Qu’est-ce que le caoutchouc ? Élastomères naturels ou synthétiques, qualités et spécifications d'achat

Demandez à trois personnes ce qu'est le caoutchouc et vous obtenez trois réponses différentes : un arbre en Asie du Sud-Est, le pneu d'une voiture et une ligne sur un dessin qui dit 70 Shore A, noir. Tous les trois sont corrects, et l’écart entre eux est le point de départ de la plupart des arguments en matière de sourcing.

Qu'est-ce que le caoutchouc ?

Le caoutchouc est un élastomère : un réseau polymère qui se déforme sous la charge et reprend presque complètement sa forme une fois la charge retirée. Ce tronçon récupérable est la propriété déterminante. La couleur, la dureté et le prix découlent tous de la chimie qui se trouve en dessous.

Le caoutchouc naturel est du cis-1,4-polyisoprène récolté sur Hevea brasiliensis. Le caoutchouc synthétique est polymérisé à partir de monomères tels que le butadiène, le styrène, l'isoprène, le chloroprène, l'éthylène et le propylène, avec du fluor ou du silicium dans des qualités spéciales. Les deux itinéraires se terminent au même endroit : un polymère brut avec une viscosité Mooney et presque aucune résistance utile jusqu'à ce qu'il soit composé et durci.

La conséquence pratique est que le caoutchouc est une famille et non un matériau. Deux pièces décrites toutes deux comme du caoutchouc noir peuvent différer de 60 points de dureté, de 150 °C de résistance à la chaleur et d'un facteur quatre en termes de prix au kilogramme.

Caoutchouc naturel : du latex à la balle

Le caoutchouc naturel commence sous forme de latex, une suspension laiteuse d'environ 30 à 40 pour cent d'hydrocarbures de caoutchouc extraits de l'écorce d'hévéas matures. Le latex est coagulé avec de l'acide formique ou acétique, pressé en feuilles ou en miettes et séché avant d'être mis en balles.

La manière dont cette notation est effectuée détermine ce que vous recevez réellement. Les qualités de tôles fumées nervurées conservent une résistance à l'état vert et une adhérence de construction élevées, ce qui est important pour la construction de grandes pièces à la main. Les qualités de caoutchouc techniquement spécifiées, telles que TSR 10 ou TSR 20, sont vendues en fonction des limites relatives à la saleté, aux cendres, à l'azote et aux matières volatiles, ainsi qu'en fonction d'une fenêtre de viscosité Mooney.

• Viscosité Mooney et, plus important encore, répartition lot à lot autour d'elle
• Teneur en saletés et en cendres, qui perturbent toutes deux la dispersion du noir de carbone
• Matière volatile, qui modifie la précision du pesage sur de petits ingrédients
• Indice de rétention de plasticité, un indicateur rapide de la résistance au vieillissement

Le caoutchouc naturel gagne sa place grâce à sa résistance à la traction, à la déchirure, à la fatigue et à l’adhérence. Ses limites sont tout aussi claires : il gonfle dans les huiles et les carburants, se fissure sous l'ozone et vieillit rapidement au-dessus d'environ 90 °C en service continu.

Caoutchouc synthétique : choisissez d’abord la chimie

Le caoutchouc synthétique est produit par polymérisation de monomères dérivés du pétrole, et ce contrôle est tout l'intérêt : vous pouvez spécifier une résistance à l'huile, une résistance à l'ozone ou une température de service de 200 °C que le caoutchouc naturel n'atteindra jamais.

Au sein d'une famille, le grade est un cadran. Dans le NBR, la teneur en acrylonitrile détermine l'équilibre : environ 18 % maintiennent la flexibilité à basse température, tandis que 45 % maximisent la résistance à l'huile au détriment des performances à froid. Spécifiez la bande ACN, pas seulement le mot nitrile.

L'EPDM est une bonne illustration de la façon dont la chimie se traduit par un article en stock. Le même polymère qui scelle une portière de voiture est également utilisé comme feuille de protection contre les intempéries pour les toitures, les revêtements d'étang et les tapis industriels.

Feuille de caoutchouc EPDM pour l'étanchéité et la protection extérieures Feuille de caoutchouc résistante aux intempéries, à l'ozone et au vieillissement, adaptée aux toitures, aux revêtements de bassin, aux joints et aux coussinets de protection là où une longue exposition extérieure est attendue. Voir le produit →

Pour une comparaison au niveau des données des performances en matière d'huile, de chaleur, de conditions météorologiques et d'abrasion dans ces familles, cette répartition de propriétés du caoutchouc synthétique est un point de référence utile avant de réparer un composé.

La chaîne de processus : mélanger, façonner, guérir

Chaque pièce en caoutchouc, du joint torique de 2 mm au couvercle de bande transporteuse de 15 mm, passe par trois étapes : mélanger le composé, le façonner, puis le durcir. La plupart des problèmes de qualité sont résolus dès la première étape et découverts seulement lors de la troisième.

