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Les élastomères

Les élastomères

Principes de base

Techné utilise des elastomères et des thermoplastiques pour la fabrication de joints ou de pièces techniques.

Ces derniers sont caractérisés par des propriétés spécifiques qui déterminent leur qualité d'étanchéité et leur durée de vie.

Elastomere-Tableau-Denomination-ISO-1629-Techne

Dureté d'un élastomère


La dureté d'un matériau définit la résistance qu'oppose une surface de l'échantillon à la pénétration d'un corps plus dur, par exemple la bille ou la pointe d'un duromètre (Cf. photo ci-contre).


L'unité de mesure pour la dureté des élastomères est l'IRDH (International Rubber Hardness Degree), défini par la norme ISO 48. IRDH est un synonyme de DIDC (Degré International de Dureté des Caoutchoucs en Français).

Techné qualifie ses pièces par une mesure en IRDH.


Durometre-IRHD-Techne

Tolérances générales

Quelle que soit l'unité choisie, les tolérances sont généralement de +/- 5 points, pour tenir compte de la variabilité du process de préparation des compounds, de fabrication des pièces, mais surtout de l'incertitudes intrinsèques à la méthode de mesure.

Avantages de la mesure IRHD

La mesure sur pièce est plus précise, plus proche du besoin du client et de l'application. En outre, elle apporte une garantie sur la qualité de la cuisson de la pièce que n'apporte pas le contrôle d'un point de dureté réalisé dans le même mélange que les pièces mais avec des paramètres de cuisson différents.

Enfin, la production de pièces différentes à partir d'un même mélange impose souvent des paramètre de cuisson différents (un torique de Ø de tore 5.33 sera cuit plus longtemps qu'un torique de Ø de tore 1.78 car plus massif, par exemple). Il importe donc de vérifier le résultats sur la pièce dans chaque cas.

Différences des résultats

Il est généralement constaté que les échelles IRDH et Shore A sont proches, notamment pour les faibles duretés, dans le cas de mesures réalisées conformément aux préconisations des normes ISO 48 et ASTM D2240 (ce qui n'est généralement possible que sur un point de dureté et pas sur pièces).

Cependant, elles ne sont pas superposables et on constate régulièrement, selon la forme de la pièce, des écarts de 5 points de dureté entre mesure Shore A du mélange et mesure IRDH sur pièce, pouvant aller jusqu'à 10 points dans certains cas extrêmes.

En général, les résultats en IRDH sur pièce sont inférieurs aux résultats en Shore A. C'est pourquoi il est fréquent d'utiliser des mélanges "75 Shore A" pour obtenir des pièces "70 IRDH" par exemple, des pièces moulées dans un mélange "70 Shore A" pouvant se retrouver de 62 à 65 IRDH, donc hors de la tolérance 70+/- IRDH.

Échelle IRDH :

Echelle-IRHD-Techne-2

Densité d'un élastomère


La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure pour les liquides et les solides.

Techné utilise un densimètre pour vérifier la densité de des ses matières (Cf. photo ci-contre).

Si l'on n'a pas de densimètre, il est possible de mesurer le volume de la pièce en la plongeant dans l'eau et en mesurant le poids du volume d'eau déplacé (Procédé d'Archimède).

Densimetre-Techne
Densites-Courantes-Tableau-Techne

Par simple mesure de densité, il est difficile d'identifier une matière, certaines densités des élastomères étant similaires. En connaissant l'utilisation du joint - température, pression, environnement (eau, huile, air, etc.) - il est possible de la déterminer.


Pour une identification sûere des élastomères, Techné utilise un dispositif TGA (analyse thermogravimétrique) ainsi qu'un équipement DSC (calorimétrie différentielle à balayage) pour connaître leur degré de vulcanisation.

Résistance à la températures des élastomères

Les élastomères sont caractérisés par leur plage d'utilisation en température. Certains peuvent être proposés avec des plages de température élargies. Par exemple, les NBR sont utilisés jusqu'à -25°C, cependant Techné fournit aussi des NBR basse température jusqu'à -40°C, voire même -50°C.

