Caoutchoucs

Le caoutchouc est le produit d’un procédé de vulcanisation utilisant du caoutchouc naturel, du caoutchouc artificiel ou un mélange des deux . La formulation contient généralement environ 3 %de soufre, auquel sont ajoutés divers additifs. Le caoutchouc se caractérise par sa grande élasticité et sa grande résistance aux effets nocifs des agents chimiques.

caoutchouc naturel

La principale matière première du caoutchouc est le caoutchouc naturel , dont la structure est un cis-1,4-polyisoprène. On le trouve dans de nombreuses plantes sous forme de latex, un système colloïdal dont la phase dispersée est principalement du caoutchouc naturel et le milieu de dispersion est l’eau. Outre ces composants, le latex contient également des acides gras, des lipides, des glucides et des minéraux. La composition et la teneur en composants individuels des latex varient selon les sources. Les principaux producteurs de latex sont la Thaïlande, l’Indonésie, la Malaisie et l’Inde. Le latex naturel est obtenu à partir de la sève pressée des hévéas. Le latex synthétique peut être un produit intermédiaire ou final dans la production de caoutchoucs synthétiques.

Caoutchoucs synthétiques

Ce groupe comprend tous les caoutchoucs obtenus par synthèse chimique. La production mondiale de caoutchoucs synthétiques est comparable en volume à celle du caoutchouc naturel. Les méthodes de synthèse utilisent principalement la polymérisation en émulsion et en solution. Les élastomères synthétiques les plus populaires sont :

Usage général :

• Caoutchouc styrène-butadiène (SBR)
• Caoutchouc éthylène-propylène-diène (EPDM)
• Caoutchouc isoprène (IR)
• Caoutchouc butadiène (BR)

Usage spécial :

• Caoutchouc chloroprène (CR)
• caoutchouc nitrile (-butadiène), (NBR)
• Caoutchouc butyle (IIR)

Objectif spécifique :

• Fluorosilicone (FVMQ)
• Fluorocarbures et dérivés (FKM)
• Nitrile hydrogéné (HNBR)

Industrie du caoutchouc

L’industrie du caoutchouc produit divers types de produits, les pneus et chambres à air représentant la part la plus importante de la production mondiale, soit environ 60 %. Les pneus pour voitures particulières et camionnettes représentent 60 %de cette production, et les pneus pour camions environ 26 %. Parmi les autres applications, on trouve : les tuyaux en caoutchouc, les bandes transporteuses, les chaussures, les articles techniques, les articles imprégnés (gants jetables), les textiles à support caoutchouc et les adhésifs.

Les propriétés du caoutchouc dépendent du type et de la quantité de composants utilisés dans le mélange. Une sélection judicieuse des composants permet d’obtenir un caoutchouc aux propriétés physiques et chimiques variées. La sélection des composants du mélange vise à obtenir un produit fini présentant les caractéristiques appropriées, notamment :

• résistance à l’abrasion (caoutchouc de pneu) ;
• résistance aux hautes températures;
• résistance aux basses températures;
• retardateur de flamme;
• propriétés requises pour les matériaux utilisés dans l’industrie alimentaire, médicale, etc.

Composants en caoutchouc

Outre le caoutchouc ou un mélange de plusieurs caoutchoucs, le composé de caoutchouc est composé des composants suivants.

