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2 - CAOUTCHOUCS D'USAGE COURANT

3 - CAOUTCHOUCS DE SPÉCIALITÉ

4 - REMARQUES ET CONCLUSION

Article de référence | Réf : AM7705 v1

Caoutchoucs : méthodes d'obtention et propriétés

Auteur(s) : Yves DE ZÉLICOURT

Relu et validé le 02 nov. 2020

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Présentation

NOTE DE L'ÉDITEUR

Les normes NF ISO 815-1 et -2 de décembre 2014 citées dans cet article ont été remplacées par les normes NF ISO 815-1 et -2 (T46-011-1 et -2) : Caoutchouc vulcanisé ou thermoplastique - Détermination de la déformation rémanente après compression :
- Partie 1 : à températures ambiantes ou élevées
- Partie 2 : à basses températures (Révision 2020)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN2003 (Avril 2020).

02/06/2020

RÉSUMÉ

Les caoutchoucs sont utilisés dans des industries aussi diverses que la mécanique, l’automobile, l’aéronautique, le ferroviaire, le médical, les loisirs… Leur intérêt réside dans leur élasticité et leurs propriétés d’amortissement inégalées. Leur structure polymérique leur confère ces propriétés qui les distinguent des thermoplastiques et des thermodurcissables. Cet article présente un état de l’art actualisé de leurs méthodes d’obtention, de mise en œuvre et propriétés. On distingue les caoutchoucs d’usage général et de grande consommation dont certains sont produits à l’échelle de plusieurs millions de tonnes par an (caoutchouc naturel, SBR…), et les caoutchoucs à usage spéciaux qui présentent par exemple des tenues élevées aux températures et/ou aux produits chimiques (silicones, acryliques…).

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ABSTRACT

Rubbers : manufacturing and properties

Rubbers are used in a broad range of applications: mechanics, automotive, aviation, railway, leisure… Their interest lies in their unmatched elasticity and damping properties. Their polymeric structure gives them such relevant properties that distinguish them from thermoplastics and thermosets. This article presents a state of the art on their manufacturing and properties performances. Rubbers are divided into two groups: general purpose rubbers, some of them being produced at several millions of tons per year (natural rubber, SBR…), and specialty rubbers offering for example a peculiar resistance to high temperatures and chemicals (silicone, acrylics...).

Auteur(s)

  • Yves DE ZÉLICOURT : Docteur en chimie de l'École Polytechnique Fédérale de Zürich, Suisse - Ingénieur conseil auprès du LRCCP (Laboratoire de Recherches et de Contrôle du Caoutchouc et des Plastiques)

INTRODUCTION

Le terme « caoutchouc » est tout à fait générique et englobe un grand nombre de familles, de propriétés et d'applications dédiées. Deux éléments particuliers le caractérisent : le rôle de la formulation qui permet l'adéquation propriétés/fonction envisagée et la vulcanisation. Les techniques de mise en forme sont pour certaines semblables à celles des autres polymères (moulage, injection, extrusion…), avec cependant des spécificités comme la confection pour les pneumatiques, ou le trempé pour les gants en latex.

D'un point de vue économique, on distingue deux grands domaines : le pneumatique et le caoutchouc industriel. Ce dernier recouvre par ordre décroissant d'importance : l'automobile, les transports hors automobile, les équipements industriels, le médical, le bâtiment, les demi-produits, les rubans adhésifs, les loisirs.

