Bibliographie & annexes
Présentation
English
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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Lire l’articleAuteur(s)
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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 protection
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4. Système de vulcanisation
4.1 Vulcanisation au soufre
La vulcanisation consiste à réaliser une réticulation chimique (établissement de liaisons covalentes) entre les chaînes du polymère. Le principal système de vulcanisation pour les caoutchoucs est le système au soufre (figure 10).
La vulcanisation est suivie en temps réel par une mesure rhéométrique. Un disque de matériau cru est positionné dans une chambre et soumis à une torsion alternée à une température donnée, voisine de la température de cuisson. La variation du module de cisaillement en fonction du temps indique l’état d’avancement de la réaction de vulcanisation. Sur cette courbe, on distingue trois phases :
-
le temps de grillage ou de fixation correspond au temps nécessaire pour qu’apparaisse le début de vulcanisation. Le module reste constant. Cette valeur est importante car elle permet de savoir combien de temps il est possible de travailler le caoutchouc en température sans que commence la vulcanisation. Il est également très important pour le procédé d’injection. Il faut en effet éviter que la cuisson démarre avant que les cavités du moule ne soient complètement remplies ;
-
le temps de vulcanisation correspond au temps qui s’écoule entre le moment où le module commence à augmenter et le moment où il atteint son maximum ;
-
le temps de plateau est celui pendant lequel le module reste pratiquement constant à sa valeur maximale. Le cas échéant, il peut y avoir une diminution plus ou moins marquée du module particulièrement sensible avec les mélanges à base de caoutchouc naturel. Cette diminution est appelée réversion.
Dans le réseau formé, on peut distinguer des ponts monosulfure, des ponts disulfure, des ponts polysulfure et du soufre hors réseau, dit soufre libre. Le type de ponts formés a une très grande influence sur la tenue au vieillissement thermique ainsi que sur la résistance à la fatigue.
La littérature décrit de nombreuses méthodes pour déterminer le niveau de vulcanisation, ou degré de réticulation. Pratiquement,...
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Système de vulcanisation
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
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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
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NIZNEKANSKNEFTEKHIM (Russie)
ORION (Allemagne)
OMSK (Russie)
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SOLVAY (Belgique)
SUMITOMO (Japon)
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