Matériaux et composants en caoutchouc
Quel matériau est adapté à votre application ? Découvrez-le ici.
Le choix d'un joint, d'un amortisseur de vibrations en caoutchouc ou de tout autre composant en caoutchouc adapté dépend du design et de l'utilisation du bon composé de caoutchouc. Un mauvais choix de matériau peut réduire la durée de vie, entraîner des dysfonctionnements et générer des coûts supplémentaires ou une perte de rendement de votre machine ou de votre composant.
Vous voulez bien sûr éviter ces problèmes et ERIKS peut vous y aider. ERIKS a le composant adapté à chaque application. Vous ne le trouvez pas dans la gamme standard ? Nous pouvons dans ce cas développer ensemble le produit dont vous avez besoin.
Sélection du composé de caoutchouc adapté
La sélection d'un composé se fait en deux étapes :
1. Déterminer le polymère adapté
Pour cela, respecter les critères suivants :
a. Quelle est la résistance chimique requise ?
À quel milieu le matériau sera-t-il exposé ? Pensez à tous les milieux possibles. Si vous fabriquez des trayeuses par exemple, le matériau doit pouvoir résister non seulement au lait, mais également au produit avec lequel la machine est nettoyée.
b. Quelle est la résistance thermique requise ?
Prenez en considération les températures minimales et maximales. Encore une fois, ne pensez pas qu'à la température du milieu. Tenez compte également de la température ambiante et de la température des produits de nettoyage, par exemple. Un nettoyage à la vapeur n'a pas les mêmes implications qu'un nettoyage à l'eau chaude.
c. Application et utilisation
L'application peut également privilégier ou exclure certains matériaux.
Le tableau ci-dessous liste les polymères les plus couramment utilisés, leur plage de dureté (Shore A), leur plage de température et les applications pour lesquelles ils sont adaptés.
Tableau récapitulatif des matériaux polymères
Polymère (abréviation ISO)
Marques et dénominations commerciaux
Plage de dureté (Shore A)
Plage de température
Informations générales application (aptitude)
NBR
nitril
Perbunan N®
Buna N®
20/95
-20/-50 ºC tot 120 ºC
Spécialement pour les applications hydrauliques et une utilisation simple sans températures extrêmes.
Ne pas utiliser avec les acides, la vapeur, l'ozone et les UV.
HNBR
Therban®
Zetpol®
30/95
-15/-40 ºC tot 150 ºC
Bonne résistance à la vapeur, aux huiles et à la graisse à des températures élevées, ainsi qu'aux huiles bio et à l'ozone. Également résistant à l'usure.
FKM
Viton®
50/95
-5/-50 ºC tot 200 ºC
Bonne résistance aux acides et bases forts et aux températures élevées. Parfaitement adapté aux applications sous vide.
Types standards non résistants à la vapeur. Types spécifiques résistants à la vapeur et/ou aux basses températures.
EPDM
Nordel®
30/95
-40/-55 ºC tot 120/150 ºC
Bonne résistance aux acides, aux bases et à la vapeur. Convient à une utilisation en extérieur grâce à sa grande résistance aux UV et à l'ozone. Également très résistant aux processus de nettoyage SEP et NEP et aux solvants.
Ne peut pas être utilisé avec des huile minérales et de la graisse.
CR
Neoprene®
15/95
-40 ºC tot 110 ºC
Bonne résistance à de nombreux gaz réfrigérants de types fréon (pas tous).
VMQ
Silicone
Elastosil®
20/90
-50/-60 ºC tot
200/250 ºC
Excellent pour les applications extérieures, les températures élevées et basses. Faible force de déformation.
Ne convient pas aux applications sous vide et dynamiques.
FVMQ
Fluorsilicone
Silastic®
35/80
-60 ºC tot 230 ºC
Excellent pour les applications extérieures, les températures élevées et basses et résistant aux carburants. Faible force de déformation.
Ne convient pas aux applications sous vide et dynamiques.
FFKM
Kalrez®
Chemraz®
65/90
-15/-40 ºC tot
230/326 ºC
Résistance la plus élevée aux acides et bases extrêmes et aux températures extrêmement élevées.
FEPM
Aflas®
70/90
-5 ºC tot 200 ºC
Très bonne résistance à la vapeur et à l'huile à haute température.
