieur ou égal à 300 ml/100 g, plus préférablement supérieur ou égal à 400 ml/100 g. Si l’indice d’absorption de phtalate de dibutyle est supérieur à 1000 ml/100 g, la fluidité d’une composition de caoutchouc peut être détériorée. L’indice d’absorption de phtalate de dibutyle est, de préférence, inférieur ou égal à 800 ml/100 g.
Il n’y a pas de restrictions particulières quant au type de noir de carbone (B2) tant que l’indice d’absorption de phtalate de dibutyle est inclus dans la plage ci-dessus et qu’une pièce en caoutchouc moulée produite présente une résistivité transversale inférieure ou égale à une certaine valeur. Des exemples spécifiques comprennent « KETJENBLACK EC300J » et « KETJENBLACK EC600JD » de Lion Specialty Chemicals Co., Ltd, « Acetylene Black » de Denka Company Limited, « VULCAN® XC-72 » de Cabot Corporation, « Conductex 7055 Ultra » de Colombian International Corporation, et « Printex XE2 B » d’Evonik Degussa Corporation. Dans un noir de carbone, une structure d’agrégat ou d’agglomérat est hautement développée et les particules élémentaires sont creuses, de telle sorte qu’une faible quantité du noir de carbone est suffisante pour rendre une pièce conductrice.
Une teneur en matériau de carbone (B) est de 1 à 30 parties en masse sur la base de 100 parties en masse du caoutchouc (A). Si la teneur en matériau de carbone (B) est inférieure à 1 partie en masse, la conductivité d’une pièce en caoutchouc moulée est insuffisante. Afin d’obtenir une conductivité plus élevée, la teneur en matériau de carbone (B) est, de préférence, supérieure ou égale à 3 parties en masse, plus préférablement supérieure ou égale à 5 parties en masse, encore plus préférablement supérieure ou égale à 8 parties en masse. Si la teneur en matériau de carbone (B) est supérieure à 30 parties en masse, l’aptitude au démoulage est détériorée. La teneur en matériau de carbone (B) est, de préférence, inférieure ou égale à 25 parties en masse.
Lorsque la conductivité d’une pièce en caoutchouc moulée est un facteur important, le matériau de carbone (B) est, de manière appropriée, un NTC (B1), tandis que lorsque le coût est un facteur important, le matériau de carbone (B) est un noir de carbone (B2).
Un indice d’absorption de phtalate de dibutyle d’un noir de carbone (C) utilisé dans la présente invention est supérieur ou égal à 20 ml/100 g et inférieur à 150 ml/100 g. Dans le noir de carbone (C), une structure d’agrégat ou d’agglomérat n’est pas aussi développée que dans le matériau de carbone (B). La majorité des noirs de carbone ajoutés à une composition de caoutchouc ordinaire appartiennent à cette catégorie.
Si l’indice d’absorption de phtalate de dibutyle du noir de carbone (C) est supérieur ou égal à 150 ml/100 g, l’aptitude au moulage d’une composition de caoutchouc peut être détériorée. L’indice d’absorption de phtalate de dibutyle du noir de carbone (C) est, de préférence, inférieur ou égal à 100 ml/100 g, plus préférablement inférieur ou égal à 50 ml/100 g. L’indice d’absorption de phtalate de dibutyle du noir de carbone (C) est, de préférence, supérieur ou égal à 22 ml/100 g, plus préférablement supérieur ou égal à 25 ml/100 g.
Il n’y a pas de restrictions particulières quant au type de noir de carbone (C) tant que l’indice d’absorption de phtalate de dibutyle est inclus dans la plage ci-dessus. Spécifiquement, les noirs de carbone MT, FT, SRF, GPF, FEF, MAF, HAF, ISAF, SAF et analogues peuvent être utilisés. Dans l’optique d’un équilibre entre performance et coût, les noirs de carbone MT, FT, SRF et GPF sont préférables. Le noir de carbone (C) peut être une combinaison de deux d’entre eux ou plus.