L'industrie du caoutchouc se distingue radicalement de celle des thermoplastiques par les techniques de mise en œuvre sur deux points particuliers. Concernant le premier, l'industriel prépare lui-même son « mélange » sur des outils spécifiques (mélangeur interne et mélangeur à cylindres). Il a donc ses formules propriétaires et ses propres paramètres de mélangeage mis au point et constituant son savoir-faire. Ces formulations contiennent l'élastomère de base (la gomme qui est commercialisée par de grands groupes – Lanxess, Zeon, Du Pont, Exxon…), des charges (le plus souvent le noir de carbone ou la silice), des agents de vulcanisation, des huiles et divers additifs de mise en œuvre et de protection. Le second point qui caractérise l'industrie du caoutchouc est la nécessité de vulcaniser le matériau pour lui conférer des propriétés indispensables à l'emploi, ce qui fait appel à différentes techniques : moulage à chaud, tunnel à air chaud, à micro-ondes, bain de sel… Inversement, l'industriel du secteur des thermoplastiques achète généralement directement sur le marché la matière première sous forme de granulés, qui alimentent ensuite sans aucune transformation préalable ses machines de mise en œuvre.

La problématique principale de l'industriel du caoutchouc est donc de disposer de formules et de techniques de mise en œuvre les moins chères possibles permettant d'obtenir les produits satisfaisant au mieux aux fonctions demandées. La question des coûts revêt une importance particulière dans un contexte d'augmentation des prix des matières premières liées à ceux du pétrole et à la demande croissante des pays de la zone BRIC. Cette problématique représente un enjeu difficile compte tenu des exigences des utilisateurs qui réclament par ailleurs des réductions de coût. Les contraintes environnementales constituent un second challenge, en particulier en ce qui concerne certains accélérateurs de vulcanisation considérés comme dangereux pour la santé, soit des personnels chargés de la mise en œuvre soit des utilisateurs. Ainsi ces substances visées par le règlement REACH (CE n° 1907/2006) sont progressivement remplacées par des composés non préoccupants.

Dans ce contexte, cet article présente les connaissances et les notions de base nécessaires à la compréhension des techniques propres aux caoutchoucs ainsi qu'à la grande diversité de leurs méthodes de fabrication, propriétés et prix. Il s'agit d'un aperçu général, une information plus approfondie sur un caoutchouc donné nécessitant une recherche spécifique sur la variété de ses grades disponibles commercialement, leurs formulations, mise en œuvre et propriétés correspondant à l'application visée.

Comme il est d'usage dans la profession, les compositions indiquées dans cet article, sont, sauf précision contraire, massiques.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-am7705


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - ABI (S.A.) -   Recent developments in crosslinking of elastomers,  -  Rubber Chemistry and Technology, Vol 78, n° 3, p. 458, 2005.

  • (2) - CARUTHERS (J.M.) -   Fundamental models for accelerated-2 sulfur vulcanization,  -  175e Meeting Division Caoutchouc (ACS), Akron, 2009.

  • (3) - HARSH (S.) -   Curatives, accelerators, retarders & coagents,  -  Energy Rubber Group, Education Symposium Fall 2012.

  • (4) - RODGERS Bredam (M.) -   Natural rubber,  -  165e Meeting Division Caoutchouc (ACS), Grands Rapids, Communication A, 2004.

  • (5) - TANAKA (Y.) -   Recent advances in structural characterization of natural rubber,  -  Rubber Chemistry and Technology, Vol 82, n° 3, 283, 2009.

  • (6) - MANDAL (S.K.) -   Reclaiming of ground rubber tire...

1 Sites Internet

LANXESS, Solution Styrene Butadiene Rubber

https://techcenter.lanxess.com

DuPont

http://www.dupont.com

Zeon

http://www.zeon.co.jp

Dow Nordel IP Hydrocarbon Elastomer

http://www.dow.com

Solvay Plastics, fluoro and perfluoroelastomers

http://www.solvayplastics.com

Wacker Elastosil an all-rounder for countless applications

http://www.wacker.com

Bluestar silicones

http://www.bluestarsilicones.com

Virtual education in rubber technology, 2007

https://www.tut.fi/ms/muo/vert/Summaries.pdf

Rubber processing Technology 2002

http://wwwme.nchu.edu.tw

La technologie des pneus à carcasse radiale Michelin

http://www.michelinearthmover.com

Tout sur le pneu

http://toutsurlepneu.michelin.com

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2 Normes et standards

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