Le caoutchouc est un composé élastomère utilisé dans de nombreuses industries, des pneus aux courroies, en passant par les tuyaux. Découvrez dans cette section des exemples d’observation et de mesure de caoutchouc au microscope numérique.

Observation et mesure de caoutchouc au microscope numérique

Différences entre caoutchoucs naturel et synthétique

Caoutchouc naturel

Les produits en caoutchouc fabriqués par vulcanisation* de caoutchouc brut (sève d’hévéa séchée ou latex) font partie de la catégorie des caoutchoucs naturels.

* Vulcanisation :
Du soufre est incorporé au caoutchouc brut et est chauffé pour produire une liaison intermoléculaire, améliorant l’élasticité et la solidité du caoutchouc. Découvert accidentellement en 1839 par Charles Goodyear aux États-Unis, le caoutchouc est rapidement devenu un produit industriel.
Caoutchouc synthétique
Le « caoutchouc synthétique » est un terme générique désignant tout caoutchouc chimiquement synthétisé à partir de pétrole. Il existe plus d’une centaine de types de caoutchouc synthétique, dérivés d’une multitude de matières premières. Développé durant la Seconde Guerre Mondiale, le caoutchouc synthétique est un produit relativement récent. Le caoutchouc naturel, principalement produit en Asie du Sud-Est, était difficile à obtenir aux États-Unis et en Allemagne, poussant les deux pays à se tourner vers le caoutchouc synthétique, facile à reproduire sur leur territoire. Depuis lors, son usage s’est largement répandu.

Caractéristiques des caoutchoucs naturel et synthétique

Le caoutchouc naturel représente environ 40 % de l’utilisation mondiale, soit 60 % pour le caoutchouc synthétique. L’emploi de naturel ou de synthétique dépend de l’application.

Caoutchouc naturel

Avantages
Sa haute élasticité et son excellente résistance à la déchirure font du caoutchouc naturel le matériau idéal pour une grande variété de produits industriels exigeants, à l’instar des larges pneus de camions et bus.
Inconvénients
Le caoutchouc naturel possède une faible résistance aux conditions climatiques, à la chaleur et à l’huile, le rendant particulièrement vulnérable à la lumière, aux hautes températures, à la pluie et à d’autres conditions environnementales.

Caoutchouc synthétique

Avantages
Comparé au caoutchouc naturel, le caoutchouc synthétique contient moins d’impuretés et assure des performances plus stables. Le changement de composition des matières premières permet de produire des caoutchoucs possédant de multiples propriétés, notamment de résistance à la chaleur, aux produits chimiques ou à l’abrasion.
Inconvénients
Le caoutchouc synthétique est moins élastique et plus sensible à la déchirure que le caoutchouc naturel.

Types, caractéristiques et applications des caoutchoucs synthétiques les plus courants

De manière générale, on distingue deux catégories de caoutchouc synthétique : le caoutchouc universel et le caoutchouc spécialisé. Les noms, caractéristiques et applications des caoutchoucs les plus courants sont détaillés ci-dessous.

Caoutchouc universel

Caoutchouc isoprène (IR)

Possédant des propriétés quasi-identiques à celles du caoutchouc naturel, le caoutchouc isoprène présente une couleur homogène et une faible odeur et ne requiert aucune rétention de chaleur, même à basse température. Cependant, le caoutchouc naturel demeure plus résistant aux conditions climatiques et à la chaleur.

Applications :
Communément utilisé pour la fabrication de pneus en automobile et en aéronautique, de courroies de convoyeur et de raquettes de tennis de table avec ajout de colorant.
Caoutchouc styrène-butadiène (SBR)

Le caoutchouc styrène-butadiène est le caoutchouc universel le plus largement produit car il offre une meilleure résistance à l’abrasion et au vieillissement que le caoutchouc naturel. Toutefois, en raison de sa faible résistance à l’huile, il ne convient pas à la fabrication de joints toriques et de rondelles d’étanchéité.

Applications :
Communément utilisé pour la fabrication de pneus, semelles de chaussure et revêtements de sol.
Caoutchouc butadiène (BR)

Le caoutchouc butadiène est le second type de caoutchouc le plus produit après le caoutchouc styrène-butadiène. Il offre une élasticité et une résistance à l’abrasion bien meilleures que le caoutchouc naturel. Toutefois, en raison de sa faible résistance à l’huile, il ne convient pas à la fabrication de joints toriques et de rondelles d’étanchéité.

Applications :
Communément utilisé en automobile pour la fabrication de pneus, courroies en caoutchouc et tuyaux. Principale matière première du plastique ABS (acrylonitrile-butadiène-styrène).

Caoutchouc spécialisé

Caoutchouc nitrile (NBR)

Le caoutchouc nitrile offre une excellente résistance à l’huile, à l’abrasion et au vieillissement et convient particulièrement aux applications en environnement huileux.

Applications :
Communément utilisé pour la fabrication de joints toriques, garnitures, rondelles d’étanchéité et joints d’étanchéité.
Caoutchouc chloroprène (CR)

Le caoutchouc chloroprène affiche une excellente résistance à la chaleur, aux conditions climatiques, à l’ozone et aux flammes.

Applications :
Communément utilisé en automobile pour le revêtement de courroies, tuyaux, fils et câbles mais également incorporé aux adhésifs et peintures en raison de son haut pouvoir d’adhérence.
Caoutchouc butyle (IIR)

Le caoutchouc butyle présente une haute résistance à la chaleur, aux vibrations et aux produits chimiques en plus d’excellentes propriétés d’isolation électrique.

