Le choix des joints toriques

Lors de la conception de joints pour des applications complexes, le joint torique doit être un élément clé. Le choix du bon joint torique pour les environnements difficiles déterminera le succès ou l’échec de l’étanchéité. Il peut être difficile de trouver un joint torique bien conçu, fabriqué dans un matériau adapté à votre environnement, mais vous pouvez commencer par prendre en compte les principaux facteurs qui affecteront votre joint, entre autres :

• Température
• Exposition chimique / contamination
• Vapeur
• Pression
• Applications dynamiques ou statiques
• Disponibilité des matériaux

Une fois ces paramètres déterminés, vous pouvez vous attaquer à l’obstacle suivant : le choix du matériau du joint torique.

CHOIX DU MATÉRIAU DU JOINT TORIQUE

En fonction de vos paramètres et de votre application, certains caoutchoucs ou plastiques peuvent être mieux adaptés à vos besoins. Nous avons dressé une liste de cinq idées communes qui conviennent le mieux à différentes applications et à différents niveaux de prix.

ÉLASTOMÈRES PERFLUORÉS (FFKM)

L’élastomère perfluoré (également connu sous le nom de FFKM) a été développé pour la première fois dans les années 1960. Il s’agit d’un caoutchouc synthétique fluoré à base de carbone. Le FFKM est connu pour sa résistance chimique et thermique et ses hautes performances. Le FFKM est le choix typique pour de nombreuses applications. Bien qu’il puisse être coûteux, le FFKM a tendance à durer plus longtemps que les produits de qualité inférieure, ce qui le rend plus rentable à long terme.

AVANTAGES :

• • Les températures élevées peuvent atteindre environ 330°C et les températures basses peuvent descendre jusqu’à -45°C.
  • Compatibilité chimique quasi universelle
  • Excellente résistance à la perméation des gaz et des liquides
  • Excellente résistance aux intempéries et à l’ozone
  • Auto-extinguible et ininflammable dans l’air
  • Faibles propriétés de dégazage (peu de substances extractibles)
  • Bonnes propriétés mécaniques, améliorant les performances d’étanchéité
  • Convient à la décompression explosive, au NEP (nettoyage en place), au SEP (vapeur en place), à la classe VI de l’USP et à la FDA.

INCONVÉNIENTS

• • Le FFKM ne doit pas être utilisé avec des métaux alcalins fondus ou gazeux.
  • Coût plus élevé

POUR QUELLES APPLICATIONS LE FFKM EST-IL LE MIEUX ADAPTÉ ?

Le FFKM est le mieux adapté aux applications à haute température où d’autres matériaux seraient défaillants. Le FFKM est utilisé dans presque toutes les industries, mais plus particulièrement dans le secteur du pétrole et du gaz (où ses qualités de décompression rapide des gaz et de décompression explosive sont essentielles), dans les applications médicales et pharmaceutiques (car il peut résister à l’autoclavage et aux rayonnements gamma) et dans les semi-conducteurs.

Applications

• Équipement de chromatographie en phase liquide
• Joints mécaniques
• Matériel de peinture
• Pompes et vannes
• Combustibles et huiles pour l’aérospatiale

Applications des semi-conducteurs :

• Pulvérisateurs, injecteurs et réacteurs chimiques
• Connecteurs, commandes et filtres
• Équipement pétrochimique, gaz acide
• Équipement de manutention et de pulvérisation de l’encre
• Acides inorganiques et organiques et alcynes
• Cétones, esters, esters, éthers, aldéhydes
• Gravure
• LPCVD
• Litho/Track
• PEC
• Soupapes d’échappement

Dénominations :
Le FFKM selon la norme américaine ASTM 1418) est l’équivalent du FFPM selon la norme ISO/DIN 1629).

Quelques-uns de nos produits :

Isolast® PureFab™ FFKM de Trelleborg: une des applications pour les semi-conducteurs

FLUOROÉLASTOMÈRES (FKM)

Le terme FKM signifie élastomère fluoré (monomère de carbone fluoré). Ce type de matériau a été mis au point pendant la Seconde Guerre mondiale comme antidote aux fuites des joints en nitrile qui affectaient les avions à l’époque. Les polymères fluorés qui ont été développés pour résoudre ce problème contiennent des liaisons fluorocarbones chimiquement inertes qui offrent une combinaison de performances à haute température et de résistance chimique élevée. Il existe deux principaux types de FKM :

FKM type 1 et type 2. Ces qualités ont été commercialisées dans les années 1950. La teneur en fluor de ce matériau, qui varie de 26,7 % à 67 %, offre une plus grande résistance chimique.