Une teneur en noir de carbone (C) est de 10 à 100 parties en masse sur la base de 100 parties en masse du caoutchouc (A). Si la teneur en noir de carbone (C) est inférieure à 10 parties en masse, l’aptitude au démoulage est détériorée. La teneur en noir de carbone (C) est, de préférence, supérieure ou égale à 15 parties en masse. Lorsque le matériau de carbone (B) est un noir de carbone (B2), la teneur en noir de carbone (C) est plus préférablement supérieure ou égale à 30 parties en masse, encore plus préférablement supérieure ou égale à 50 parties en masse. Si la teneur en noir de carbone (C) est supérieure à 100 parties en masse, l’aptitude au moulage d’une composition de caoutchouc est détériorée. La teneur en noir de carbone (C) est, de préférence, inférieure ou égale à 95 parties en masse, plus préférablement inférieure ou égale à 80 parties en masse.
Dans un élément d’étanchéité de la présente invention, la composition de caoutchouc contient, de préférence, 5 à 100 parties en masse d’une matière de charge blanche (D) sur la base de 100 parties en masse d’un caoutchouc (A), dans l’optique d’améliorer l’adhésivité entre une pièce en caoutchouc moulée et une âme métallique. Si la teneur en matière de charge blanche (D) est inférieure à 5 parties en masse, il se peut que l’amélioration de l’adhésivité telle que décrite ci-dessus ne soit pas obtenue. La teneur en matière de charge blanche (D) est plus préférablement supérieure ou égale à 8 parties en masse. Si la teneur en matière de charge blanche (D) est supérieure à 100 parties en masse, la conductivité d’une pièce en caoutchouc moulée peut être détériorée. La teneur en matière de charge blanche (D) est plus préférablement inférieure ou égale à 70 parties en masse, encore plus préférablement inférieure ou égale à 30 parties en masse.
Il n’y a pas de restrictions particulières quant au type de matière de charge blanche (D), et des matières de charge employées ordinairement pour une composition de caoutchouc peuvent être utilisées. Des exemples d’une telle matière de charge comprennent des matières de charge minérales telles que la silice, l’argile, le carbonate de calcium, la terre de diatomées, la wollastonite, le sulfate de baryum et le dioxyde de titane ; et des matières de charge organiques telles que la cellulose en poudre, le caoutchouc régénéré et le caoutchouc en poudre. Parmi celles-ci, des matières de charge minérales sont utilisées de manière appropriée et, dans l’optique d’une amélioration de l’adhésivité, la silice, l’argile, le carbonate de calcium et la terre de diatomées sont utilisés de manière appropriée. La matière de charge blanche (D) peut être une combinaison de deux d’entre elles ou plus.
Dans la présente invention, la composition de caoutchouc contient, de préférence, 1 à 10 parties en masse d’un adjuvant de fabrication (E) sur la base de 100 parties en masse d’un caoutchouc (A). L’utilisation d’une composition de caoutchouc contenant un adjuvant de fabrication (E) permet d’améliorer encore l’aptitude au démoulage. Si la teneur en adjuvant de fabrication (E) est inférieure à 1 partie en masse, il se peut que l’amélioration de l’aptitude au démoulage telle que décrite ci-dessus ne soit pas obtenue. La teneur en adjuvant de fabrication (E) est plus préférablement supérieure ou égale à 2 parties en masse. Si la teneur en adjuvant de fabrication (E) est supérieure à 10 parties en masse, il peut s’ensuivre une adhésion insuffisante ou un aspect insatisfaisant. La teneur en adjuvant de fabrication (E) est, de préférence, inférieure ou égale à 8 parties en masse. Il n’y a pas de restrictions particulières quant au type d’adjuvant de fabrication (E) ; par exemple, divers cires et acides gras.
Tant que les effets de la présente invention ne sont pas diminués, la composition de caoutchouc peut contenir, outre un caoutchouc (A), un matériau de carbone (B) et un noir de carbone (C), d’autres composants. Des exemples d’autres composants comprennent, outre une matière de charge blanche (D) et un adjuvant de fabrication (E) décrits ci-dessus, divers additifs tels qu’un agent de vulcanisation, un adjuvant de vulcanisation, un agent de coréticulation, un accélérateur de vulcanisation, un retardateur de vulcanisation, un adhésif, un accepteur d’acide, un colorant, une matière de charge, un plastifiant, un agent anti-vieillissement, un agent de couplage, un inhibiteur de corrosion et un agent donnant du collant.
