Bibliographie & annexes
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NOTE DE L'ÉDITEUR
Les normes ISO 180 de décembre 2000, ISO 180/A1 de décembre 2006 et ISO 180/A2 d'avril 2013 citées dans cet article ont été remplacées par la norme NF EN ISO 180 (T51-911) : Plastiques - Détermination de la résistance au choc Izod (Révision 2019)
Pour en savoir plus, consultez le bulletin de veille normative VN1912 (Janvier 2020).
RÉSUMÉ
Les TPE (Thermo Plastic Elastomer) ont pris leur place entre les caoutchoucs vulcanisés et les plastiques grâce à leur concept spécifique, entraînant un certain nombre de propriétés générales (notamment d'élasticité et de thermoplasticité). Près d'une dizaine de familles sont maintenant d'usage général, permettant ainsi de couvrir la majorité des besoins. Ces différents types de TPE dont les polyoléfines, alliées à diverses phases d'élastomère réticulé dynamiquement, offrent des propriétés mécaniques et chimiques particulières à chaque famille : élasticité, facilité de mise en œuvre et de recyclage, thermoplasticité réversible.
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Michel BIRON : Ingénieur de l'Institut national supérieur de chimie industrielle de Rouen (INSCIR) et de l'Institut français du caoutchouc (IFC) - Consultant
INTRODUCTION
Entre les thermoplastiques à mise en œuvre aisée mais à propriétés élastiques restreintes, et les élastomères aux propriétés élastiques remarquables mais à mise en œuvre plus complexe, des matériaux intermédiaires ont fait leur apparition, les élastomères thermoplastiques TPE (ThermoPlastic Elastomer). Ils constituent une famille de matériaux relativement récents (apparition du concept dans les années 1960) et, de par leur structure hétérogène constituée de domaines souples et rigides, ils se situent à mi-chemin d'une part des caoutchoucs ou élastomères réticulés irréversiblement pour leur conférer élasticité et souplesse et d'autre part des thermoplastiques pour leur conférer la facilité de mise en œuvre.
Les TPE offrent une combinaison de propriétés particulières :
-
élasticité (déformation réversible sous contrainte), limitée à un domaine de températures modérées inférieures aux températures de ramollissement des domaines rigides ;
-
thermoplasticité réversible (déformation irréversible sous contrainte), souplesse ou rigidité ;
-
facilité de mise en œuvre des thermoplastiques et suppression de l'étape de vulcanisation ;
-
facilité de recyclage des déchets de thermoplastiques.
En fait, il n'existe pas de frontière définie entre thermoplastiques et TPE mais une continuité. Par contre, si les propriétés des TPE s'approchent de certaines propriétés des élastomères, il y a discontinuité au niveau des morphologies et mises en œuvre.
Les élastomères thermoplastiques comprennent à la fois des produits doués de propriétés courantes (SBS et TPO, par exemple) et des produits à caractéristiques techniques plus particulières (COPE et PEBA, par exemple). Plus récemment, sont apparues de nouvelles familles présentant une ou plusieurs propriétés particulièrement performantes. Elles sont souvent regroupées sous l'appellation générale de super TPE et sont traitées dans le dossier suivant [AM 3 401].
Le développement des TPE est encore limité mais le taux de croissance est supérieur à ceux des thermoplastiques et des caoutchoucs. Le grand intérêt des TPE pour les plasturgistes réside dans le fait que leur matériel : presses à injection, extrudeuses..., et leur expérience de la mise en œuvre des thermoplastiques leur permet d'accéder à une partie du marché des élastomères.
Les TPE favorisent la cotransformation avec les thermoplastiques conventionnels élargissant ainsi les possibilités d'intégration de fonctions favorables à la diminution des coûts.
Les taux et pourcentages indiqués dans ce texte sont, sauf indication contraire, massiques.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juil. 2000 par Michel BIRON
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3. Concepts et propriétés de base
3.1 Concepts de base
Les élastomères dans leur état définitif ont une structure tridimensionnelle obtenue par réaction chimique provoquée après (extrusion, calandrage) ou pendant la mise en forme (moulage par compression ou par injection par exemple) (figure 2a ).
Au contraire, les chaînes des polymères thermoplastiques restent isolées les unes des autres (figure 2b ).
Les TPE ont une structure intermédiaire qui se rattache à l'un des deux modèles suivants.
-
Existence dans la même macromolécule de segments souples et de segments rigides (figure 2c ). Ces derniers s'arrangent en domaines rigides constituant les « nœuds » réversibles d'un réseau physique, par exemple les styrène-butadiène-styrène ou SBS. Les segments rigides et souples peuvent être disposés linéairement ou en étoile ou ramifiés (figure 2d ). Les liaisons physiques des domaines rigides se relâchent puis disparaissent quand la température augmente, permettant la mise en forme suivant les techniques utilisées pour les thermoplastiques. L'élasticité est donnée par les segments souples qui alternent avec les segments rigides (tableau 2).
Les propriétés pour deux monomères donnés dépendent des longueurs des segments, de la configuration des macromolécules (linéaires, étoilées, ramifiées), du rapport des segments rigides et souples, de la masse moléculaire.
-
Existence d'une phase élastomère souple, réticulée ou non, dispersée dans une phase continue thermoplastique rigide (figure 2e ). Cette phase continue permet la mise en forme suivant les techniques utilisées pour les thermoplastiques. La phase élastomère, réticulée ou non, donne l'élasticité.
Si la phase élastomère est vulcanisée dynamiquement, le suffixe V (vulcanisation) ou VD (vulcanisation dynamique) est souvent rajouté à l'abréviation. On parle également de TPE-V ou de TPV.
Les propriétés pour deux polymères donnés dépendent du diamètre...
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Concepts et propriétés de base
BIBLIOGRAPHIE
NORMES
-
Rubber, vulcanized or thermoplastic – Estimation of life-time and maximum temperature of use - ISO 11346 - 2004
-
Rubber Vocabulary - ISO 1382 - 2008
-
Rubber, vulcanized or thermoplastic – Resistance to ozone cracking – Part 1 : Static and dynamic strain testing - ISO 1431-1 - 2004
-
Rubber, vulcanized or thermoplastic – Resistance to ozone cracking – Part 3 : Reference and alternative methods for determining the ozone concentration in laboratory test chambers - ISO 1431-3 - 2000
-
Rubber, vulcanized or thermoplastic – Determination of low temperature stiffening (Gehman test) - ISO 1432 - 2003
-
Plastiques. Élastomères thermoplastiques à base de polyester/ester et polyéther/ester, pour moulage et extrusion. Partie 2 : préparation des éprouvettes et détermination des propriétés - ISO 14910-2 - 12-97
-
Thermoplastic elastomers – Nomenclature and abbreviated terms - ISO 18064 - 2003
-
...
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
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1.2 Documentation – Formation – Séminaire (liste non exhaustive)
Stage de formation. Les élastomères thermoplastiques. IFOCA : matériaux, propriétés, mise en œuvre.
HAUT DE PAGE
Étant données les faibles consommations par rapport à l'ensemble des matières plastiques et le nombre réduit de producteurs, parfois un seul au niveau mondial par famille, les données statistiques et même les estimations sur les élastomères thermoplastiques sont rares et quelquefois assez dissemblables.
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Le tableau propose, sans aucune...
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