IIR
Butyl®
30/80
-55 ºC tot 105 ºC
Densité de gaz élevée.
ACM
Thiacryl®
40/80
-20 ºC tot 150 ºC
Bonne résistance à l'huile à haute température dans les transmissions, par exemple.
NR
-
40/70
-40 ºC tot 60 ºC
Haute élasticité et résistant à l'usure.
AU
polyurethane
10/95
-20/-50 ºC tot
115 ºC
Résistance élevée à l'usure.
SBR
Buna-S
30/95
-50 ºC tot 110 ºC
-
2. Choix du composé
Après le choix du polymère, vient le choix du composé. Avec chaque polymère, il est possible de fabriquer un très grand nombre de composé différents, voire même un nombre illimité. Pour sélectionner le composé adéquat, les éléments suivants doivent être réexaminés :
a. Température supportée Un NBR standard, par exemple, peut être utilisé dans des applications jusqu'à -30 °C, mais il existe également des NBR qui supportent des températures jusqu'à -40 °C.
b. Résistance chimique
c. Application
Les critères suivants doivent en outre être pris en considération :
d. Dureté Selon l'application et la construction.
e. Type de produit Tous les composés ne conviennent pas à la fabrication d'un certain type de joint ou de support cylindrique.
f. Certification
- Par exemple, dans l'industrie alimentaire (EC1935-2004, FDA), pharmaceutique (USP), le secteur de l'eau potable (KIWA).
- Par exemple, dans des applications utilisant du gaz à haute pression avec perte de pression rapide (DED, AED).
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Polymère ou composé, quelle est la différence ?
Polymère
Les polymères constituent l'élément principal d'un composé. Ils sont connus sous des abréviations telles que NBR, EPDM, FKM, VMQ. Les abréviations font référence à la composition chimique du polymère :
- NBR = AcryloNitril Butadiene Rubber (ou caoutchouc butadiène-acrylonitrile)
- EPDM = Ethylen Propylene Diene Monomer (ou éthylène-propylène-diène monomère)
En règle générale, les abréviations ISO sont utilisées autant que possible pour les polymères, mais il existe également d'autres normes, ce qui fait que certains polymères sont connus sous plusieurs noms, par exemple FPM est la désignation internationale ISO tandis que FKM est l'abréviation ASTM du même polymère. D'autres polymères sont également connus sous des noms de marques telles que Viton®, Kalrez®, Perbunan® ou sous leur nom commun tels que nitrile ou silicone.
Composé
Un composé de caoutchouc est un mélange de 5 à 15 ingrédients différents. Ces ingrédients sont une combinaison de :
- Un ou plusieurs polymères
- Agents de fabrication
- Plastifiants
- Agents de vulcanisation
- Différents produits de remplissage
Un composé a un numéro de composé, tel que 36624, 51414, 559270. Avec un composé tel quel, vous ne pouvez rien faire, car il ne fait référence qu'au mélange d'ingrédients. Ce n'est qu'après avoir été vulcanisé que le produit final devient élastique. Ce produit fini est généralement désigné comme une combinaison de produit, de polymère et de composé. Pensez au joint torique NBR 36624.
Matériau
Enfin, abordons le sujet des matériaux. Il n'existe pas de définition précise de ce terme. Le terme "matériau" peut désigner à la fois un polymère et un composé.
Caoutchouc, élastomère, vulcaniser
Certains termes sont parfois utilisés de manière interchangeable :
- Caoutchouc – Utilisé à l'origine pour désigner les caoutchoucs naturels. De nos jours, le caoutchouc désigne les polymères ou les composés en général.
- Vulcanisation – Processus chimique qui confère à un composé de caoutchouc (mélange non élastique) des propriétés élastiques. Après la vulcanisation, qui a lieu sous pression et à haute température, le matériau est élastique et revient à son état initial après étirement. Ceci rend les matériaux en caoutchouc uniques par rapport aux autres matériaux.
- Élastomère – On peut parler d'élastomère si le matériau/composé a été vulcanisé. L'élastomère désigne un matériau élastique, caoutchouteux, qui reprend sa forme initiale après étirement.
