Définition fondamentale :
Le premier élastomère à exister est le caoutchouc. Il vient du mot indien « cahutchu » qui signifie « bois qui pleure ».
Les élastomères sont des polymères d’origine naturelle ou synthétique dotés de propriétés élastiques, ce qui signifie qu’ils peuvent se déformer considérablement sous contrainte, mais reviennent à leur forme initiale une fois la contrainte relâchée. Contrairement aux plastiques conventionnels, qui sont généralement plus rigides, les élastomères présentent une grande élasticité et une excellente capacité à absorber les chocs et les vibrations.
Structure moléculaire :
La structure moléculaire des élastomères se compose de chaînes polymériques flexibles entrelacées les unes avec les autres. Cette configuration unique permet aux élastomères de se déformer et de se replier de manière réversible sous contrainte, puis de retrouver leur forme d’origine une fois la contrainte relâchée. Cela leur confère leur caractère élastique distinctif.
Types d’élastomères :
Il existe plusieurs types d’élastomères, chacun ayant des propriétés spécifiques adaptées à des applications particulières. Les élastomères synthétiques les plus courants comprennent le caoutchouc de silicone, le caoutchouc nitrile, le caoutchouc chloroprène et le caoutchouc fluorélastomère. Chacun de ces matériaux offre des caractéristiques uniques telles que la résistance chimique, la résistance aux températures extrêmes et la durabilité, … les rendant appropriés pour des applications diverses allant des joints d’étanchéité, articles de sport, aux produits médicaux. Certains élastomères sont conçus pour :
- présenter des résistances élevées à l’abrasion (selon la norme DIN ISO 4649-A)
- résister à la coupure (idéal pour la fabrication de chaînes convoyeuses par exemple)
- être compatibles au contact alimentaire
- bénéficier d’une norme jouet
- être ignifugés
- être utilisés dans le domaine médical
Il existe 2 grandes catégories d’élastomères :
- Les élastomères thermoplastiques
- Les élastomères thermodurs
ELASTOMERES THERMOPLASTIQUES
Tous les TPE sont composés de segments durs et mous.
Les élastomères thermoplastiques peuvent être des :
- Copolymères
- Terpolymères
Mélanges physiques de polymères (généralement un plastique et un caoutchouc) constitués de matériaux ayant à la fois des propriétés thermoplastiques et élastomères.
Les thermoplastiques peuvent être recyclés et ne nécessitent pas de réticulation ou de vulcanisation comme les élastomères thermodurs.
ELASTOMERES THERMODURS
Il est obtenu par la réticulation de deux composants, qui réagissent sous l’action de la chaleur en présence de réactifs (catalyseur et accélérateur de polymérisation).
La structure tridimensionnelle (réseau) formée, stable, présente une résistance thermomécanique et chimique plus élevée que les thermoplastiques.
La transformation d’un élastomère thermodurcissable est irréversible : il devient infusible et non recyclable.
Fabrication et applications :
Les élastomères sont fabriqués à partir de processus de polymérisation similaires à ceux des autres polymères, mais ils subissent généralement une étape de vulcanisation pour améliorer leurs propriétés physiques. Une fois formés, les élastomères sont utilisés dans une multitude d’applications :
- Industrie automobile : joints de portière, pièces habitacle, câblage
- Construction et industrie : pièces d’étanchéité, tuyauterie, outillage, équipements de protection
- Flexibles et transports de fluides : joints, flexibles de douche,
- Electricité : gainage de câbles, câbles de chargement,
- Biens de consommation : électroménager, brosses à dents, manches d’ustensiles, …
- Sport et loisirs : semelles de chaussures, équipements de sport et de bien-être,
- Emballage et protection : coque de smartphone souple, pièces de protection souples, pièces élastiques, …
Transformation des élastomères
- Transformation d’un élastomère thermodurcissable :
- Malaxage et homogénéisation à froid (env. 30°C)
- Injection/extrusion/compression, …
- Réticulation par cuisson (env. 170°C, 10 min)
- Transformation d’un élastomère thermoplastique :
- Chauffage et malaxage (plastification)
- Injection/extrusion
- Refroidissement.
Plages de duretés
Les élastomères se caractérisent initialement par leur dureté de surface qui peut se mesurer selon différentes méthodes (dureté Shore, Vickers (HV), Brinell (HB), Rockwell (HR), …).
La plus communément utilisée est la dureté Shore qui s’appuie principalement sur 2 échelles : Shore A et Shore D.
Avantages et importance :
Les élastomères offrent une combinaison unique de flexibilité, de résilience et de durabilité, ce qui en fait des matériaux précieux dans de nombreuses industries. Leur capacité à absorber les chocs et les vibrations les rend essentiels dans les applications où la sécurité et la fiabilité sont primordiales, tandis que leur adaptabilité en fait des matières polyvalentes pour une gamme variée de produits et de composants.
Conclusion :
Les élastomères jouent un rôle essentiel dans notre vie quotidienne et dans de nombreuses industries. Que ce soit pour des produits automobiles, des équipements médicaux ou des applications industrielles, les élastomères continueront à jouer un rôle vital dans notre monde moderne et dynamique.
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