Une note de dessin indique "Buna-N, 70 Shore A, 33% ACN", et trois questions s'ensuivent immédiatement : la pièce tiendra-t-elle dans l'huile chaude, survivra-t-elle à un démarrage à froid et le lot du mois prochain correspondra-t-il à celui-ci. Ces trois questions couvrent l’essentiel de ce qui détermine si une pièce en nitrile passe la validation ou revient du terrain.
Buna-N est l'élastomère d'étanchéité par défaut pour l'huile minérale, le diesel et les fluides hydrauliques depuis des décennies. C'est rarement le meilleur dans une propriété donnée, mais il est prévisible dans un large éventail de conditions et son prix est là où les pièces à grand volume ont encore du sens. Ce qui suit est une lecture pratique du matériel : quelles qualités existent, où se situent réellement les compromis et ce qui doit figurer dans une spécification d'achat.
18-50% Gamme d'acrylonitrile dans les qualités Buna-N standard
-30 à 100°C Fenêtre de service continu typique pour la plupart des composés
40-90 Plage de dureté Shore A pour les tôles et les pièces moulées
Qu'est-ce que le caoutchouc Buna-N ?
Le caoutchouc Buna-N est un copolymère de butadiène et d'acrylonitrile, vendu aujourd'hui sous le nom de caoutchouc NBR ou nitrile. Le préfixe « Buna » est un héritage du butadiène polymérisé au sodium, et le « N » marque le monomère nitrile qui rend le matériau résistant à l'huile. Rien dans la chimie n'a changé lorsque le nom a changé, donc un dessin des années 1970 et une soumission actuelle peuvent décrire le même composé.
Le Buna-N, ou NBR, est un copolymère nitrile-butadiène dont la part d'acrylonitrile, généralement de 18 à 50 %, détermine l'équilibre entre résistance à l'huile et flexibilité au froid. Les segments de butadiène offrent une élasticité ; les segments d'acrylonitrile empêchent les hydrocarbures non polaires de gonfler le réseau.
La conséquence pratique est que le terme « nitrile » à lui seul ne constitue pas une spécification. Deux composés nitriles peuvent différer d'un facteur deux en termes de gonflement du pétrole et de 20 °C en termes de limite de basse température, alors que les deux se situent à 70 Shore A. La teneur en acrylonitrile est ce qui les sépare, et c'est la première valeur qu'un acheteur devrait exiger par écrit.
Teneur en acrylonitrile : le chiffre qui prédit les performances
La teneur en acrylonitrile est le prédicteur le plus fiable du comportement du Buna-N, devant la dureté et la résistance à la traction. Il déplace la houle de pétrole, la perméabilité aux gaz et la flexibilité au froid dans des directions opposées, de sorte que chaque sélection de qualité est un compromis plutôt qu'une amélioration.
| Contenu ACN | Étiquette de marché | Résistance à l'huile et au carburant | Flexibilité au froid | Prestation typique |
| 18-20% | Faible teneur en nitrile | Limité, gonfle fortement en diesel | Meilleur point fragile en dessous de -45 C | Joints chambre froide, rouleaux basse température |
| 27-30% | Moyen faible | Salon des huiles légères | Bon jusqu'à environ -40 C | Joints généraux, joints anti-poussière, tapis |
| 33-35% | Moyen | Bon en huile et graisse hydrauliques | Environ -35°C | Joints hydrauliques, gaines de durites, joints toriques |
| 39-41% | Élevé | Fort dans les carburants et les huiles aromatiques | Environ -25°C | Tuyau de carburant, joints d'huile, couvercles de rouleaux |
| 45-50% | Très élevé | Meilleur, faible gonflement dans les mélanges de carburants | Environ -15°C | Membranes du système de carburant, joints de ravitaillement |
Les chiffres de gonflement évoluent rapidement en fonction de la température et du type d’huile. Dans l'huile IRM 903 à 100 °C, un composé à 33 % d'ACN gagne généralement de 20 à 30 % en volume, un composé à 40 % d'ACN atterrit souvent entre 10 et 15 %, et un composé à 19 % peut dépasser 35 %. Cette propagation explique pourquoi un joint qui fonctionne dans un circuit hydraulique fuit dans un autre et pourquoi la qualité figure sur le dessin au lieu du mot « nitrile ».