Dans un élément d’étanchéité de la présente invention, une résistivité transversale de la pièce en caoutchouc moulée ci-dessus est inférieure ou égale à 1×106Ω•cm. Si la résistivité transversale de la pièce en caoutchouc moulée est supérieure à 1×106Ω•cm, la génération de bruit électromagnétique ne peut pas être empêchée de manière effective. La résistivité transversale est, de préférence, inférieure ou égale à 8×105Ω•cm, plus préférablement inférieure ou égale à 1×103Ω•cm, encore plus préférablement inférieure ou égale à 1×102Ω•cm, de manière particulièrement préférable inférieure ou égale à 10 Ω•cm. La « résistivité transversale » telle que mentionnée ici est une valeur obtenue par mesurage conformément à JIS K6271-2 Procédé 3.
Une dureté A d’une pièce en caoutchouc moulée contenue dans un élément d’étanchéité de la présente invention est, de préférence, de 50 à 90. La dureté A est plus préférablement supérieure ou égale à 60, encore plus préférablement supérieure ou égale à 65. Cependant, la dureté A est plus préférablement inférieure ou égale à 80, encore plus préférablement inférieure ou égale à 75.
Il n’y a pas de restrictions particulières quant au procédé de production d’un élément d’étanchéité de la présente invention, et un procédé préférable comprend une étape de malaxage consistant à malaxer un caoutchouc (A), un matériau de carbone (B) et un noir de carbone (C), afin de préparer une composition de caoutchouc ; et une étape de vulcanisation consistant à mouler avec vulcanisation la composition de caoutchouc sur l’âme métallique.
Dans l’étape de malaxage, le caoutchouc (A), le matériau de carbone (B) et le noir de carbone (C) sont, de préférence, tels que décrits ci-dessus. En outre, leurs teneurs sont, de préférence, telles que décrites ci-dessus. Au cours de l’étape de malaxage, une matière de charge blanche (D) est, de préférence, également incluse. En outre, au cours de l’étape de malaxage, un adjuvant de fabrication (E) est, de préférence, également inclus. La matière de charge blanche (D) et l’adjuvant de fabrication (E) sont, de préférence, tels que décrits ci-dessus. En outre, leurs teneurs sont, de préférence, telles que décrites ci-dessus.
Dans l’étape de malaxage, il n’y a pas de restrictions particulières quant au procédé de mélange des composants ci-dessus, et le malaxage peut être effectué à l’aide d’un mélangeur à cylindres, d’un malaxeur, d’un mélangeur Banbury, d’un mélangeur interne et d’une extrudeuse. Il est préférable que le malaxage soit effectué à l’aide d’un mélangeur à cylindres ou d’un malaxeur. Une température de malaxage est, de préférence, de 20 à 160 °C.
Lors de l’étape suivante de vulcanisation, la composition de caoutchouc obtenue à l’étape de malaxage est moulée avec vulcanisation sur une âme métallique pour produire un élément d’étanchéité de la présente invention comprenant une pièce en caoutchouc moulée et une âme métallique. Des exemples d’âme métallique utilisée ici comprennent une plaque en métal ou une plaque en alliage composée de fer, d’aluminium et/ou d’acier inoxydable. L’âme métallique peut être soumise à un traitement de surface, par exemple un placage. Des exemples d’âme métallique comprennent le SECC décrit dans JIS G3313, le SUS301 décrit dans JIS G4305 et le SPCC décrit dans JIS G3141. Dans l’optique d’améliorer l’adhésivité entre une pièce en caoutchouc moulée et une âme métallique, un adhésif peut être appliqué sur la surface de l’âme métallique. Des exemples d’adhésif comprennent des colles phénoliques, des colles époxydes et des agents de couplage de silane.
La forme d’une âme métallique est, sans toutefois s’y limiter, généralement annulaire. Il n’y a pas de restrictions particulières quant à l’épaisseur d’une âme métallique et d’une pièce en caoutchouc moulée, et celle-ci peut être déterminée, de manière appropriée, en fonction de la taille d’un palier de roulement et similaire.
