Comprendre la température de transition vitreuse (Tg) pour les joints en caoutchouc

 

Bienvenue dans notre-série technique en trois parties sur les performances du caoutchouc à basse température pour les applications d'étanchéité industrielles. Cette série est écrite spécifiquement pour les ingénieurs d'achats, les ingénieurs de conception d'étanchéité et les professionnels techniques travaillant avec les systèmes de freinage ferroviaire, les vannes de commande pneumatiques et les noyaux de vannes à liaison métallique-.

 

 

 

 

 

Dans les systèmes de freinage, les vannes de commande pneumatiques et les noyaux de vannes à liaison métallique, les composants en caoutchouc doivent maintenir des performances d'étanchéité fiables dans un large éventail de conditions environnementales. Le fonctionnement hivernal en Europe du Nord peut exposer les éléments d'étanchéité à des températures inférieures à -30 degrés, ce qui fait des performances à basse température l'un des critères de sélection des matériaux les plus critiques.

 

De nombreux ingénieurs se concentrent sur la dureté ou la résistance à la traction lorsqu'ils comparent les élastomères. Cependant, pour les applications à basse température, des indicateurs tels que la température de transition vitreuse (Tg), TR10 et la fragilité à basse température fournissent des informations beaucoup plus significatives. Cet article se concentre spécifiquement sur Tg et son importance technique pour les applications d’étanchéité.

 

 

Le caoutchouc est élastique car ses chaînes polymères peuvent se déplacer librement. À mesure que la température diminue, le mouvement moléculaire ralentit. Lorsque le matériau atteint sa région de transition vitreuse, le caoutchouc perd progressivement son élasticité et devient rigide. À mesure que les températures continuent de baisser, le matériau peut devenir suffisamment cassant pour se fissurer sous l'effet d'un impact ou d'une déformation.

 

Pour les obus de valve utilisés dans les systèmes pneumatiques ferroviaires, cette perte d'élasticité peut directement réduire la fiabilité de l'étanchéité et augmenter les coûts de maintenance. Comprendre Tg est la première étape pour prédire ce comportement.

 

 

La température de transition vitreuse est la température à laquelle le caoutchouc passe d'un état flexible, semblable à celui du caoutchouc, à un état rigide, semblable à celui du verre. Il s'agit d'une propriété fondamentale du polymère qui décrit la transition au niveau moléculaire-dans le matériau.

 

• La récupération élastique diminue considérablement.
• Les performances d’étanchéité par compression se détériorent.
• Le mouvement dynamique devient difficile.
• La résistance aux fissures est réduite.

Matériau en caoutchouc	Tg typique
NBR	-25 degrés à -40 degrés
HNBR	-30 degrés à -45 degrés
EPDM	-50 degrés à -60 degrés
FKM	-10 degrés à -20 degrés
TGE optimisé NBR à basse température-	en dessous de -60 degrés

 

 

La Tg fournit des informations précieuses sur le comportement moléculaire, mais elle ne doit pas être utilisée seule lors de l’évaluation des performances d’étanchéité. Alors que Tg indique la plage de température dans laquelle la rigidité augmente considérablement, les performances d'étanchéité réelles dépendent de facteurs supplémentaires, notamment la capacité à récupérer après une déformation.

 

Une Tg inférieure signifie généralement que le caoutchouc reste flexible à des températures plus froides. Cependant, il est important de noter que la formulation du composé joue un rôle plus important que la famille des polymères seule. Grâce à la sélection de polymères, à des systèmes de plastifiants optimisés et à une technologie de durcissement soigneusement contrôlée, les composés de qualité supérieure peuvent atteindre des valeurs de Tg nettement inférieures à celles des formulations conventionnelles.

 

 

Lorsque vous comparez des composés de caoutchouc pour des applications-à basse température, pensez à demander aux fournisseurs :

• Quelle est la valeur Tg mesurée du composé spécifique (pas seulement les données génériques du polymère) ?
• Quelle norme de test a été utilisée pour déterminer la Tg (DSC, DMA, etc.) ?
• Comment la Tg évolue-t-elle après un vieillissement thermique et une exposition aux fluides ?
• Quelle est la corrélation entre la Tg et les performances d’étanchéité réelles dans votre application ?

 

 

De nombreux ingénieurs supposent que le NBR ne convient pas aux températures inférieures à −30 degrés. En réalité, notre équipe d'ingénieurs a développé des composés NBR spécialisés -à basse température spécifiquement pour les applications ferroviaires exigeantes.

Notre composé NBR haut de gamme-à basse température permet d'obtenir :

• Température de transition vitreuse (Tg) : inférieure à −60 degrés
• Excellente résistance à l'huile maintenue
• Liaison fiable du caoutchouc-sur-métal pour les applications de noyaux de valve collés
• Performances stables grâce à des cycles répétés à basse température-

 

Au fil des années, nous avons fourni plus d'un million d'obus de valve à liaison caoutchouc-métal à nos clients du monde entier, avec aucun défaut de liaison. Ces caractéristiques rendent les produits TGE adaptés aux systèmes de freinage ferroviaire, aux vannes pneumatiques, aux équipements de contrôle industriel et à d'autres applications nécessitant une étanchéité fiable dans des environnements froids.

 

 

La température de transition vitreuse (Tg) est une propriété fondamentale du matériau qui décrit la transition moléculaire du comportement caoutchouteux au comportement vitreux. Bien qu'il fournisse des informations de base essentielles sur la flexibilité à basse-température, les ingénieurs ne doivent pas se fier uniquement à Tg pour la sélection des matériaux d'étanchéité. Dans notre prochain article de cette série, nous examinerons le TR10 (rétraction de température à 10 %), qui est plus directement en corrélation avec les performances réelles de récupération d'étanchéité.

 

 

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