Des compromis en matière de performances qui déterminent les applications réelles
Le Buna-N est résistant aux milieux non polaires, faible aux solvants polaires et à l'ozone, et son plafond de température dépend au moins autant du système de durcissement que du polymère lui-même. Lire ces limites avant le gel de la conception coûte moins cher que de les lire dans un rapport d'échec.
Où Buna-N gagne
- Huiles minérales, fluides hydrauliques, diesel et graisses, à faible gonflement à ACN élevé
- Service d'eau et d'air, où il reste stable et bon marché
- Résistance à l’abrasion et à la déchirure adaptée aux joints et rouleaux dynamiques
- Collage sur inserts métalliques via des liants nitriles standards
Où il perd
- Ozone, UV et intempéries, là où les doubles liaisons butadiène se fissurent en premier
- Cétones, esters, liquide de frein glycolé et acides forts
- Service à froid en dessous de -30 C avec des qualités ACN élevées
- Températures de l'air maintenues au-dessus d'environ 110 °C
L’ozone est le mode de défaillance le plus souvent diagnostiqué à tort comme une attaque pétrolière. Un joint en nitrile qui se fissure sur la face exposée aux intempéries tout en restant intact du côté huile ne réagit pas au fluide ; il réagit à l'ozone, généralement parce que les niveaux d'antiozonant et de cire ont été réduits pour réduire les coûts. Un plus large comparaison des familles de caoutchouc synthétique est utile lorsque le cycle de service mélange le contact avec l'huile et l'exposition à l'extérieur.
Composition et durcissement : là où la spécification est gagnée
Deux composés ayant une teneur en ACN identique et une dureté identique peuvent se comporter différemment en service, car le système de durcissement décide de la manière dont le réseau réagit à la chaleur et à la compression. Le choix du remède est une décision de conception et non une préférence du fournisseur.
Cure de soufre
Résistance à la traction et à la déchirure la plus élevée avec la meilleure fatigue de flexion, au coût de composé le plus bas. La déformation rémanente à la compression devient le point faible à partir d'environ 100 °C, elle convient donc aux joints statiques et aux tôles générales plutôt qu'aux pièces dynamiques fonctionnant à chaud.
Donateur à faible teneur en soufre
Le choix habituel pour les joints fonctionnant en continu à une température proche de 100 °C. Le vieillissement thermique et la déformation sous compression s'améliorent sans sacrifier la résistance à la déchirure fournie par les réseaux de soufre, et les températures de durcissement restent dans la bande familière de 150 à 170 °C.
Cure de peroxyde
Meilleur vieillissement thermique et déformation rémanente à la compression la plus faible, c'est pourquoi il domine au-dessus de 110 C et au contact d'additifs agressifs. Il a besoin d'un co-agent et abandonne une certaine fatigue de déchirure et de flexion, les pièces dynamiques doivent donc être revérifiées.
La composition se produit en amont de la presse. La dispersion du noir de carbone, l'absorption du plastifiant et la température du lot sont réglées dans le mélangeur, et un lot mal dispersé apparaît plus tard sous la forme d'une dispersion en termes de résistance à la traction, de dureté et de prise qu'aucun cycle de durcissement ne peut récupérer.
Machine Banbury en caoutchouc pour un mélange uniforme de composés Mélangeur interne à commande hydraulique avec géométrie de rotor optimisée pour un cisaillement et une dispersion uniformes, permettant une qualité constante des lots avant le durcissement. Voir le produit → La post-guérison est l’autre moitié de l’histoire. Une étape d'air de quatre heures à environ 150 °C élimine les substances volatiles résiduelles du durcissement et resserre la déformation rémanente à la compression, en particulier dans le Buna-N durci au peroxyde, et un fournisseur qui l'ignore aura l'air compétitif en termes de prix jusqu'à ce que les pièces soient vieillies sur le terrain.
