Bibliographie & annexes
Présentation
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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This article presents the ingredients used in the formulation of rubber recipes for tyres and other industrial goods. The main ingredients are introduced: elastomers, natural or synthetic, fillers, whether reinforcing or not, plasticisers, vulcanisation system, and protection system. The final targeted properties of the rubber produced are directly related to the ingredients chosen, but also to the quality of the mixing processor dispersion during mixing.
Auteur(s)
-
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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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
elastomers | fillers | plasticizers | vulcanization
DOI (Digital Object Identifier)
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Présentation
Adjuvants divers5. Système de protection
5.1 Mécanismes
Les principales causes du vieillissement des caoutchoucs, seules ou combinées, sont :
-
le vieillissement thermique ;
-
le vieillissement thermo-oxydant (température et oxygène) ;
-
le vieillissement mécanique (sollicitation et température) ;
-
l’action de l’ozone ;
-
l’action de la lumière ;
-
l’action de l’eau ou de dérivés organiques
À titre d’illustration, quand un caoutchouc est soumis simultanément à une sollicitation thermomécanique en présence d’oxygène, les mécanismes réactionnels sont :
-
l’amorçage sous un effet thermomécanique (figure 26) ;
-
la réaction avec l’oxygène (figure 27) : formation de radicaux hydroperohyde ;
-
l’autocatalyse (figure 28) ;
-
la terminaison (figure 29) conduisant à une réticulation par couplage.
Ce schéma est un schéma relativement générique. Il se produit d’autres mécanismes et en particulier sur une action de l’oxygène sur le réseau de vulcanisation au soufre. Le rôle majeur de l’agent de protection est de donner un hydrogène pour transformer le radical hydroperoxyde très instable en hydroperoxyde stable.
Concernant le vieillissement à l’ozone qui est souvent un phénomène de surface (la molécule d’ozone diffuse très peu dans le matériau de par sa taille contrairement à l’oxygène), le mécanisme passe par la formation d’un ozonide suivi d’une scission de chaîne (figure 30).
La dégradation par les UV commence par la formation d’un radical libre C° par action de la lumière. Ensuite, sous l’action de l’oxygène, le mécanisme de dégradation est le même que celui présenté pour des sollicitations thermomécaniques. À noter que le noir de carbone est un excellent adsorbeur du rayonnement UV.
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Système de protection
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)
TRINSEO – Ex STYRON – ex DOW (USA)
VERSALIS (Italie)
YAROSLAV (Russie)
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