La variété des plastifiants dans le caoutchouc : une vue d'ensemble

Les plastifiants sont souvent classés selon leur origine en plastifiants à base d'huile minérale, synthétiques et naturels. Pour répondre à des besoins spécifiques, Nordmann propose d'autres solutions spécialisées en matière de plastifiants.

Les plastifiants à base d'huile minérale, qui sont directement dérivés du pétrole, sont principalement utilisés pour étendre et réduire le coût des polymères et peuvent être divisés en huiles paraffiniques, naphténiques et aromatiques (en fonction du composant qui prédomine).

Huiles minérales paraffiniques : Ces huiles minérales conviennent aux produits vulcanisés résistants aux UV et se caractérisent par une bonne solubilité. Les experts distinguent les huiles blanches en fonction de leur degré de pureté et les classent en deux catégories : les huiles techniques et les huiles médicales. Les huiles blanches médicales répondent aux exigences strictes des pharmacopées internationales telles que la Pharmacopée européenne (Ph. Eur.) et la Pharmacopée américaine (USP).

• Huiles blanches techniques: Les huiles Shell Catenex T et Shell Risella X sont des huiles de traitement hautement raffinées produites selon différentes méthodes. Shell fabrique les huiles Catenex T à l'aide d'un processus d'extraction par solvant, tandis que les huiles Shell Risella X sont basées sur une technologie innovante de transformation du gaz en liquides (GTL). Ces deux huiles se caractérisent par leur composition pratiquement incolore et sans soufre. Elles sont donc idéales pour une utilisation dans les composés de caoutchouc. En tant que plastifiants, elles offrent une excellente stabilité de la couleur, une faible volatilité et de faibles niveaux de soufre. Les huiles blanches techniques augmentent la mobilité de la chaîne des polymères. Cela améliore l'élasticité et la durabilité des composés de caoutchouc, contribue à une distribution uniforme des charges et réduit la dureté. Il en résulte une meilleure flexibilité et une durée de vie plus longue pour les produits finis. Les huiles Shell Catenex T et Risella X sont compatibles avec une large gamme de polymères, notamment BR, EPDM, IIR et NR.
• Huiles blanches médicales : Leshuiles Shell Ondina sont des huiles blanches paraffiniques sans aromates. En tant que plastifiants dans les composés de caoutchouc, elles offrent une excellente stabilité des couleurs, une faible volatilité et une faible teneur en soufre. Les huiles Shell Ondina sont compatibles avec une large gamme de polymères, notamment le BR, l'EPDM, l'IIR et le NR.

Huiles minérales naphténiques : Les huiles minérales naphténiques sont un autre type de plastifiant à base d'huile minérale utilisé dans le traitement du caoutchouc et contiennent principalement des composés naphténiques, c'est-à-dire des cycloalcanes.

• Huiles de traitement : Leshuiles HyPrene d'Ergon International sont produites par le raffinage du pétrole brut. Comparées aux produits paraffiniques, elles offrent une plus grande solubilité et contribuent ainsi à améliorer les propriétés physiques des élastomères. Leurs propriétés (notamment des points d'écoulement nettement plus bas) les rendent également idéales pour le traitement à basse température. L'HyPrene est compatible avec de nombreux polymères (NR, SBR, EPDM, BR et NBR, par exemple). Ergon International, partenaire de Nordmann, le propose dans différentes viscosités.
• Leshuiles de traitement EcoPrene d'Ergon International sont des huiles partiellement biosourcées qui présentent un meilleur bilan environnemental et sont certifiées ISCC+.

Huiles minérales aromatiques : Les huiles minérales aromatiques telles que TDAE, RAE et MES sont populaires en raison de leur faible coût et de leur bonne solubilité. Elles améliorent la dispersion du noir de carbone et augmentent la résistance à la déchirure.

• Leshuiles Aurora Process Oils d' Ergon International sont une alternative durable aux huiles minérales aromatiques et sont 100 % bio.
• Les huiles minérales naphténiques peuvent également remplacer les huiles minérales aromatiques grâce à leur composition et à leurs propriétés. Par exemple, Hyprene L2000 d'Ergon International peut remplacer TDAE et RAE, tandis que Hyprene L1200 est un bon substitut pour MES.

Les plastifiants synthétiques comprennent les esters monomériques et polymériques, les phosphates, les éthers et les thioéthers, les phtalates et les polymères liquides.

