Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
Le but de cet article est de présenter les ingrédients utilisés dans la formulation des objets en caoutchouc que ce soit des pneumatiques ou des caoutchoucs industriels. Ce sont principalement des polymères naturels et synthétiques, des charges qu’elles soient renforçantes ou non, des plastifiants, des systèmes de vulcanisation et des systèmes de protection. Les propriétés et les performances escomptées des caoutchoucs sont bien entendu les résultats de cette formulation mais aussi du procédé du mélangeage des ingrédients.
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Claude JANIN : Consultant dans le domaine du caoutchouc - Ancien directeur scientifique du Laboratoire de Recherche et de Contrôle des Caoutchoucs et Plastiques LRCCP - Ancien directeur de recherche matériaux MICHELIN
INTRODUCTION
Les caoutchoucs sont des produits formulés dont la composition ne contient en moyenne qu’environ 50 % de polymère, ce qui est peu en comparaison des plastiques qui sont composés essentiellement de polymère (de l’ordre de 90 % si l’on excepte le PVC). Un objet en caoutchouc contient donc différents ingrédients dont les principaux sont :
-
un ou plusieurs polymères, caoutchouc naturel ou caoutchouc synthétique ;
-
des charges avec un effet renforçant plus ou moins marqué ;
-
des plastifiants, qu’ils soient d’origine pétrolière ou d’origine végétale ;
-
un système de vulcanisation à base de soufre ou de peroxyde ;
-
un système de protection contre le vieillissement, qu’il soit thermomécanique ou autre ;
-
des produits divers fonction des exigences des cahiers des charges.
Le procédé de mélangeage, qui permet de distribuer et de disperser ces différents éléments, a une influence sur les propriétés et les performances des objets en caoutchouc.
Dans cet article, il n’est question que des caoutchoucs susceptibles d’être vulcanisés et pas des caoutchoucs thermoplastiques. Pour éviter tout risque de confusion, le terme « caoutchouc » est réservé aux produits formulés et le terme « élastomères » est réservé aux polymères utilisés dans les formulations.
Comme il est d’usage dans la profession, les pourcentages indiqués sont, sauf précision contraire, massiques.
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Système de vulcanisation
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3. Plastifiants
Les plastifiants sont souvent considérés comme des agents de mise en œuvre permettant d’améliorer les performances industrielles. Ils agissent en baisant la viscosité lors du mélangeage afin de faciliter l’incorporation des ingrédients. Ils facilitent également l’écoulement du mélange dans les canaux de moule d’injection. Cependant, le temps d’amortissement du produit fini est accru en leur présence ; de même, la raideur est réduite. Cependant, ces composés ont tendance à migrer hors du mélange cuit, ce qui induit dans le temps des évolutions de propriétés mécaniques. On parle alors de vieillissement physique par opposition au vieillissement chimique par thermo-oxydation, par exemple.
Ces plastifiants ont des compatibilités variables avec les polymères. En fonction de cette compatibilité, ils jouent un rôle sur la position du pic de la température de transition vitreuse des mélanges influençant les propriétés des caoutchoucs. Cet effet est particulièrement sensible pour les propriétés d’adhérence des bandes de roulement des pneumatiques.
Ces plastifiants peuvent être introduits directement lors de la réalisation des polymères pour le caoutchouc. Cette introduction permet la réalisation de polymères de plus haute masse moléculaire, cette dernière n’étant pas sans conséquence sur les propriétés des objets en caoutchouc (propriétés rupture, usure pour les pneumatiques, etc.).
Dans ce paragraphe, les plastifiants suivants sont abordés :
-
les huiles aromatiques pétrolières et leur problématique ;
-
les huiles non aromatiques ;
-
les huiles végétales ;
-
les autres plastifiants.
3.1 Huiles aromatiques et leur problématique
Pendant de nombreuses années, le principal plastifiant utilisé en particulier dans l’industrie du pneumatique a été un produit pétrolier appelé DAE (Distillate Aromatic Extract). Celui-ci contenait des quantités importantes de HAP (hydrocarbure aromatique polycyclique). Ce DAE était également largement utilisé pour les polymères (SBR en particulier).
Un certain nombre d’études ont démontré l’accumulation de ces HAP dans les sédiments marins et les débris d’usure des pneumatiques ont été...
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Plastifiants
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ARBEN (P.W.), KUZVART (M.) - A global Geology. Industrial Minerals. - Industrials Information Ltd., Metal Bulletin, PLC London (1996).
-
(2) - Graphène dans le caoutchouc - Brevets WO2013090464, WO2008045778, US2010/0096597
-
(3) - FRACA (D.) et al - Multifunctional multilayergraphene/elastomer nanocomposites. - European Polymer Journal 71 99-113 (2015).
-
(4) - Brevets traitant de nanotubes dans le caoutchouc - - WO2003060002, WO2009102077, WO2009155728, WO2014143140.
-
(5) - Conférence Alicia RUL – NANOCYL – Nouvelle génération de solutions caoutchouc/nanotubes de carbone. Conférence AFICEP - - Lyon 19/06/2014
-
(6) - REI VILAR (M.) - Cellulose : de nouvelles perspectives pour un matériau millénaire. L’actualité...
NORMES
-
Caoutchouc et latex – Nomenclature - ISO 1629 - 2013
ANNEXES
WO2013090464 Compositions de caoutchouc comprenant du graphène et des charges renforçantes et articles formés à partir de celles-ci
WO2008045778 Nanocomposites fonctionnels de graphène caoutchouc
US2010/0096597 Functional graphene-rubber nanocomposites
WO2003060002 Composition de caoutchouc contenant des nanotubes de carbone en tant qu’agent de renforcement et procédé de fabrication
WO2009102077 Composition de caoutchouc à nanotube de carbone, câblage, pâte électroconductrice, circuit électronique et procédé de fabrication de la composition de caoutchouc à nanotube de carbone
WO2009155728 Compositions de caoutchouc contenant des nanotubes de carbone
WO2014143140 Produits de caoutchouc comprenant des nanotubes de carbone et procédé pour leur production
HAUT DE PAGEConstructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
ARKEMA
ARLANXEO (Allemagne)
BIRLA (Inde)
BRIDGESTONE
CABOT (USA)
CRAY VALLEY
DENKA (Japon)
DU PONT (USA)
EVONIK (Allemagne)
EXXON MOBIL (USA)
GOODYEAR (USA)
HUBER (USA)
KUMHO (Corée)
MICHELIN
NIPPON ZEON et JSR (Japon)
NIZNEKANSKNEFTEKHIM (Russie)
ORION (Allemagne)
OMSK (Russie)
SABIC (Arabie Saoudite)
SOLVAY (Belgique)
SUMITOMO (Japon)
SYNTHOS (Pologne)
TOGLIATTI (Russie)
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VERSALIS (Italie)
YAROSLAV (Russie)
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