AVANTAGES :

• Large gamme de températures auxquelles il peut résister,
• Résistance aux produits chimiques, son excellente
• Résistance aux intempéries et à l’ozone, son
• Résistance à la combustion supérieure à celle des hydrocarbures non fluorés,
• Haute densité
• Sensation de haute qualité
• Bonnes propriétés mécaniques

INCONVÉNIENTS :

• Tendance au gonflement dans les solvants fluorés
• Impossible à utiliser avec des métaux alcalins fondus ou gazeux
• Prix plus élevé que les autres hydrocarbures non fluorés
• Défaillance rapide, choix du mauvais grade, etc.

Applications

Les applications du matériau FKM comprennent l’industrie automobile, le traitement chimique, la production de pétrole et de gaz, les machines lourdes et les applications aérospatiales.

A ne pas confondre :

Les termes FPM, FKM et Viton® sont souvent source de confusion et d’erreurs d’interprétation. En réalité, toutes ces appellations correspondent à un seul matériau de base : le caoutchouc fluoré.

FPM est l’abréviation internationale selon DIN/ISO, tandis que FPM est l’abréviation internationale selon DIN/ISO.
FKM est la forme abrégée de la catégorie des fluoroélastomères selon la norme américaine ASTM.
Viton® est une marque déposée de DuPont Performance Elastomers.

La principale différence entre le FKM et le FFKM est que le FKM offre un degré de polyvalence inférieur à celui du FFKM. Le FFKM peut supporter des températures comparativement plus élevées que le FKM. En outre, le FKM est plus résistant à la combustion que les composés d’hydrocarbures non fluorés, tandis que le FFKM est autoextinguible et ininflammable dans l’air. En outre, en termes d’applications, le FKM est utilisé dans l’automobile, le traitement chimique, la production de pétrole et de gaz, les machines lourdes, les applications aérospatiales, etc., tandis que le FFKM est utilisé comme accessoire courant dans les industries aérospatiale et automobile.

POLYTÉTRAFLUOROÉTHYLÈNE (PTFE)

Le polytétrafluoroéthylène est également connu sous le nom de PTFE ou sous sa dénomination commerciale Teflon. Comme le FFKM, le PTFE a un poids moléculaire élevé de fluor et de carbone. Cependant, le PTFE est un plastique dur, donc inélastique et très rigide, alors que le FFKM est extrêmement flexible.

• AVANTAGES :

  • Il n’est pas affecté par les acides, les alcalis et les solvants connus, ce qui lui confère une résistance chimique maximale.
  • Faible coefficient de frottement, ce qui en fait une excellente option antiadhésive
  • Très large gamme de températures, –200°C à 250°C
  • Chimiquement inerte
  • Auto-nettoyage
  • Durable
  • Ininflammable
  • Bonne résistance à la corrosion
  • Résistance électrique élevée

• INCONVÉNIENTS :

  • Très dur, il présente donc une faible compression.
  • Ne peut être cimenté
  • Ne peut être soudé

Applications du PTFE

Le PTFE est le mieux adapté aux applications qui ne nécessitent pas une forte déformation rémanente à la compression, mais une excellente résistance chimique et thermique. Il s’agit notamment des dispositifs médicaux, des revêtements et de la lutte contre les parasites. Il fonctionne également très bien à des températures très basses, comme dans les industries aérospatiale et automobile.

ÉTHYLÈNE PROPYLÈNE (EPDM)

L’éthylène-propylène (EPDM) est un copolymère extrêmement durable qui offre l’une des meilleures résistances au froid qui soit.

• AVANTAGES :

  • Excellente résistance à l’ozone, à la lumière du soleil et aux intempéries
  • Peut résister à des températures extrêmement froides, avec une température de fonctionnement aussi basse que -50°C (avec un maximum de 150°C).
  • Se comprime bien
  • Très résistant à la déchirure, à l’abrasion et à la vapeur d’eau
  • Adhère très bien au métal
  • Fonctionne bien avec les adhésifs

• INCONVÉNIENTS

  • Ne se mélange pas bien avec les carburants, les huiles et les solvants non polaires.

