Le moulage par injection d'EPDM transforme le caoutchouc synthétique en un atout résistant aux intempéries pour les industries automobile , CVC et médicale.
Les clients s'attendent à ce que les joints de portières de leur voiture restent fonctionnels et fiables pendant de nombreuses décennies. À la maison, ils s'attendent à ce que les joints de leur système de chauffage, de ventilation et de climatisation restent étanches afin d'optimiser le chauffage et la climatisation et de réduire le gaspillage d'énergie.
Dans les deux cas, le moulage par injection d'EPDM est la solution.
Qu'est-ce que le moulage par injection de caoutchouc EPDM ?
Le moulage par injection d'EPDM est un procédé irréversible de fabrication de pièces en caoutchouc qui consiste à chauffer l'EPDM à haute température et à l'injecter dans un moule pour le durcissement et la formation de la pièce.
Contrairement aux matières plastiques , qui refroidissent pour former des pièces lors du moulage par injection, les pièces en caoutchouc subissent un durcissement à l'intérieur du moule.
Il s'agit du procédé de vulcanisation, au cours duquel des liaisons chimiques permanentes se forment entre les molécules du matériau. Cette transformation transforme le caoutchouc souple en pièces résistantes, élastiques et thermorésistantes.
Avantages de l'utilisation du moulage en caoutchouc EPDM
Le moulage en caoutchouc EPDM produit des pièces capables de résister aux conditions climatiques les plus extrêmes, notamment aux rayons UV et aux températures extrêmes (-50°C à 150°C).
Dans les applications où le caoutchouc ordinaire se fissure après quelques années d'exposition au soleil, l'EPDM reste élastique et conserve sa robustesse.
De plus, la résistance chimique de l'EPDM en fait un excellent matériau pour les pièces utilisées dans les usines de traitement chimique, les installations de traitement de l'eau et les équipements de nettoyage industriel.
L'EPDM résiste à l'eau, à la vapeur, aux acides dilués et aux alcalis. Cependant, sa résistance est faible au contact des huiles, des carburants et de la plupart des solvants organiques.
Plus important encore, le moulage du caoutchouc est un investissement dans la stabilité dimensionnelle des pièces. Cet investissement est rentable pendant de nombreuses années car les pièces en EPDM ne se déforment pas, même sous une pression constante.
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Quels sont les matériaux EPDM couramment utilisés pour le moulage par injection ?
EPDM durci au soufre
Choisissez l'EPDM vulcanisé au soufre si vous souhaitez économiser de l'argent sur les pièces et les produits utilisés en intérieur ou dans des environnements climatisés.
L'EPDM au soufre est moins coûteux et son moulage par injection est plus économique . Les temps de cycle sont plus courts grâce à sa bonne fluidité et à son durcissement plus rapide.
Ce matériau composite est obtenu en mélangeant de l'EPDM brut avec du soufre élémentaire. Sous l'effet de la chaleur, du soufre se transforme en carbone (SC). Le matériau ainsi obtenu est extrêmement flexible et résistant à la déchirure.
Les applications courantes de l'EPDM vulcanisé au soufre comprennent :
- Tuyaux d'arrosage
- Housses anti-poussière simples
- Joints non critiques
- Applications où la résistance à la chaleur n'est pas la principale préoccupation
EPDM durci au peroxyde
Cette version d'EPDM est plus stable à la chaleur. Elle est généralement réservée aux applications critiques où les options vulcanisées au soufre ne sont pas fiables.
L'EPDM vulcanisé au peroxyde est plus cher que l'EPDM vulcanisé au soufre. Il est fabriqué en mélangeant des peroxydes organiques à l'EPDM, ce qui déclenche la formation de liaisons carbone-carbone (CC) ultra-résistantes.
Le procédé de moulage de l'EPDM vulcanisé au peroxyde exige une plus grande précision dans le contrôle de la température et de la pression. En contrepartie, il offre une durabilité exceptionnelle, même pour les applications les plus exigeantes.