Machine Banbury en caoutchouc pour un mélange uniforme de composés Mélangeur à commande hydraulique avec rotors optimisés pour disperser les mélanges de caoutchouc, adapté à la production de pneus, de tuyaux, de joints et de chaussures où un mélange cohérent prend en charge le traitement en aval. Voir le produit →

Dans la production de tôles, l'étape de formage est celle où la tolérance d'épaisseur et l'état de surface sont gagnés. Une calandre à trois rouleaux donne une feuille plus stable qu'une unité à deux rouleaux lorsque le composé est rigide, car le passage supplémentaire atténue les variations d'épaisseur avant que la feuille ne quitte le dernier pincement.

Calandre en caoutchouc à trois rouleaux pour le revêtement de feuilles Calandre contrôlée par PLC avec rouleaux percés pour le revêtement continu de feuilles de caoutchouc et le calandrage de feuilles pures, là où la stabilité de l'épaisseur et de la finition de surface est importante. Voir le produit →

Lire une spécification de caoutchouc sans se tromper

Une spécification de caoutchouc n'a de sens que lorsque la dureté, la résistance à la traction, l'allongement, la déformation rémanente à la compression et la norme d'essai apparaissent ensemble. N'importe quel numéro peut être satisfait par un composé qui tombe en panne de service.

Les légendes de ligne aident à combler cet écart. Une désignation du style ASTM D2000 ou ISO 3302 lie la dureté, la résistance à la traction et le vieillissement thermique en un seul code, de sorte qu'un fournisseur ne peut pas tranquillement remplacer un mélange 60 Shore A par le NBR 70 Shore A que vous avez approuvé.

Adaptation du caoutchouc à l'application

Commencez par l'environnement dans lequel la pièce vivra, puis les fonctions mécaniques, puis le prix. Cet ordre empêche le résultat le plus courant : un composé bon marché, facile à mouler et qui échoue au huitième mois.

• Température, continue et maximale, y compris les cycles de nettoyage
• Milieux de contact : huile, carburant, eau, vapeur, ozone, aliments, désinfectants
• Service statique ou dynamique et nombre de cycles attendus sur la durée de vie
• Charge et compression, plus la déformation pouvant être tolérée
• Limites réglementaires : flamme, électricité, contact alimentaire, substances réglementées

Les modes d’échec renvoient directement à la décision complexe. Le durcissement et les fines fissures sont généralement synonymes de vieillissement thermique. La fissuration de la surface d'une pièce extérieure non sollicitée est généralement due à l'ozone. Le gonflement, le ramollissement et la perte de résistance signifient généralement que la résistance à l'huile était mauvaise. Un joint qui reste plat une fois la charge retirée présente une déformation rémanente par compression et non un défaut de moulage.

Lorsque l'application concerne un revêtement de sol, un tapis ou une feuille générale plutôt qu'un joint moulé, le composé arrive généralement sous forme de feuille finie et la décision d'achat porte sur le motif et l'épaisseur de la surface. Le gamme de produits en caoutchouc montre comment ces qualités sont regroupées par secteur d'activité, ce qui constitue un point de départ plus rapide qu'un nom de polymère.

Foire aux questions

Le caoutchouc est-il un plastique ?

Non. Les plastiques sont généralement thermoplastiques, ils se ramollissent donc et coulent à nouveau lorsqu'ils sont chauffés. Le caoutchouc est réticulé lors de la vulcanisation, il ne fond donc pas et ne reflue pas ; poussé assez loin, il se dégrade à la place. Les élastomères thermoplastiques se comportent comme le caoutchouc et se transforment comme le plastique, mais le caoutchouc durci ordinaire constitue une classe de matériaux différente.

Quelle est la différence entre le caoutchouc naturel et synthétique ?

Le caoutchouc naturel provient du latex d'hévéa et offre une résistance élevée à la traction, à la déchirure et à la construction, mais une faible résistance à l'huile et à l'ozone. Le caoutchouc synthétique est polymérisé à partir de monomères et peut être conçu pour résister à l'huile, à la chaleur, à l'ozone ou aux produits chimiques, généralement à un prix par kilogramme plus élevé et avec une adhérence inférieure.

Quelle est la dureté du caoutchouc ?

La plupart des composés industriels se situent entre 40 et 90 Shore A. En dessous de 40 Shore A, le matériau se comporte comme un gel mou ou une éponge ; au-dessus de 90 Shore A, le polyuréthane ou un plastique technique est généralement la meilleure solution. L'ébonite, un caoutchouc dur fortement réticulé, est mesurée sur l'échelle Shore D.

Pourquoi une pièce en caoutchouc tombe-t-elle en panne avant sa durée de vie nominale ?

Dans la plupart des cas, le composé était acceptable, mais l'environnement était sous-spécifié : une éclaboussure d'huile, un agent de nettoyage, un coin de l'usine riche en ozone ou une température continue plus élevée que celle supposée par la fiche technique. Confirmez la température de service réelle et le support de contact, puis revérifiez la déformation rémanente à la compression et la rétention de traction après vieillissement.