Caoutchoucs : méthodes d'obtention et propriétés

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.