Une composition de caoutchouc peut être moulée, par exemple, par moulage par injection, moulage par extrusion, moulage par compactage et laminage. Parmi ceux-ci, le moulage par injection et le moulage par compactage conviennent. Ici, la composition peut être vulcanisée après un prémoulage ou vulcanisée après avoir été moulée. En variante, la composition peut être vulcanisée pendant son moulage, après quoi une vulcanisation secondaire est effectuée. De préférence, une température de vulcanisation est généralement de 150 à 230 °C. Un temps de vulcanisation est généralement de 0,1 à 60 min. La vulcanisation est effectuée avec l’application de chaleur par le biais d’un procédé de chauffage courant tel que le chauffage au moyen d’un appareil de chauffage, le chauffage à la vapeur, le chauffage au four et le chauffage à l’air chaud.
Selon la forme ou les dimensions d’une pièce en caoutchouc moulée, la surface est vulcanisée mais le centre peut ne pas être suffisamment vulcanisé. Par conséquent, le chauffage peut être prolongé et appliqué lors de la vulcanisation secondaire.
La vulcanisation (la réticulation) peut être effectuée au moyen d’un procédé approprié incluant, sans toutefois s’y limiter, une vulcanisation au soufre, une vulcanisation au peroxyde, une vulcanisation à l’amine, une vulcanisation à la triazine et une réticulation par le biais d’un groupe époxyde. Un agent de vulcanisation utilisé pour la vulcanisation au soufre est le soufre ou un composé soufré. Un agent de vulcanisation utilisé pour la vulcanisation au peroxyde est un peroxyde organique. La teneur en agent de vulcanisation est généralement de 0,1 à 10 parties en masse sur la base de 100 parties en masse d’un caoutchouc (A). La teneur en accélérateur de vulcanisation est généralement de 0,1 à 10 parties en masse sur la base de 100 parties en masse d’un caoutchouc (A).
Exemples
- Caoutchouc acrylique (ACM (A1))
Caoutchouc acrylique époxydique « Nipol AR31 » de Zeon Corporation,
teneur en unités d’ester de l’acide acrylique : supérieure ou égale à 90 % en masse
- Caoutchouc acrylique (ACM (A2))
Caoutchouc acrylique carboxylique « Nipol AR14 » de Zeon Corporation,
teneur en unités d’ester de l’acide acrylique : supérieure ou égale à 90 % en masse
- Caoutchouc acrylique (ACM (A3))
Caoutchouc acrylique carboxylique « Nipol AR12 » de Zeon Corporation,
teneur en unités d’ester de l’acide acrylique : supérieure ou égale à 90 % en masse
- Caoutchouc éthylène acrylique (AEM (A4))
Caoutchouc éthylène acrylique « VAMAC ULTRA LS » de DuPont de Nemours, Inc.,
teneur en unités d’ester de l’acide acrylique : supérieure ou égale à 60 % en masse
- Caoutchouc acrylique (ANM (A5))
Caoutchouc acrylique (caoutchouc acrylique produit en copolymérisant un ester de l’acide acrylique, de l’acrylonitrile et un monomère réticulable époxydique),
teneur en unités d’ester de l’acide acrylique : supérieure ou égale à 80 % en masse
- Matériau de carbone (B1)
« KETJENBLACK EC300J » de Lion Specialty Chemicals Co., Ltd,
noir de carbone présentant un indice d’absorption de phtalate de dibutyle de 365 ml/100 g
- Matériau de carbone (B2)
« KETJENBLACK EC600JD » de Lion Specialty Chemicals Co., Ltd,
noir de carbone présentant un indice d’absorption de phtalate de dibutyle de 495 ml/100 g
- Matériau de carbone (B3)
« VULCAN XC-72 » de Cabot Corporation,
noir de carbone présentant un indice d’absorption de phtalate de dibutyle de 175 ml/100 g
- Matériau de carbone (B4)
« Acetylene Black » de Denka Company Limited,
noir de carbone présentant un indice d’absorption de phtalate de dibutyle de 212 ml/100 g
- Matériau de carbone (B5)
« ZEONANO SG101 » qui est un nanotube de carbone monofeuillet pulvérulent de Zeon Corporation.
Diamètre moyen : 3 à 5 nm, longueur : plusieurs centaines de µm
- Matériau de carbone (B6)
« FloTube 7000 » qui est un nanotube de carbone multifeuillet pulvérulent de CNano Technology.
