Essais sur caoutchouc et élastomères
Le caoutchouc et les élastomères sont indispensables dans de nombreux secteurs, de l’industrie automobile aux produits du quotidien en passant par la technologie médicale. Pour que ces matériaux remplissent leur fonction de manière fiable, il est essentiel de procéder à des essais de matériaux précis.
Les méthodes d’essai standards, la méthodologie et les paramètres cadres utilisés dans les essais sur caoutchouc et élastomères sont définis dans les normes ISO et les normes nationales telles que ASTM, DIN, BS, NF ou JIS. Les essais portent principalement sur la caractérisation des matériaux à partir d’éprouvettes normalisées, ainsi que sur des mesures effectuées sur des composants, par exemple des pneus, des amortisseurs, des bandes transporteuses, des courroies, des joints, des articles techniques, mais aussi des produits d’usage quotidien tels que des gants en caoutchouc ou des semelles de chaussures.
L’objectif des essais physiques est de garantir la qualité et l’adéquation des matériaux. À cette fin, les propriétés mécaniques, thermiques et chimiques sont évaluées, tout comme la durabilité, la résistance, l’élasticité, la dureté, ainsi que la résistance à l’usure et aux influences environnementales.
Normes Essai de traction Essai de résistance à la déchirure Essai de dureté Autres essais Automatisation Systèmes d’essais Projets client intéressants Demander conseil
Méthodes d’essai pour caoutchouc et élastomères
| Short description | Standards |
|---|---|
| Plastique | Élastomère | Essai de traction |
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| Caoutchouc et élastomères | Essai de résistance à la déchirure |
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| Caoutchouc et élastomères | Essai de résistance à la déchirure |
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| Industrie médicale | Préservatifs | Résistance au déchirement/allongement à la rupture |
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| Industrie médicale | Gants en caoutchouc | Essai de traction |
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| Plastique | Dureté de pénétration à la bille & Rockwell |
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| Plastique | Dureté Shore |
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| Plastique | Dureté DIDC |
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Essais de traction sur caoutchouc et élastomères
L’essai de traction fait partie des essais les plus courants. Il sert à déterminer la force requise pour rompre une éprouvette de caoutchouc par étirement. Il fournit plusieurs propriétés et est généralement réalisé sur des éprouvettes en haltère ou anneau.
Les méthodes d’essai les plus courantes pour les essais de traction sur caoutchouc et élastomères sont décrites dans les normes ASTM D412, ISO 37 et DIN 53504.
Essais de résistance à la déchirure sur caoutchouc et élastomères
Ce type d’essai caractérise le comportement d’un matériau entaillé, c’est-à-dire endommagé, et sert à déterminer la résistance à la déchirure ou résistance au déchirement de différentes éprouvettes d’essai comme les éprouvettes pantalon ou bande, les éprouvettes angulaires, les éprouvettes croissant ou les éprouvettes de Delft. L’essai de résistance à la déchirure sur caoutchouc et élastomères est décrit dans les normes ASTM D624 et ISO 34.
Essais de dureté sur caoutchouc et élastomères
Les mesures sur caoutchouc et élastomères sont généralement effectuées selon la méthode DIDC ou Shore A et, dans certains cas particuliers, selon la méthode Pusey & Jones. Les méthodes courantes pour l’essai DIDC sont décrites dans les normes ASTM D1415 et ISO 48-2. Les méthodes d’essai pour déterminer la dureté de pénétration à l’aide d’un duromètre mesurant la dureté Shore sont expliquées dans les normes ASTM D2240 et ISO 48-4.
Essais de compression sur caoutchouc et élastomères
L’essai de compression sur caoutchouc permet d’étudier le comportement du matériau sous contrainte statique. L’objectif est de caractériser les propriétés mécaniques du caoutchouc et des élastomères sous une charge de compression appliquée.
Conformément à la norme ISO 7743, l’éprouvette est soumise à quatre cycles de charge. Lors du quatrième cycle, les modules de compression sont déterminés à des points de référence prédéfinis.
Mesure de la déformation rémanente après compression
L’essai de déformation rémanente après compression (essai DRC) joue un rôle important pour les joints. Il permet de mesurer la perte d’épaisseur qui se produit après une période définie sous l’effet d’une déformation donnée, éventuellement combinée à l’action de la chaleur.
La détermination de la déformation rémanente après compression est décrite dans les normes suivantes :
- DIN ISO 815-1 Détermination de la déformation rémanente après compression - Partie 1 : À températures ambiantes ou élevées
- DIN ISO 815-2 Détermination de la déformation rémanente après compression - Partie 2 : À basses températures
- ASTM D395 Standard Test Methods for Rubber Property - Compression Set
- ASTM D1229 Standard Test Method for Rubber Property - Compression Set at Low Temperatures
Essais de cisaillement sur caoutchouc et élastomères
La mesure des propriétés de cisaillement est généralement effectuée sous forme de cisaillement à deux coupes avec recouvrement, parfois aussi sous forme de « quadruple cisaillement », c’est-à-dire avec quatre blocs de caoutchouc à cisailler. Un module de cisaillement est mesuré après plusieurs cycles de charge.
La « détermination du module de cisaillement et de la force d’adhérence à des plaques rigides - Méthodes du quadruple cisaillement » est décrite dans la norme ISO 1827.
Résilience par rebondissement d'une bille
L’objectif de cet essai est la mesure simple et rapide de l’élasticité du matériau. Un matériau 100 % élastique emmagasine l’énergie introduite, puis la libère lors de la décharge. En revanche, un matériau 100 % plastique absorbe complètement l’énergie introduite. La mesure de la résilience de rebond résulte de ces caractéristiques.