Lesesters monomériques sont produits synthétiquement en faisant réagir des acides carboxyliques avec des alcools. En fonction de l'acide carboxylique et de l'alcool utilisés, ces esters peuvent être divisés en adipates, sébacates et trimellitates, entre autres :

• Lesesters d'acide adipique (adipates) tels que Glyplast DOA et Glyplast DIDA de Condensia sont fréquemment utilisés pour améliorer les propriétés à basse température des élastomères. Ils offrent une bonne combinaison de faible volatilité et de comportement à froid. En outre, ils conviennent particulièrement bien comme plastifiants pour des polymères tels que l'ACM, l'AEM, le CR ou le NBR, ce qui en fait d'excellentes alternatives aux phtalates. Glyplast 801 et Glyplast 803 sont des esters d'acide adipique optimisés dont les températures de service sont optimisées par rapport au DOA et au DIDA, couvrant des plages allant de -50 à 175-180 °C.
• Lesesters d'acide sébacique (sébacates) tels que Glyplast DOS et Glyplast DIDS sont principalement utilisés pour optimiser la flexibilité à froid, car ils présentent d'excellentes propriétés à basse température. Ils offrent également une excellente résistance au vieillissement et à l'oxydation. Ils prolongent ainsi la durée de vie des produits en caoutchouc. Les plastifiants à base de sébacate sont également connus pour leur faible volatilité, ce qui permet de réduire les émissions de composés organiques volatils (COV). Leur grande compatibilité avec divers élastomères tels que CR, CM, CSM et NBR les rend polyvalents et améliore considérablement les propriétés mécaniques des composés de caoutchouc.
• Lesesters d'acide trimellitique (trimellitates) offrent une très faible volatilité et une bonne résistance aux températures élevées. Ils sont souvent utilisés pour remplacer les phtalates et sont très compatibles avec l'ACM, l'AEM, le NBR et le HNBR. Le Glyplast TML810 de Condensia est composé à 70 % de matières premières durables et contribue ainsi de manière significative au développement durable. En outre, il offre une meilleure résistance à la chaleur que le Glyplast TMO (également connu sous le nom de TOTM). Phtalates : DINP, DOTP, DOP, DIDP et Glyplast DTDP
• Certains phtalates sont déjà classés comme toxiques pour la reproduction. Selon l'Agence américaine de protection de l'environnement, le DINP et le DIDP sont également soupçonnés de s'accumuler à des niveaux élevés dans les organismes. Ergon International a développé une alternative pour les applications industrielles basée sur des matières premières durables : Aurora PHFree.

Les plastifiantspolyester sont des esters polymérisés et peuvent être produits en tant que produits de réaction d'alcools et d'acides carboxyliques.

• Lesplastifiants esters polymérisés se caractérisent principalement par une résistance accrue à la migration et à l'extraction. Ils offrent également une excellente compatibilité avec divers polymères tels que le NBR/PVC, le HNBR et le CO/ECO. Les plastifiants polyester de la série Glyplast 206/X NL de Condensia couvrent une large plage de viscosité (850-9000 cP). Ils ont une faible volatilité et sont très stables à haute température. Les plastifiants de la série Glyplast 20K/X NL de Condensia se caractérisent par une résistance accrue à la température et à l'eau. Le Glyplast 1070C, avec une viscosité de 15 000 cP, convient aux exigences extrêmes en matière de résistance à la migration.

Lesphosphates ou les esters d'acide phosphorique peuvent souvent être utilisés comme plastifiants ignifuges. Ils ne sont compatibles avec les caoutchoucs non polaires qu'en petites quantités.

Polymères liquides

• LeCAOUTCHOUC LIQUIDE KURARAY comprend le caoutchouc isoprène liquide (LIR) et le caoutchouc butadiène liquide (LBR). Ces caoutchoucs synthétiques à haute viscosité sont basés sur l'isoprène, le butadiène et le styrène. Ils sont incolores, transparents, presque totalement inodores et ont une faible teneur en COV.
• Les différents types de CAOUTCHOUC LIQUIDE KURARAY servent de plastifiants réactifs et ont un poids moléculaire nettement plus élevé que les autres plastifiants. Ils sont co-vulcanisables et réduisent considérablement la migration. L'utilisation du CAOUTCHOUC LIQUIDE KURARAY à l'étape du mélange du caoutchouc permet de réduire le temps de traitement tout en conservant des propriétés physiques similaires. Les applications typiques comprennent les pneus, les courroies, les tuyaux et d'autres articles techniques en caoutchouc.
• Kuraray a développé un nouveau type de caoutchouc liquide (LIR, LBR, L-SBR) appelé caoutchouc farnésène liquide (LFR). Le produit est basé sur des matières premières naturelles et durables et contient une forme polymérisée de β-farnésène (un monomère renouvelable). Grâce à des processus de fermentation établis, des souches de levure exclusives convertissent les sources de sucre (par exemple, la canne à sucre) en β-farnésène.