Les cas d'utilisation courants de l'EPDM vulcanisé au peroxyde comprennent :
- Joints d'étanchéité du moteur et applications sous le capot
- chaudières industrielles et autoclaves
- Systèmes d'eau potable
- Machines à café et distributeurs de boissons gazeuses
EPDM comparé aux autres élastomères
| Elastomère | Résistance à la chaleur | Résistance chimique/au pH | Résistance à l'huile/carburant | Force mécanique | Résistance à la température (plage) | Facilité de moulage | Applications primaires |
| EPDM | Haute | Excellent | Médiocre | Bon | -50 ° C - + 150 ° C | Excellent | Joints d'étanchéité, CVC, refroidissement, tuyaux. |
| Nitrile (NBR) | Modérée | Pauvres (acides) | Excellent | Très élevé | -35 ° C - + 100 ° C | Bon | Conduites de carburant, joints toriques, joints hydrauliques. |
| Silicone (VMQ) | Extrême | Modérée | Médiocre | Faible (Se déchire facilement) | -60 ° C - + 230 ° C | Excellent | Joints médicaux, de cuisson et résistants aux hautes températures. |
| Néoprène (CR) | Modérée | Modérée | Modérée | Haute | -40 ° C - + 100 ° C | Bon | Équipement marin, combinaisons de plongée et protections de pont. |
| Viton (FKM) | Extrême | Excellent | Extrême | Haute | -20 ° C - + 200 ° C | Difficile | Aérospatiale, systèmes de carburant de compétition. |
| Caoutchouc naturel | Low | Médiocre | Médiocre | Très haut | -50 ° C - + 70 ° C | Bon | Pneus, supports d'amortisseurs, fortes vibrations. |
Le procédé de moulage EPDM
Dans un premier temps, la matière est séchée puis mélangée à du soufre ou du peroxyde. Elle est ensuite chauffée jusqu'à ce qu'elle soit suffisamment fondue pour couler, puis injectée à haute pression dans un moule chauffé.
Une fois toutes les cavités du moule remplies, la polymérisation commence. Le matériau crée des liaisons chimiques qui confèrent à la pièce ses propriétés souhaitées. Après polymérisation, la pièce est refroidie puis démoulée.
Dans le moulage par injection EPDM, le risque d'échec le plus élevé provient de l'air emprisonné.
Comparé aux thermoplastiques, le caoutchouc présente une viscosité plus élevée et est plus sujet à l'emprisonnement d'air lors de son écoulement. Ceci peut compromettre la tolérance et l'intégrité dimensionnelle des pièces en EPDM.
Les ingénieurs disposent de plusieurs solutions de contournement, notamment la technique du cycle de respiration, qui consiste à ouvrir légèrement le moule pour laisser l'air s'échapper avant le début du durcissement.
Température de moulage par injection EPDM
Alors que le moulage par injection de plastique utilise des moules froids pour figer la pièce dans sa forme, le moulage du caoutchouc EPDM utilise des moules chauffés. La température du moule est maintenue entre 160 °C et 190 °C pour une vulcanisation réussie.
Si le moule est trop froid, la polymérisation est incomplète. On obtient alors des pièces collantes et fragiles, qui se déchirent à l'éjection ou présentent une faible résistance mécanique. À l'inverse, si le moule est trop chaud, une polymérisation prématurée (brûlure) peut se produire avant que la cavité ne soit complètement remplie.
Qualités de moulage par injection EPDM et leurs applications
Il existe de nombreuses qualités de matériaux pour le moulage par injection EDM. Choisissez le matériau le plus adapté à la facilité de mise en œuvre et à la fiabilité souhaitées pour l'utilisation finale.
Notes standards
Il s'agit principalement de grades EPDM vulcanisés au soufre, adaptés aux besoins de moulage par injection à bas coût.
Les applications courantes de l'EPDM industriel standard comprennent les joints de fenêtres, les couvre-pédales et autres joints d'étanchéité pour véhicules.
Les pièces de qualité EPDM standard sont suffisamment résistantes pour les panneaux étroits, mais ne sont généralement pas utilisées dans des environnements à forte exposition chimique.
Grades à haute température
Les grades EPDM haute température sont souvent vulcanisés au peroxyde. Ils peuvent être utilisés dans des environnements où la température atteint 120 °C, voire plus.