La détermination de la résilience de rebond est décrite dans les normes ISO 4662, DIN 53512 et ASTM D1054. ZwickRoell propose pour cela des rebondimètres adaptés.
Essais sur amortisseurs et roulements
Des éléments d’amortissement sont fréquemment utilisés dans la construction automobile. Ils sont composés d’élastomères et sont souvent liés à des supports métalliques. La mesure des propriétés viscoélastiques est réalisée au moyen de machines d’essais servohydrauliques dans une large plage de fréquences et de températures. Les machines d’essais statiques sont utilisées lorsque les conditions de charge et de déformation sont maximales ou lorsque certaines situations d’utilisation doivent être reproduites en laboratoire.
Essais sur pneus
Les différents composants d’un pneu, tels que le caoutchouc, la structure textile, la toile d’armature et la ceinture en acier, sont testés individuellement à l’aide des méthodes classiques. L’adhérence entre le caoutchouc et les armatures métalliques ou textiles joue un rôle important dans la durabilité et la qualité d’un pneu. Cette propriété est déterminée par des essais d’arrachement et de séparation. Les conditions de conduite sont testées sur le pneu complet. Cela peut se faire de manière statique pour mesurer la déformation du pneu sous des contraintes complexes, ou de manière dynamique et cyclique.
Essais sur joints
Les profilés d’étanchéité doivent remplir certaines fonctions de manière fiable sur une longue période. À cette fin, ZwickRoell propose les outils d’essai standards nécessaires et fabrique des outils spécifiques adaptés au profilé concerné. Dans le cas de joints profilés complexes, la connaissance du comportement de déformation sous charge peut jouer un rôle important dans le développement.
C’est là qu’intervient la fonctionnalité Video Capturing Plus de ZwickRoell : une séquence d’images est alors enregistrée parallèlement à l’essai
à l’aide d’une webcam, d’un caméscope ou de l’extensomètre optique videoXtens. La synchronisation matérielle intégrée permet de synchroniser avec précision les données de mesure et l’image vidéo. Lors de la lecture de la vidéo, le point de mesure correspondant s’affiche dans le graphique de la courbe.
Essais automatisés sur caoutchouc et élastomères
Les essais sur caoutchouc et élastomères, tels que les essais de traction et de résistance à la déchirure, peuvent également être automatisés, c’est-à-dire réalisés avec une alimentation entièrement automatique des éprouvettes. Un système d’essai automatisé s’avère judicieux lorsque de nombreuses éprouvettes doivent être testées ou lorsque toute influence de l’opérateur doit être exclue. La température ou l’humidité des mains, mais aussi un positionnement imprécis ou incliné de l’éprouvette dans les mâchoires, peuvent affecter les résultats des essais.
- Le système d’essai robotisé compact roboTest L permet de tester jusqu’à 350 éprouvettes de manière autonome. Un mesureur d’épaisseur intégré au système mesure l’épaisseur de l’éprouvette de manière précise et comparable. La pince place l’éprouvette dans la machine d’essai et l’essai de traction selon ISO 37 / DIN 53504 démarre automatiquement. À l’issue de l’essai, des pinces de retrait retirent les résidus d’éprouvettes restés dans les mâchoires.
- Le système d’essai robotisé roboTest R est plus complexe et permet l’intégration supplémentaire d’autres appareils, comme par exemple une station de marquage des éprouvettes, une station de centrage ou encore une enceinte thermique pour une mise en température précise des éprouvettes.
- Afin d’éviter toute influence de l’opérateur, même pour les petites séries d’éprouvettes (types 1+2/S1+S2), ZwickRoell propose le système d’essai ALEX : simple, compact et économique, il peut être utilisé à partir d’une série de 10 éprouvettes.
Machines d’essais pour caoutchouc et élastomères de ZwickRoell
Nos machines d’essais pour le caoutchouc et les élastomères sont conçues pour répondre aux exigences particulières des essais de matériaux pour le caoutchouc et les élastomères et couvrent une large gamme d’essais mécaniques :
- Machines d’essais électromécaniques, par exemple zwickiLine, ProLine ou AllroundLine pour les applications statiques. Elles sont spécialement conçues pour les essais de traction, de compression et de résistance à la déchirure
- Machines d’essais électrodynamiques comme la LTM, qui reposent sur la technologie à moteur linéaire et peuvent être utilisées pour les essais DMA
- Machines d’essais servohydrauliques constituées d’un bâti de charge extrêmement rigide et résistant à la fatigue jusqu’à la charge nominale. Elles permettent une acquisition rapide et précise des valeurs mesurées, combinée à une régulation intelligente de tous les processus de contrainte. Elles sont utilisées pour déterminer les valeurs caractéristiques des matériaux sous contrainte vibratoire, comme dans l’essai DMA
- Enceintes thermiques à installer dans les machines d’essais statiques et dynamiques. Elles permettent d’effectuer des essais dans une large plage de températures standard allant de −70 °C à +250 °C. Le chauffage est électrique, tandis que le refroidissement est assuré par de l’azote liquide.
- Machines d’essai de dureté qui mesurent la dureté des matériaux selon Shore et DIDC
- Rebondimètres qui mesurent l’élasticité du matériau
- Presses à découper pour la préparation des éprouvettes haltère ou cylindriques
- Systèmes d’essais automatisés, par exemple roboTest L, roboTest R ou le système d’essai ALEX pour l’essai automatisé de nombreuses éprouvettes