Diamètre moyen : 8 à 15 nm, longueur : 5 à 20 µm
- Matériau de carbone (B7)
« FloTube 9000 » qui est un nanotube de carbone multifeuillet pulvérulent de CNano Technology.
Diamètre moyen : 10 à 15 nm, longueur : inférieure ou égale à 10 μm
- Noir de carbone (C)
« Asahi Thermal » qui est un noir de carbone FT d’Asahi Carbon Co., Ltd.
Indice d’absorption de phtalate de dibutyle : 28 ml/100 g
- Silice (D1)
« Nipsil VN3 » de Tosoh Silica Corporation
- Argile (D2)
Dixie Clay de R. T. Vanderbilt Company, Inc.
- Carbonate de calcium (D3)
« Akadamajirushi » qui est un carbonate de calcium clair de Taiyo Kagaku Co., Ltd.
- Adjuvant de fabrication (E)
« Grec G-8205 » qui est une cire estérique de NI Chemitec Corporation.
- Agent de vulcanisation (F1)
« Diak-1 » de DuPont de Nemours, Inc.
- Agent de vulcanisation (F2)
« NOCCELER PZ » d’Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.
- Accélérateur de vulcanisation (G1)
« NOCCELER TTFE » d’Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.
- Accélérateur de vulcanisation (G2)
« NOCCELER DT » d’Ouchi Shinko Chemical Industrial Co., Ltd.
Exemple 1
(Préparation d’une feuille de caoutchouc vulcanisée)
Un mélange ou un mélange partiellement constitué d’un mélange-maître présentant une composition telle qu’indiquée dans le Tableau 1 a été malaxé à une température de 40 à 70 °C pendant 15 à 30 min à l’aide d’un mélangeur à cylindres afin d’obtenir une feuille de caoutchouc non vulcanisée présentant une épaisseur de 2,0 à 3,0 mm. La feuille de caoutchouc non vulcanisée ainsi obtenue a ensuite été vulcanisée à la presse à 180 °C pendant 15 min, afin de produire une feuille de caoutchouc vulcanisée ayant des dimensions de 150 mm (longueur) × 150 mm (largeur) × 2 mm (épaisseur), qui a alors été soumise à une vulcanisation secondaire dans un four à 180 °C pendant 4 heures (ci-après, parfois abréviée « feuille de caoutchouc »).
(Mesurage de la dureté)
Trois feuilles de caoutchouc ont été empilées et la dureté de cet ensemble a été mesurée à l’aide d’un duromètre de type A à 23 °C, afin d’obtenir une valeur de crête. Une dureté A de 73 a ainsi été obtenue. Les résultats sont indiqués dans le Tableau 1.
(Mesurage de la résistivité transversale)
La résistivité transversale d’une feuille de caoutchouc obtenue a été mesurée à l’aide d’un procédé conforme à JIS K6271-2 Procédé 3. Les résultats sont indiqués dans le Tableau 1.
(Aptitude au démoulage)
Au moyen d’un mélangeur à cylindres, une feuille de caoutchouc non vulcanisée a été préparée comme décrit dans « Préparation d’une feuille de caoutchouc vulcanisée ». Une âme métallique (tôle d’acier laminée à froid) a ensuite été placée dans un moule, et la feuille de caoutchouc non vulcanisée a été placée sur l’âme métallique, puis l’ensemble a été pressé à 180 °C et 60 kgf/cm2pendant 15 min pour réaliser un moulage avec vulcanisation. À la suite du moulage avec vulcanisation, l’aptitude au démoulage lors de la séparation du moule et de l’élément d’étanchéité a été évaluée selon les critères suivants. Les résultats sont indiqués dans le Tableau 1.
A : l’élément d’étanchéité pouvait être facilement séparé du moule.
B : L’élément d’étanchéité pouvait être séparé du moule mais adhérait à celui-ci.
C : l’élément d’étanchéité ne pouvait pas être séparé du moule.