Tennue en température des élastomère - Tableau comparatif :

Elastomeres-Resistance-Temperature-Tableau-Techne

Note : Ces températures sont des valeurs indicatives. Il ne faut pas tendre simultanément à la imite des toutes les propriétés de la matière. Vérifier avant utilisation toutes les contraintes appliquéees à l'élastomère.

Déformation rémanente à la compression (DRC) des élastomères

Lors de la compression, les élastomères présentent une plage de déformation élastique et une plage de déformation plastique. Pour déterminer la reprise élastique de l'élastomère, Techné mesure la DRC (appellé communément "compression set"). Cette dernière permet d'évaluer la qualité de la vulcanisation.

Deformation-Remanente- Compression-DRC-Elastomeres-Techne

Le test de DRC est réalisé conformément à la norme ASTM D395 B, après compression de 25% et stockage dans une étuve pendant 24, 48 heures ou plus, à la température maximum d'utilisation de la matière.

Plus le chiffre est faible, meilleure sera la DRC :

  • Pour une DRC de 0%, le matériau a une excellente rémanence (caoutchouc).
  • Pour une DRC de 100%, le matériau a une très mauvaise rémanence (plastique).

Résistance au déchirement des élastomères

La résistance au déchirement selon la norme ASTM D624/B détermine la sensibilité des élastomères aux concentrations de contraintes dues aux coupures et déchirures (elle est exprimée en N/mm). Cette caractéristique n'a pas de relation avec la résistance à la traction ou l'allongement à la rupture.

Elle est souvent utile pour caractériser les matières utilisées pour les applications membranes ou soufflets.

Résistance à la traction des élastomères

On mesure la force à exercer pour rompre des éprouvettes normalisées (ASTM D412/C, type haltère), lors d'une traction constante. La résistance à la traction T s'exprime en MPa tandis que l'allongement A s'exprime en % par rapport à la dimension initiale.

Techné utilise un dynamomètre (Cf. photo ci-contre) pour réaliser les tests sur éprouvettes ainsi que sur joints toriques au moyen de roulettes motorisées pour répartir la contrainte.

Comme la DRC, l'allongement à la rupture sur joints toriques sera moins élevé que sur l'éprouvette (50% de la valeur indiquée sur la fcihe matière). L'allongement à la rupture et la résistance à la traction sont focntion de la dureté de la matière.

  • Pour une dureté faible : A élevé, T faible
  • Pour une dureté élevée : A faible, T élevée
Dynamometre-Techne

Résistance au vieillissement des élastomères

Le choix d'une matière passe par l'analyse du fluide en contact dans l'application. Il est donc nécessaire de spécifier le milieu dans lequel l'élastomère travaillera.

Si la matière n'est pas compatible, ceci aura une conséquence directe sur l'éfficacité de l'étanchéité : ramollissement ou durcissement de la matière, perte d'allongement à la rupture, perte de résistance à la traction, gonflement ou rétractation de la matière.

Selon la norme ASTM D471, les éprouvettes sont placées dans un fluide pendant un temps donné (24, 48, 72... heures) à une température donnée. Après vieillissement, on mesure les variations :

  • Dureté
  • Volume
  • Résistance et allongement à la rupture
  • Poids

Afin d'éviter les essais dans de trop nombreux fluides, il existe des fluides de référence :

  • Air, Eau, Vapeur d'eau
  • Huiles ASTM 1, 2, 3, 4
  • Fuel A, B, C, etc.

Le tableau ci-dessous donne les résistances indicatives à ces fluides :

Tableau-Resistance-Fluides-References-Techne

Pour les fluides spécifiques (alcools, produits chimiques, solvants, ...), vous pouvez contacter notre bureau d'étude ou vous rendre à la page 120 de notre catalogue "étanchéité élastomère" :

Etanchéité élastomère

Samedi 14 Mai 2011Lire en ligneTélécharger

Description générale des principaux élastomères et thermoplastiques

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