Lucant

Lucant de Mitsui Chemical est un oligomère d'éthylène/α-oléfine et donc une huile plastifiante synthétique. Par rapport aux huiles minérales, il confère aux composés EPDM en particulier une meilleure aptitude au traitement, une plus grande souplesse, une meilleure résistance à la chaleur et au froid, ainsi que des propriétés de lubrification et de démoussage optimisées. Lucant est donc un excellent choix pour des applications telles que les bandes transporteuses, les amortisseurs et les joints d'étanchéité. En particulier, les propriétés mécaniques telles que la résistance à la traction et l'allongement à la rupture à haute température sont considérablement améliorées par l'utilisation de Lucant, de même que les propriétés de traitement sur le rouleau en raison de l'augmentation de l'adhésivité. Lucant peut être utilisé pour réduire de manière significative la déformation rémanente à la compression des composés. Cette propriété rend le produit particulièrement adapté aux applications d'amortissement. Lucant est disponible en différentes viscosités.

Leshuiles végétales telles que l'huile de palme, l'huile de soja, l'huile de colza et l'huile de tournesol et leurs dérivés contiennent des acides gras qui peuvent avoir un effet assouplissant sur le caoutchouc.

• Huiles de traitement : Leshuiles végétales RBD d'Ergon International sont des huiles de traitement respectueuses de l'environnement qui ont été spécialement développées pour être utilisées dans les mélanges de caoutchouc. Ces huiles peuvent être produites à partir d'huiles végétales raffinées, blanchies et désodorisées. Elles constituent donc une alternative durable aux huiles minérales conventionnelles. Elles offrent une excellente stabilité thermique et une résistance à l'oxydation. Elles prolongent ainsi la durée de vie des produits en caoutchouc. En outre, les huiles végétales RBD améliorent les propriétés mécaniques des composés de caoutchouc en augmentant la flexibilité et l'élasticité. Leur faible volatilité permet de réduire les émissions de composés organiques volatils (COV). Dans l'ensemble, les huiles végétales RBD d'Ergon International contribuent à la fabrication de produits en caoutchouc de haute performance et de longue durée qui fonctionnent de manière fiable dans des environnements chauds et froids.
• L'huile de soja époxydée est un dérivé de l'huile de soja produit par époxydation. L'époxol de FACI est souvent utilisé comme plastifiant naturel pour le caoutchouc car il a un bon effet plastifiant et est plus respectueux de l'environnement que certains plastifiants synthétiques.
• Parmi les autres plastifiants naturels figurent des résines telles que la colophane, la gomme-résine et la résine de dammar, ainsi que le brai de goudron de houille, qui est un produit naturel obtenu par distillation du goudron de houille.

• Agents antistatiques : Glyplast AS3 de Condensia est un plastifiant polymère à haute polarité qui a été conçu pour améliorer les propriétés antistatiques. Il se caractérise par sa capacité à réduire de manière significative la résistivité électrique des composés de caoutchouc après un court laps de temps grâce à l'activation avec l'humidité de l'air. C'est le seul plastifiant sur le marché qui produit cet effet dans les composés sans noir de carbone. Cet effet se produit à la surface et peut être réduit ou éliminé par l'abrasion. Le Glyplast AS3 est approuvé par la FDA.
• Le Glyplast AS809 peut également être utilisé en combinaison. L'effet antistatique de ce plastifiant n'est pas superficiel, mais agit à l'intérieur du mélange de caoutchouc et ne peut donc pas être éliminé par l'abrasion ou la friction. Le Glyplast AS809 n'est pas approuvé par la FDA.
• Aides au démoulage : Le Glyplast 706/5 a été développé spécifiquement pour le démoulage des composés élastomères ACM/AEM polaires. Cette huile plastifiante à base d'eau réduit le nombre de cycles de nettoyage. Elle peut être récupérée par distillation et donc réutilisée plusieurs fois.

Les plastifiants sont un élément clé de la transformation des polymères. Leur sélection et leur application ciblées peuvent influencer de manière significative les propriétés des matériaux et l'aptitude à la transformation des polymères. Ils permettent de fabriquer des produits sur mesure avec des fonctions spécifiques et contribuent ainsi de manière décisive à la performance des matériaux modernes.