• Charges – Elles augmentent significativement la résistance du caoutchouc à l’abrasion ou améliorent sa résistance aux produits chimiques. Les charges actives jouent un rôle particulier dans le cas des caoutchoucs synthétiques, car les produits dérivés de ce type de caoutchouc sont en pratique inutilisables. Cela s’explique par leur très faible résistance mécanique par rapport au caoutchouc naturel. La charge la plus courante dans l’industrie du caoutchouc est le noir de carbone, issu de la combustion incomplète de pétrole ou de gaz, combinée à une décomposition thermique et à un dégagement de carbone. Les noirs de carbone actifs et semi-actifs sont les plus couramment utilisés. Les noirs de carbone de type four à haute abrasion et four à super abrasion intermédiaire offrent une très grande résistance à l’abrasion et empêchent l’accumulation de chaleur dans les pneus ; ce sont des noirs de carbone actifs. Parmi les types semi-actifs, on trouve : les noirs de carbone de type four à extrusion rapide et four à usage général, destinés à l’extrusion rapide et aux applications générales. La silice est une charge tout aussi importante dans la conception des composés de caoutchouc. Comme le noir de carbone, elle augmente considérablement la résistance à l’abrasion du caoutchouc. Cependant, il présente des propriétés particulières, telles que la formation d’agglomérats de particules permanents, une difficulté à former des caoutchoucs non polaires et une forte adsorption des particules d’accélérateurs du système de vulcanisation. Il est donc nécessaire d’utiliser des activateurs (polyglycols) et des agents de couplage avec la silice. Le groupe PCC propose une gamme de polyoxyéthylène glycols (PEG) destinés à l’industrie du caoutchouc sous la marque Polikol . Les produits dédiés comprennent les flocons Polikol 1500 , Polikol 4500 , Polikol 6000 et Polikol 8000. Les produits peuvent se présenter sous forme de flocons, mais aussi de poudre ou de pastilles.

• Plastifiants – Ils assurent une maniabilité adéquate du composé de caoutchouc pour faciliter la mise en œuvre. Ils influencent également les propriétés mécaniques des composés non vulcanisés et vulcanisés. Selon le type de caoutchouc, on utilise des plastifiants d’origine synthétique (phtalates, téréphtalates) et ceux issus de la transformation du pétrole brut (huiles minérales : paraffiniques, naphténiques, aromatiques). Le groupe PCC propose une gamme de plastifiants spécialisés de la série Roflex , dotés d’une fonction ignifuge. Parmi les plus efficaces en matière de réaction au feu, on trouve le Roflex 50 / Roflex 65 etle Roflex T70 . La plastification à basse température est assurée efficacement par le Roflex T45 . Pour les formulations spécialisées à viscosité plus élevée et les applications sensibles pour l’homme et l’environnement, le Roflex T70L est idéal. Les plastifiants de la gamme Roflex agissent en synergie avec les plastifiants conventionnels pour conférer d’excellentes propriétés mécaniques au produit fini.

• Retardateurs de flamme – substances chimiques réduisant l’inflammabilité des produits en caoutchouc. Parmi les plus importants figurent les hydroxydes d’aluminium et de magnésium, le trioxyde d’antimoine, la chloroparaffine et le polyphosphate d’ammonium. L’utilisation de ces additifs, associés à la gamme de plastifiants ignifuges Roflex, permet d’obtenir un effet synergique pour améliorer le profil d’inflammabilité des produits en caoutchouc.

• Système de réticulation – ensemble d’additifs conçus pour modifier la structure du caoutchouc par la formation de ponts entre les chaînes de caoutchouc. La réticulation au soufre (vulcanisation) ou aux oxydes et peroxydes métalliques est la plus courante. On utilise du soufre élémentaire ou polymère, ainsi que des activateurs, comme l’oxyde de zinc associé à la stéarine. L’utilisation d’accélérateurs est importante : dithiocarbamates, thirames, thiazoles ou thiourées.

• Autres additifs – Il s’agit d’un vaste groupe d’additifs qui modifient les propriétés spécifiques des composés de caoutchouc. On utilise des antioxydants, des agents anti-ozonants, des cires protectrices, des colorants et des pigments . Parmi ces antioxydants, on distingue les stabilisants thermiques , utilisés pour les mélanges qui ont tendance à se décomposer aux températures de traitement. La gamme de produits du groupe PCC comprend plusieurs de ces produits, la série Rostabil . Ces additifs possèdent des propriétés antioxydantes et peuvent également agir comme stabilisateurs thermiques, empêchant la dégradation des composés de caoutchouc pendant le traitement.

Un groupe d’additifs très intéressant est celui qui confère des propriétés antistatiques en diminuant la résistance superficielle du produit fini. Le Groupe PCC propose des agents antistatiques liquides sous la marque EXOstat . Introduit en interne, cet additif migre vers la surface du produit, où il interagit avec l’humidité atmosphérique, réduisant ainsi la résistivité superficielle et permettant à la charge statique de se dissiper sur une longue période.