(Adhésivité vis-à-vis de l’âme métallique)
Une feuille de caoutchouc non vulcanisée a été préparée comme décrit dans « Préparation d’une feuille de caoutchouc vulcanisée ». Une évaluation de la feuille est ensuite effectuée par un essai de pelage à 90° conformément à JIS K6256. Au cours du procédé d’évaluation, une feuille de caoutchouc non vulcanisée a été placée sur une plaque rigide sur laquelle avait été appliqué un adhésif, puis l’ensemble a été pressé à 180 °C pendant 15 min pour réaliser un moulage avec vulcanisation. La pièce en caoutchouc moulée collée a été pelée à 90°. Un rapport (%) de la surface de la pièce en caoutchouc moulée restante sur la plaque rigide par rapport à la surface de la pièce en caoutchouc moulée avant le pelage a été déterminé. Les critères d’évaluation sont tels que décrits ci-dessous, et les résultats sont indiqués dans le Tableau 1.
A : supérieur ou égal à 80 %
B : supérieur ou égal à 50 % et inférieur à 80 %
Exemples 2 à 17 et Exemples comparatifs 1 à 3
Des compositions de caoutchouc ont été obtenues comme décrit dans l’Exemple 1, si ce n’est que les types et les quantités de composants dans « Préparation d’une feuille de caoutchouc vulcanisée » ont été modifiés comme indiqué dans les Tableaux 1 à 3. Les compositions de caoutchouc obtenues ont ensuite été utilisées à des fins d’évaluation comme décrit dans l’Exemple 1. Les résultats sont indiqués dans les Tableaux 1 à 3.
Exemple 1 Exemple 2 Exemple 3 Exemple 4 Exemple 5 Exemple 6 Exemple 7
Composition du caoutchouc composite
ACM (A1) 100 - - - - 100 100
ACM (A2) - 100 - - - - -
ACM (A3) - - 100 - - - -
AEM (A4) - - - 100 - - -
ANM (A5) - - - - 100 - -
Matériau de carbone (B1) 10 10 10 10 10 - -
Matériau de carbone (B2) - - - - - 10 -
Matériau de carbone (B3) - - - - - - 25
Matériau de carbone (B4) - - - - - - -
Matériau de carbone (B5) - - - - - - -
Matériau de carbone (B6) - - - - - - -
Matériau de carbone (B7) - - - - - - -
Noir de carbone (C) 65 65 65 65 65 65 65
Silice (D1) 10 10 10 10 10 10 10
Argile (D2) - - - - - - -
Carbonate de calcium (D3) - - - - - - -
Adjuvant de fabrication (E) 5 5 5 5 5 5 5
Agent de vulcanisation (F1) - 0,5 0,5 1,25 - - -
Agent de vulcanisation (F2) 1 - - - 1 1 1
Accélérateur de vulcanisation (G1) 0,5 - - - 0,5 0,5 0,5
Accélérateur de vulcanisation (G2) - 2 2 4 - - -
Résultats de l’évaluation
Dureté 73 72 74 73 73 72 75
Résistivité transversale (Ω•cm) 4,3×101 4,8×101 5,2×101 3,8×101 4,5×101 2,5×101 4,3×101
Aptitude au démoulage A A A A A A A
Adhésivité A A A A A A A
Exemple 8 Exemple 9 Exemple 10 Exemple 11 Exemple 12 Exemple 13 Exemple 14
Composition du caoutchouc composite
ACM (A1) 100 - 100 100 100 100 100
ACM (A2) - - - - - - -
ACM (A3) - 100 - - - - -
AEM (A4) - - - - - - -
ANM (A5) - - - - - - -
Matériau de carbone (B1) - - - - 10 10 10
Matériau de carbone (B2) - - - - - - -
Matériau de carbone (B3) - - - - - - -
Matériau de carbone (B4) 25 - - - - - -
Matériau de carbone (B5) - 5 - - - - -
Matériau de carbone (B6) - - 10 - - - -
Matériau de carbone (B7) - - - 5 - - -
Noir de carbone (C) 65 20 20 20 65 65 65
Silice (D1) 10 10 10 10 - - -
Argile (D2) - - - - 10 - -
Carbonate de calcium (D3) - - - - - 10 -
Adjuvant de fabrication (E) 5 5 5 5 5 5 5
Agent de vulcanisation (F1) - 0,5 - - - - -
Agent de vulcanisation (F2) 1 - 1 1 1 1 1
Accélérateur de vulcanisation (G1) 0,5 - 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