Propriétés physiques/mécaniques des élastomères
Les élastomères possèdent un certain nombre de propriétés, parfois uniques qui les rendent particulièrement adaptés à la fabrication de joints, de supports cylindriques antivibratoires et d'autres pièces en caoutchouc. Ces propriétés peuvent varier d'un polymère à l'autre, mais aussi d'un composé à un autre du même polymère.
- Modelable mais non compressible – Cette propriété garantit qu'un produit élastomère peut être parfaitement utilisé comme joint, ou peut facilement être monté entre deux pièces ou sur une pièce.
- Élasticité - Facilité à plier et à tordre sans conséquences négatives telles qu' une déformation ou une rupture. Un VMQ (silicone) est généralement bien plus élastique qu'un FFKM (Kalrez®).
- Perméabilité – L'IIR (Butyl®), le NBR, le FKM et le FFKM ont une très faible perméabilité et sont utilisés lorsque l'application requiert une étanchéité à l'air ou au vide. Le VMQ, quant à lui, a une perméabilité élevée et ne fonctionnera donc pas aussi bien dans les applications sous vide.
- Frottement – Un caoutchouc induit de la friction. Pour les pneus de voitures, c'est même nécessaire. Cela ne l'est pas en revanche pour les pièces mobiles telles que les joints dynamiques. Des revêtements à faible frottement (par exemple, le PTFE) sont parfois appliqués sur le caoutchouc, ou alors le PTFE est intégré au composé.
- Résistance au déchirement – Les matériaux VMQ offrent une résistance élevée au déchirement, mais une fois qu'ils commencent à se déchirer, ils continuent à se déchirer facilement. Avec le caoutchouc naturel, la situation est inversée, c'est-à-dire qu'il est résistant au déchirement.
- Résistance à l'usure – Dépend du type de polymère. Le caoutchouc naturel étant très résistant, il est largement utilisé dans les pneus de camions et de tracteurs.
Domaines de priorité essentiels lors de la conception d'un produit en caoutchouc
Enfin, il convient de mentionner certaines propriétés caractéristiques du caoutchouc que vous devez prendre en considération :
- Pratiquement incompressible
Le caoutchouc se comporte comme un liquide. Il faut en tenir compte pour que la déformation de la pièce en caoutchouc puisse se faire librement. La rainure dans laquelle le joint torique est monté doit donc toujours être largement dimensionnée. Un espace trop petit endommagera le joint et réduira l'efficacité de l'application. - Gonflement
Le caoutchouc gonfle à certaines températures et au contact de certains milieux. Ce n'est pas un problème, mais il est important de le savoir lors de la conception. Encore une fois, il faut qu'il y ait suffisamment de place pour que le caoutchouc puisse gonfler. - La conception est différente de celle des métaux et des plastiques
En raison de la souplesse du matériau, la liberté de conception est plus grande que pour les produits en plastique moulés par injection. Dans le cas de l'extrusion, la flexibilité est limitée. - Grandes tolérances
Notamment par rapport aux métaux et aux plastiques. Les tolérances du caoutchouc s'expriment le plus souvent en dixièmes de millimètres et non en centièmes de millimètres, à quelques exceptions près. Il est important d'en tenir compte lors de la conception de la rainure. - Résistance à la pression selon le montage encastré
Un produit en caoutchouc ne présente pas en lui-même de résistance maximale à la pression. C'est le produit combiné au montage encastré qui offre une résistance maximale à la pression. - Compromis
Il est souvent nécessaire de trouver un compromis entre les différentes propriétés selon les besoins.
Vous réfléchissez au joint idéal ou vous voulez faire contrôler votre conception ?
Ne pensez pas que vous pourrez réfléchir après-coup au joint de votre machine. Cette pièce semble être petite, mais si vous ne choisissez pas tout de suite le joint adéquat, les conséquences peuvent être importantes. Vous voulez pouvoir livrer une machine qui fonctionne correctement sans avoir à tout refaire après-coup ? Prenez rendez-vous avec l'un de nos spécialistes qui vous donnera en 30 minutes toutes les informations nécessaires sur le joint adapté à votre conception. Nous sommes à votre disposition, sans obligation d'achat et gratuitement. Prenez maintenant un rendez-vous pour obtenir des conseils.
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