Méthodes de fabrication : du latex à la pièce finie

L’Epidor SRT utilise une technologie de pointe pour usiner des pièces à partir de tubes, de feuilles ou de matières premières en élastomère.

Le polymère de base d’un composé élastomère est le caoutchouc, produit à partir de latex naturel ou synthétique. Actuellement, plus de 32 élastomères ou caoutchoucs synthétiques sont connus. La première étape est la conception de la formulation de l’élastomère à laquelle nous exigeons certaines propriétés telles que la dureté, la couleur, le degré de résistance chimique ou la déformation résiduelle, entre autres.

Première étape : préparation de la formulation

Dans cette étape, différents additifs sont combinés au polymère de base (NBR, EPDM, FPM…) pour concevoir un mélange appelé « formulation », aux propriétés spécifiques et concrètes.

Toute variation des additifs influencera les caractéristiques finales de la formulation et pourra améliorer une certaine propriété au détriment d’une autre. Ainsi, par exemple, on ne peut pas s’attendre à ce qu’une certaine formulation de NBR conserve sa résistance chimique élevée aux lubrifiants et, en même temps, améliore son comportement à basse température. Une formulation d’élastomère contient, entre autres, les additifs suivants:

• Accélérateurs de vulcanisation.
• Pigments.
• Les stabilisateurs du vieillissement causés par le soleil, l’ozone, les intempéries…
• Des plastifiants qui améliorent la flexibilité et réduisent la fragilité.
• Agents ignifuges, antistatiques…
• Charges de remplissage qui ne font qu’augmenter la densité de la formulation.

Une fois la formulation conçue, un mélangeur Banbury est alimenté avec une barre du polymère de base, par exemple un élastomère fluoré, et les différents additifs pré-pesés sont ajoutés. Le mélangeur Banbury est constitué de deux rouleaux lisses, se faisant face et tournant en sens inverse pour mélanger les composants de la formulation.

Si la formulation l’exige, les deux rouleaux peuvent être chauffés et maintenir une température déterminée. Après un certain temps, l’opération de mélange est terminée et la formulation souhaitée est obtenue. Cette formulation, qui n’a pas encore l’élasticité d’un élastomère, est appelée mélange « brut ».

Le mélange brut est stocké à température contrôlée jusqu’à sa consommation. Il peut être réservé en bloc ou extrudé sous forme de joint torique ou de bande.

Deuxième étape : Transformation

Moulage par injection ou par compression

Le processus est essentiellement le même. L’élastomère est placé dans un moule chaud et pressé. Il est ensuite refroidi et la pièce « moulée » est retirée.

Ainsi, pour les grandes quantités et les tailles relativement petites, on utilise de préférence le moulage par injection. Toutefois, pour les petites quantités et les grandes tailles, on opte pour le moulage par compression.

Extrusion de profilés, découpe de profilés et union ultérieure par vulcanisation ou collage

Les granulés d’élastomère sont introduits dans une extrudeuse chauffée électriquement qui fait fondre et compacte l’élastomère le long de la vis pour l’éjecter par une buse ou une filière. Les diamètres des buses sont variables ainsi que leurs géométries.

Usinage
Effectuer l’usinage d’une barre ou d’un tube à partir du matériau concerné à l’aide d’un tour ou CNC. La barre est serrée sur un mandrin tandis qu’un outil enlève de la matière jusqu’à l’obtention de la pièce désirée. C’est une option intéressante lorsque de petites quantités sont nécessaires, car il n’y a plus de coût de moule.

Découpe
Il existe plusieurs technologies, chacune avec ses avantages (plotteur, jet d’eau, laser, emporte-pièce, guillotine), qui utilisent comme matière première des produits semi-finis sous forme de feuilles de matière première déjà vulcanisées, ou de profilés dans le cas de la guillotine.

Rotomoulage
Cette technique, parfois artisanale, consiste à immerger le moule dans un bain de matière première liquide. Les formes obtenues ne peuvent être que symétriques et sont particulièrement utilisées dans la fabrication de soufflets en petites séries.

Troisième étape : Vulcanisation

Afin de rendre le mélange brut élastique, une réaction chimique appelée « vulcanisation », « durcissement » ou « réticulation » doit avoir lieu dans certaines conditions de pression et de température. Il s’agit d’un processus chimique irréversible. Pour cela, un catalyseur de réaction est ajouté au mélange, qui peut être un peroxyde organique, des oxydes métalliques ou un composé libérant du soufre, dont la vulcanisation est connue sous le nom de « sulfurisation ». Des ponts sont créés entre les longues chaînes de polymères, et le caoutchouc devient alors élastique et résilient, reprenant sa forme initiale après déformation. Comme il s’agit d’une réaction lente, le processus peut se poursuivre en autoclave, et des accélérateurs sont utilisés dans les mélanges pour améliorer les rendements de fabrication.

La dureté finale de la formulation est variable et est ajustée en fonction des conditions de réaction. Après la réaction de durcissement, on obtient une masse qui est maintenant élastique et qui répond à la formulation de l’élastomère.

Dans le cas du moulage, la vulcanisation fait partie du processus et se produit dans le même acte de moulage.

Dans l’extrusion, en revanche, la vulcanisation est un traitement postérieur à l’extrusion elle-même. Elle peut être réalisée dans une sorte de tunnel immédiatement après l’extrudeuse ou dans des autoclaves avec le matériau extrudé précédemment.

Dans le cas de la découpe et de l’usinage, on utilise des produits semi-finis pré-vulcanisés.

Quatrième étape : finition de surface

Certains systèmes de fabrication, tels que le moulage, qui est le plus couramment utilisé, peuvent générer certaines bavures ou des restes de matière dans les pièces dans les zones de jonction des moules, l’insertion de noyaux dans des moules complexes ou des restes de conduits d’injection.

En fonction de la géométrie du produit fini, de son matériau et des tolérances, nous utiliserons différents systèmes d’ébavurage, tels que des systèmes manuels, cryogéniques ou mécaniques.

Par la suite, un certain nombre de procédés supplémentaires peuvent être appliqués, en fonction de l’application, comme le nettoyage des pièces ou les traitements de surface.