Applications de l’EPDM

L’EPDM est l’un des types de caoutchouc les plus polyvalents et le plus adapté aux applications extérieures. Il est très résistant au vieillissement, même lorsqu’il est exposé aux conditions extérieures les plus agressives : vapeur, rayons UV, ozone, salpêtre ou conditions climatiques extrêmes. Les feuilles d’EPDM conservent leurs propriétés même lorsqu’elles sont soumises à une large gamme de différences de température. C’est pourquoi il est régulièrement utilisé dans l’industrie générale et dans la construction, l’automobile, la marine et les applications extérieures, et même dans les gammes alimentaires telles que la gamme FoodPro de Trelleborg.

CAOUTCHOUC NITRYL BUTADIENE (NBR) ou Buna-N

Le caoutchouc nitrile-butadiène (NBR) ou Buna-N est l’un des élastomères les plus populaires sur le marché. Inventé dans les années 1930 en Allemagne par BASF. Il est très répandu dans de nombreuses applications en raison de son faible coût et de ses nombreux avantages. Le NBR peut être une solution potentielle pour les environnements difficiles, tels que les applications extrêmement abrasives.

• AVANTAGES :

  • Excellente résistance à l’abrasion.
  • Bonne compression
  • Bonne résistance à la déchirure
  • Bonne résistance aux solvants non polaires
  • Bonne résistance à l’eau
  • Bonne résistance à l’huile
  • Moins cher que les fluoroélastomères
  • Bonne résistance aux basses températures jusqu’à -54°C
  • Bonne résistance aux huiles et aux carburants
  • Faible coût

• INCONVÉNIENTS :

  • Faible résistance à l’ozone, à la lumière du soleil et aux intempéries
  • Résistance limitée aux températures élevées
  • Faible résistance aux flammes

Applications NBR

Le NBR (caoutchouc nitrile) ou Buna-N est universellement utilisé dans les applications d’étanchéité de base car il est peu coûteux et offre de nombreux avantages en plus de ses propriétés physiques. Nous le voyons souvent dans les applications automobiles, le traitement et la filtration de l’eau, les piscines et les spas.

Dans les environnements difficiles, le NBR excelle dans l’aérospatiale et d’autres applications à basse température. Il fonctionne également bien dans les applications dynamiques où d’autres polymères seraient défaillants.

Et quelle serait la décision ?

Dans les environnements difficiles, la première chose à faire est de choisir le bon matériau pour votre joint torique, mais il y a beaucoup d’autres considérations à prendre en compte. Il se peut que vous ayez besoin d’une forme ou d’une taille différente de celle prévue à l’origine. Même si vous avez d’abord pensé au NBR en raison de son prix, il se peut qu’il tombe en panne si souvent qu’un joint torique en FFKM aurait pu vous faire économiser de l’argent dès le départ, même si l’investissement initial est plus important.

La meilleure chose à faire pour prendre la décision finale est de travailler avec un expert en étanchéité qui peut offrir son expertise et des solutions personnalisées. Prenons l’exemple d’un fabricant de cuves à haute pression qui s’est adressé à nos ingénieurs Marco Rubber pour trouver une solution.

Ils avaient besoin d’un joint pour une cuve à haute pression et à haute température qui devait résister à 20 000 PSI et à des températures allant jusqu’à 550°F. Difficulté supplémentaire : il devait s’insérer dans une gorge normale de joint torique sans anneau de support.

Notre équipe a pu identifier l’un de nos mélanges exclusifs d’élastomères perfluorés haute température, le Markez Z1028, qui peut résister à des températures allant jusqu’à 600 °F. Nos experts ont également identifié certains éléments de conception qui pourraient être améliorés pour éviter la formation d’une fente d’extrusion dans les joints métalliques à haute température.

En procédant à ces modifications et en utilisant le composé Markez recommandé, ce fabricant a obtenu un joint fonctionnel qui a passé tous les tests requis et a été mis en service.

Notre ligne FFKM de Trelleborg a été la solution pour de nombreux fabricants. Nous avons des composés qui répondent à presque tous les besoins, y compris un composé qui est fabriqué, nettoyé et emballé dans une salle blanche pour répondre aux exigences de pureté extrême. Il est disponible à une fraction du coût et du délai d’exécution des autres formulations de FFKM, avec un délai d’exécution moyen de 6 à 8 semaines.