Accélérateur de vulcanisation (G2) - 2 - - - - -
Résultats de l’évaluation
Dureté 76 65 62 65 72 73 70
Résistivité transversale (Ω•cm) 4,9×101 7,1×100 6,5×100 2,2×101 4,2×101 3,5×101 3,3×101
Aptitude au démoulage A A A A A A A
Adhésivité A A A A A A B
Exemple 15 Exemple 16 Exemple 17 Exemple comparatif 1 Exemple comparatif 2 Exemple comparatif 3
Composition du caoutchouc composite
ACM (A1) 100 100 - 100 100 -
ACM (A2) - - - - - -
ACM (A3) - - 100 - - 100
AEM (A4) - - - - - -
ANM (A5) - - - - - -
Matériau de carbone (B1) 10 - - 10 35 -
Matériau de carbone (B2) - 2 - - - -
Matériau de carbone (B3) - - - - - -
Matériau de carbone (B4) - - - - - -
Matériau de carbone (B5) - - 1 - - 0,5
Matériau de carbone (B6) - - - - - -
Matériau de carbone (B7) - - - - - -
Noir de carbone (C) 65 90 50 - - 50
Silice (D1) 10 10 10 - 10 10
Argile (D2) - - - 40 - -
Carbonate de calcium (D3) - - - - - -
Adjuvant de fabrication (E) - 5 5 5 5 5
Agent de vulcanisation (F1) - - 0,5 - - 0,5
Agent de vulcanisation (F2) 1 1 - 1 1 -
Accélérateur de vulcanisation (G1) 0,5 0,5 - 0,5 0,5 -
Accélérateur de vulcanisation (G2) - - 2 - - 2
Résultats de l’évaluation
Dureté 75 67 66 71 92 65
Résistivité transversale (Ω•cm) 4,6×101 6,2×105 5,6×104 4,8×101 1,1×101 8,5×108
Aptitude au démoulage B A A C C A
Adhésivité A A A A A A
[Document Brevet 1] JP 2012-97213 A
[Document Brevet 2] JP 2004-353709 A

Claims (6)

  1. Élément d’étanchéité pour un palier comprenant une pièce en caoutchouc moulée et une âme métallique,
    la pièce en caoutchouc moulée étant produite par moulage avec vulcanisation d’une composition de caoutchouc comprenant 100 parties en masse d’un caoutchouc (A) contenant un ester de l’acide acrylique en tant que composant principal, 1 à 30 parties en masse d’un matériau de carbone (B), et 10 à 100 parties en masse d’un noir de carbone (C) présentant un indice d’absorption de phtalate de dibutyle supérieur ou égal à 20 ml/100 g et inférieur à 150 ml/100 g ;
    le matériau de carbone (B) étant un nanotube de carbone (B1) ou un noir de carbone (B2) présentant un indice d’absorption de phtalate de dibutyle supérieur ou égal à 150 ml/100 g et inférieur ou égal à 1000 ml/100 g ; et
    une résistivité transversale de la pièce en caoutchouc moulée étant inférieure ou égale à 1×106Ω•cm.
  2. Élément d’étanchéité selon la revendication 1, la composition de caoutchouc comprenant en outre 5 à 100 parties en masse d’une matière de charge blanche (D).
  3. Élément d’étanchéité selon la revendication 1 ou 2, la composition de caoutchouc comprenant en outre 1 à 10 parties en masse d’un adjuvant de fabrication (E).
  4. Procédé de production de l’élément d’étanchéité selon la revendication 1, comprenant :
    une étape de malaxage consistant à malaxer le caoutchouc (A), le matériau de carbone (B) et le noir de carbone (C), afin de préparer la composition de caoutchouc ; et
    une étape de vulcanisation consistant à mouler avec vulcanisation la composition de caoutchouc sur l’âme métallique.
  5. Procédé de production selon la revendication 4, une matière de charge blanche (D) étant également incluse au cours de l’étape de malaxage.
  6. Procédé de production selon la revendication 4 ou 5, un adjuvant de fabrication (E) étant également inclus au cours de l’étape de malaxage.
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