Ces qualités sont généralement plus difficiles à mouler par injection que les qualités standard et industrielles. Cependant, elles offrent une fiabilité durable pour les composants de moteurs, les durites de radiateur et les joints d'échangeurs de chaleur.
Leur principal avantage réside dans leur haute résistance à la compression.
Normes de sécurité alimentaire (FDA)
Les EPDM destinés au contact alimentaire sont des versions simplifiées du même matériau. Les EPDM aptes au contact alimentaire sont durcis avec des peroxydes organiques.
Toutes les huiles et tous les accélérateurs susceptibles de se retrouver dans les aliments sont éliminés du matériau, qui est simultanément rendu résistant à la chaleur, à la pression, au chlore et aux bactéries.
Les principales applications de l'EPDM apte au contact alimentaire sont les suivantes :
- Joints de lave-vaisselle
- joints de cafetière
- vannes d'eau municipales
Grades à faible viscosité
Ces grades à faible viscosité sont réservés aux pièces à parois fines ou aux géométries très complexes. La viscosité est mesurée selon l'échelle Mooney : plus le chiffre est bas, plus la fluidité est élevée. Un grade EPDM à faible viscosité contribue à réduire le risque de remplissage incomplet de la cavité.
Les applications EPDM à faible viscosité comprennent
- Sceaux électroniques
- Pistons de seringue
- poignées de porte automobile
Niveaux d'amortissement élevés
Ce caoutchouc est conçu pour absorber les chocs et les vibrations. Les matériaux EPDM standard sont utilisés pour l'étanchéité, mais l'EPDM à fort amortissement est particulièrement adapté à l'amortissement des vibrations dans les applications automobiles et les machines industrielles.
Le coefficient de frottement moléculaire à l'intérieur de ce caoutchouc a été intentionnellement augmenté grâce à l'ajout de charges comme le mica ou des hydrocarbures. Lorsqu'il est pressé ou soumis à des vibrations, les chaînes moléculaires frottent les unes contre les autres, convertissant les vibrations en chaleur.
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Conclusion
Le moulage par injection d'EPDM nécessite un équilibre entre la vision du concepteur, les propriétés du matériau et le savoir-faire du mouleur. Choisir la bonne qualité d'EPDM pour votre produit, c'est déjà faire la moitié du chemin. L'autre aspect crucial est de choisir un fournisseur qui maîtrise la conception pour la fabrication et l'optimisation des processus afin d'améliorer les résultats et de réduire les coûts.
Questions fréquentes
En moulage par injection EPDM, le temps de polymérisation dépend de la conception de la pièce, et plus précisément de l'épaisseur de ses parois. Pour les pièces à parois épaisses, la chaleur met plus de temps à pénétrer jusqu'au centre. Un joint d'étanchéité de 2 mm peut nécessiter jusqu'à 3 minutes pour une polymérisation complète. En revanche, un support moteur épais de 20 mm peut nécessiter jusqu'à 10 minutes pour vulcaniser. Ce facteur influe directement sur les coûts de production, car les pièces qui restent plus longtemps dans le moule ont un coût unitaire plus élevé.
Non. L'EPDM, polymère non polaire, ne résiste pas aux fluides non polaires comme l'huile moteur. L'huile pénétrera la structure du caoutchouc, provoquant son gonflement et des fuites. Le nitrile et le Viton® sont les caoutchoucs les plus recommandés pour garantir la sécurité et l'étanchéité des joints dans les applications impliquant un contact direct avec les huiles et les graisses. Ce sont des caoutchoucs polaires.
Non. Le processus de vulcanisation lors du moulage des pièces en EPDM est irréversible. C'est pourquoi l'EPDM est un matériau thermodurcissable : les liaisons croisées qui se forment au sein du matériau sont permanentes. Cependant, les déchets d'EPDM peuvent être broyés et réutilisés dans la construction.
Angles vifs et faibles angles de dépouille. Les angles vifs rendent difficile le remplissage de la cavité par l'EPDM fondu, ce qui accentue le problème de faible viscosité du caoutchouc. Par ailleurs, des angles de dépouille insuffisants entraînent des déchirures et des déformations de la pièce lors de l'éjection. Augmentez les rayons et les angles de dépouille à 1.5–3 degrés.