Spécification des feuilles Buna-N, des joints et des pièces moulées
Lors de l'achat de Buna-N sous forme de feuille ou moulée, quatre valeurs déterminent si la pièce fonctionne : la qualité ACN, la dureté avec sa tolérance, la déformation rémanente en compression après le vieillissement indiqué et la température de l'huile que la pièce verra réellement. Tout le reste est secondaire.
- Nommez la qualité d'acrylonitrile en pourcentage, et non en tant que « nitrile » ou « résistant à l'huile ».
- Indiquer la dureté sous forme de plage avec une tolérance, par exemple 70 plus ou moins 5 Shore A.
- Citez la compression définie selon une méthode définie, telle que 22 heures à 100 C, et donnez une limite.
- Déclarez le système de durcissement et indiquez si une étape de post-durcissement est incluse.
- Pour les feuilles, confirmez les conditions de stockage, la durée de conservation et la qualité de pointe des joints.
C'est dans les feuilles que se situe l'essentiel de la demande en petites quantités, et les différences importantes sont visibles : finition de surface, tolérance d'épaisseur, insertion du tissu et si la feuille est durcie sous pression ou roto-durcie. Un fiable
Feuille de caoutchouc NBR pour joints et joints résistants à l'huile Feuille de nitrile disponible en épaisseur de 1 à 50 mm et 50 à 90 Shore A, adaptée aux joints, bagues et applications de placement électronique résistants à l'huile. Voir le produit → Un bon de commande qui indique uniquement « feuille de nitrile, 3 mm, 70 Shore A » laisse la variable la plus chère de la pièce, la qualité polymère, ouverte à tout ce que le fournisseur a sur le sol. Cela supprime également toute base de réclamation lorsque le joint gonfle après trois mois de service.
Foire aux questions sur le caoutchouc Buna-N
Le Buna-N est-il identique au NBR ?
Oui. Le Buna-N, le NBR et le caoutchouc nitrile décrivent le même copolymère butadiène-acrylonitrile. "Buna-N" est un ancien nom commercial, tandis que NBR est l'abréviation utilisée dans les désignations de matériaux standard et sur la plupart des fiches techniques modernes.
Quelle plage de température le Buna-N peut-il gérer ?
La plupart des composés fonctionnent en continu entre -30 C et 100 C environ. Les qualités à faible ACN restent flexibles en dessous de -40 C, et les qualités à haute ACN durcies au peroxyde maintiennent le service aérien à proximité de 110 à 120 C pendant des périodes plus courtes. Au-delà, une autre famille d’élastomères constitue la réponse réaliste.
Buna-N résiste-t-il au liquide de frein et aux autres liquides polaires ?
Le nitrile est conçu pour les huiles et les carburants non polaires, de sorte que le liquide de frein au glycol, les cétones, les esters et les acides forts l'attaquent rapidement. Les pièces qui voient du liquide de frein sont normalement spécifiées en EPDM plutôt qu'en n'importe quelle qualité de nitrile.
Comment le Buna-N se compare-t-il à l’EPDM pour une utilisation en extérieur ?
Médiocrement. L'EPDM a un squelette saturé et ignore l'ozone et les UV, tandis que les doubles liaisons butadiène du nitrile sont attaquées par les deux. La feuille de nitrile utilisée à l’extérieur a besoin d’une protection antiozonante, et même dans ce cas, elle se fissurera bien avant une pièce en EPDM de même dureté.
Le Buna-N n'est ni l'élastomère le plus résistant à la chaleur ni le plus résistant aux intempéries sur le marché, mais il reste la solution la plus rentable pour les pièces qui vivent dans l'huile minérale, le diesel ou le fluide hydraulique à température modérée. Choisissez d'abord le grade ACN, puis le système de durcissement, puis la dureté ; c’est en inversant cet ordre que commencent la plupart des échecs du nitrile. Pour les acheteurs faisant correspondre le composé à la pièce finie, le gamme de produits en caoutchouc montre comment la même logique matérielle s'applique depuis la feuille et le tapis jusqu'aux composants moulés.
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