Matériaux et mélanges élastomères
Quel matériau est adapté à votre application ? Découvrez-le ici.
Le choix d'un joint, d'un amortisseur de vibrations ou de tout autre pièce en élastomère dépend du design et de l'utilisation du mélange adapté. 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 mélange 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 mélange élastomère adapté
La sélection d'un mélange 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 aux produits avec lesquels 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 de l'application en service. 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.
2. Choix du mélange
Après le choix du polymère, vient le choix du mélange. Avec chaque polymère, il est possible de fabriquer un très grand nombre de mélanges différents, voire même un nombre illimité. Pour sélectionner le mélange 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 également être pris en considération :
d. Dureté : Selon l'application et la construction.
e. Type de produit : Tous les mélanges ne conviennent pas à la fabrication d'un certain type de joint ou de support cylindrique.
f. Certification :
- Par exemple, dans l'industrie alimentaire (CE 1935-2004, FDA), pharmaceutique (USP) ou le secteur de l'eau potable (KIWA).
- Par exemple, dans des applications utilisant du gaz à haute pression avec décompression rapide (RGD, AED).
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Polymère ou mélange, quelle est la différence ?
Polymère
Les polymères constituent l'élément principal d'un mélange. 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 abréviations, par exemple FKM est l'abréviation suivant ISO1629-2013 et ASTM D1418 tandis que FPM est la désignation suivant l'ancienne ISO 1629-2006 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.
Mélange
Un mélange élastomère 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 mélange a un numéro de mélange, tel que 36624, 51414, 559270. Avec un mélange 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 par la combinaison du type de produit, du polymère et du numéro de mélange. 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 mélange.
Caoutchouc, élastomère, vulcanisation
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 mélanges en général.
- Vulcanisation – Processus chimique qui confère à un mélange de caoutchouc (mélange non élastique) des propriétés élastiques. Après la vulcanisation, qui a lieu sous pression et à haute température, le matériau devient 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/mélange 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. Ces propriétés peuvent varier d'un polymère à l'autre, mais aussi d'un mélange à un autre.
- 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 que la rupture ou la déformation. 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 élastomère 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 l'élastomère, ou alors le PTFE est intégré au mélange.
- Résistance au déchirement – Les matériaux VMQ offrent une résistance élevée au déchirement, mais une fois qu'ils commencent à se déchirer, cela se poursuit 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.
Points à prendre en compte lors de la conception d'un produit en élastomère
Enfin, il convient de mentionner certaines propriétés caractéristiques des élastomères que vous devez prendre en considération :
- Pratiquement incompressible
L'élastomère se comporte comme un liquide. Il faut en tenir compte pour que la déformation de la pièce puisse se faire librement. La gorge 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
L'élastomère 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 l'élastomère 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 de l'élastomère 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 gorge. - Résistance à la pression selon le montage encastré
Un produit en élastomère 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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Contact
Pierre Gutzwiller
Roger Järmann
Technicien d'application
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