Applications :
Communément utilisé pour la fabrication de chambres à air, en raison de sa faible perméabilité aux gaz, l’insonorisation des équipements audio et le revêtement des câbles électriques.
Caoutchouc éthylène-propylène (EPM/EPDM)

Le caoutchouc éthylène-propylène offre une excellente résistance au vieillissement, aux conditions climatiques, à l’ozone et à la détérioration en cas d’utilisation en extérieur. Cependant, il affiche une résistance à l’huile particulièrement faible.

Applications :
Communément utilisé pour la fabrication de pièces automobiles (tuyauterie de radiateur, courroies, etc.), le revêtement de câbles électriques et en tant que matériau de construction.
Caoutchouc acrylique (ACM)

Outre son excellente résistance à la chaleur, aux conditions climatiques et à l’ozone, le caoutchouc acrylique affiche également une haute résistance à l’huile à des températures élevées. En revanche, sa résistance au froid et aux produits chimiques est relativement faible.

Applications :
Communément utilisé en automobile pour la fabrication de conduites d’huile, rondelles et joints d’étanchéité.
Caoutchouc de silicone (Q)

Malgré sa faible résistance mécanique ainsi qu’à la traction, le caoutchouc de silicone offre une extrême résistance au froid et à la chaleur, aux conditions climatiques et à l’ozone, en plus d’excellentes propriétés d’isolation électrique.

Applications :
Communément utilisé dans les emballages/contenants alimentaires et les produits médicaux en raison de son innocuité pour le corps humain et de sa haute résistance à la chaleur.
Caoutchouc fluoré (FKM)

Le caoutchouc fluoré est extrêmement résistant à la chaleur et aux produits chimiques, mais particulièrement onéreux.

Applications :
Communément utilisé dans les équipements et composants d’équipements alimentaires et pharmaceutiques.
Caoutchouc uréthane (U)

Le caoutchouc uréthane affiche d’excellentes performances de résistance à la traction et à la charge ainsi qu’une haute résistance à l’huile et à l’abrasion. En revanche, sa résistance à l’eau et à la chaleur est relativement faible.

Applications :
Communément utilisé pour la fabrication de composants supportant de lourdes charges, notamment les pneus, semelles de chaussure et rouleaux.

Catégories de caoutchouc basées sur la forme

Feuille
Le caoutchouc peut être travaillé sous forme de feuille.
À partir de cette feuille peuvent être façonnés des rondelles, garnitures et joints d’étanchéité.
Mousse
Le caoutchouc peut être mélangé à un agent moussant pour créer une structure poreuse (éponge).
Il existe deux principaux types de mousse.
Mousse à cellules ouvertes
Ce type de mousse est constitué de bulles d’air (cellules) connectées, qui laissent passer l’eau et l’air. La mousse à cellules ouvertes est communément utilisée pour la fabrication de filtres et de matériaux insonorisants.
Mousse à cellules fermées
Ce type de mousse est constitué de bulles d’air (cellules) indépendantes, qui ne laissent pas passer l’eau et l’air. La mousse à cellules fermées est communément utilisée pour la fabrication de garnitures et de matériaux d’isolation thermique.

Dureté du caoutchouc

Une échelle de dureté de 0 à 100 est employée afin de qualifier la dureté du caoutchouc, 0 étant le plus souple et 100 le plus dur.

  • a : Guimauve
  • b : Bonbons gélifiés
  • c : Pneu
  • d : Balle de baseball
  • e : Balle de golf

Exemples d’observation et de mesure de caoutchouc au microscope numérique

Découvrez ci-dessous les derniers exemples d’observation et de mesure de caoutchouc au microscope numérique 4K Série VHX de KEYENCE.

Observation de la surface d’une bande d’étanchéité
VHX-E20, 50×, éclairage annulaire

Image du mode d’ombres accentuées

Le mode d’ombres accentuées peut être utilisé pour visualiser les minuscules irrégularités sur la surface d’un caoutchouc noir.

Mesure de forme 3D d’un tuyau en caoutchouc
ZS-20, 50×, éclairage annulaire
Mesure de forme 3D de plaques flexographiques en caoutchouc
ZS-200, 500×, éclairage annulaire
Observation de rouleaux en caoutchouc blanc
ZS-200, 500×, éclairage coaxial (image 2D)

Image 3D

L’utilisation de la modélisation 3D permet de visualiser les irrégularités sur la surface du caoutchouc blanc.

Observation de l’usure sur une courroie en caoutchouc
ZS-20, 20×, éclairage annulaire (image du mode d’ombres accentuées)

Cartographie couleur du mode d’ombres accentuées

La cartographie couleur permet de visualiser l’état d’usure de la courroie.

Essai de dégradation du caoutchouc
ZS-20, 20×, éclairage annulaire

ZS-20, 30×, image de la mesure automatique de surface

La fonction de mesure automatique de surface permet de quantifier la détérioration du caoutchouc.

Observation de particules de caoutchouc
VHX-E500, 500×, éclairage annulaire + HDR

Image de la mesure automatique de surface

La fonction de mesure automatique de surface permet de quantifier les particules de caoutchouc.

Observation en coupe d’une mousse de caoutchouc

ZS-200, 200×, éclairage annulaire + HDR

La fonction HDR permet une observation détaillée de la coupe d’une mousse de caoutchouc.