1.  Introduction

Les pièces en caoutchouc passent bien souvent inaperçues et pourtant, elles se trouvent partout. Leur coloration, bien souvent noire, et leur taille les confinent dans un rôle très discret. Elles assurent le plus souvent des fonctions très techniques et ne sont que très rarement utilisées pour produire des pièces décoratives. Les applications du caoutchouc sont extrêmement nombreuses grâce à la combinaison de ses propriétés. Ces applications concernent aussi bien le monde industriel que le domaine du grand public.

Les principaux débouchés de l’industrie de la transformation du caoutchouc en France :

Domaines%
Automobile / Transport81
Equipement industriel7
Grand public5
BTP (bâtiments et travaux publics3
Hygiène / médical2
Colles et adhésifs1
Autres1

2.  Utilisations du caoutchouc naturel (Natural Rubber (NR))

L’étanchéité fut à l’origine des premières applications du caoutchouc puisque les Indiens utilisaient la sève de l’hévéa pour imperméabiliser les chaussures et les vêtements. Dès la fin du XVIIIème siècle, les Occidentaux l’utilisèrent à leur tour pour imperméabiliser des montgolfières (1783) ou créer les imperméables. Cette propriété a conduit par la suite à utiliser ce matériau pour fabriquer des bottes, des gants, des tuyaux, des joints de robinet, des préservatifs et des pneumatiques.

Les trois principales propriétés du caoutchouc, c'est-à-dire l'élasticité, l'étanchéité et l'amortissement, sont toutes utilisées dans la conception des pièces en caoutchouc. Toutefois, ces propriétés sont dans la plupart des cas combinées ensemble afin de donner de meilleures caractéristiques.
Ainsi, dans la suite de mon travail, je vais essayer de décrire les utilisations du caoutchouc tout en essayant de respecter les propriétés dont elles découlent.

2.1  Caoutchouc vulcanisé

Génie élastique

Ses propriétés d’élasticité et étanchéité sont fréquemment sollicitées dans la construction pour produire des profilés, des blocs, des rouleaux, des coussinets pour les bâtiments préfabriqués. On y trouve aussi des structures gonflables, des réservoirs souples,...
Dans le domaine de l’équipement industriel, on y remarque quelques développements importants de type bandes transporteuses et courroies, joints pour eau potable ou pour autres fluides, câbles, tuyaux avec renforts métalliques ou textiles, le garnissage de cylindres, le revêtement de cuve...


Bandes transporteuses

Bandes transporteuses utilisées dans la réalisation d'une route

Joints en caoutchouc

On utilise particulièrement le caoutchouc dans les tuyaux, les cuves, les réservoirs, etc. afin de lutter contre la corrosion et ainsi, permettre une longévité des pièces beaucoup plus importante.

Matériau étanche à l’air, à l’eau et au bruit

Les applications utilisant cette propriété vont se multiplier au cours du XIXème siècle et vont révolutionner la vie quotidienne.

Suffisamment imperméable aux gaz, il est utilisé pour:

    * la fabrication de tuyaux transportant de l'air
    * des aérostats
    * des balles
    * des coussins.

La résistance à l'eau et à la plupart des produits chimiques liquides en fait un produit adapté pour:

    * les vêtements de pluie (imperméables)
    * les équipements de plongée
    * les préservatifs
    * les tuyauteries en chimie 
    * les revêtements de réservoirs et les équipements de transformation de liquides en médecine

Amortissement / antivibratoire

La flexibilité du caoutchouc est souvent mise à profit pour les tuyaux, les pneus et les rouleaux intervenant dans de nombreux appareils.
Son élasticité est adaptée à la réalisation de différents systèmes d'absorption des chocs et de diminution des vibrations.
Ainsi, le pneumatique amortit des irrégularités de la route en assurant le confort du conducteur et des passagers. Il encaisse les déformations provoquées par les obstacles et les inégalités du sol.

Dans le domaine automobile, les pièces amortissantes ne se limitent pas aux seuls pneumatiques. Les différentes pièces antivibratoires (supports moteurs…) permettent de filtrer les vibrations en provenance du moteur ou des organes de liaison au sol.
De plus, nous pouvons aborder une autre utilisation très importante des pièces en caoutchouc: la sécurité . Par exemple, le système de freinage fait appel à de très nombreuses pièces en caoutchouc : plus de 80 ! La défaillance de certains de ces composants de quelques grammes, peut avoir de graves conséquences.

Les propriétés antivibratoires des pièces en caoutchouc sont également utilisées dans le domaine du bâtiment et des travaux publics:

  • appuis de pont : permet, grâce à ses propriétés de déformation, des mouvements d’inclinaison autour de n’importe quel axe horizontal
  • plots antisismiques
  • suspensions

Les suspensions en caoutchouc sont utilisées afin de filtrer les vibrations

2.2  Caoutchouc non vulcanisé

Par rapport au caoutchouc vulcanisé, le caoutchouc non vulcanisé a peu d'utilisations. On le retrouve particulièrement dans:

  * les mortiers (incorporation de particules de caoutchouc)
  * les adhésifs: permet l'étanchéité des portes et fenêtres par exemple
  * l'isolation
  * les bandes subissant des frottements et sous forme de crêpe
  * les couvertures isolantes
  * les chaussures

3.  Utilisations du caoutchouc synthétique

Ses utilisations sont les mêmes que celles du caoutchouc naturel, dont les qualités restent cependant inégalées.
Toutefois, depuis peu, on peut remettre en question la qualité sois-disant moindre des synthétiques vis-à-vis des naturels. En effet, la société Arkema (société chimiste française) s'apprête, après un an de tests, à commercialiser des caoutchoucs autoréparants codéveloppés par le CNRS (Centre national de la recherche scientifique).

L'avantage de ces caoutchoucs est que, une fois cassés, ils retrouvent leur intégrité au bout de quelques dizaines de minutes. De plus, ils possèdent toutes les vertus des élastomères standard comme le caoutchouc naturel, en particulier le même pouvoir d'élongation. Autrement dit, ils peuvent les remplacer dans presque toutes les situations, avec naturellement un avantage en plus: leur faculté d'autoréparation.


Caoutchouc autocicatrisant renforcé ici par le noir de carbone

test sur le caoutchouc autocicatrisant

4.  Caoutchouc naturel vs Caoutchouc synthétique

Ces deux filières de production sont à la fois concurrentes, mais aussi, et de plus en plus, complémentaires.

Si les caoutchoucs naturels sont difficilement remplaçables pour certains usages (pneumatique avion ou poids lourd, support moteur, préservatif...) par des synthétiques, l’inverse est également vrai. En effet, les caoutchoucs synthétiques ont certaines propriétés que n’ont pas "les naturels" et vice-versa.

Un produit fini complexe comme le pneumatique est constitué de différentes qualités de caoutchouc. Le Butyl est présent dans le revêtement intérieur assurant par son imperméabilité l’étanchéité à l’air. Le NR se retrouve dans la carcasse et les ceintures (collant et cohésion à cru, moindre échauffement en service) ; il est associé aux BR et SBR (Butadiène / Styrène Butadiène Rubber) dans la bande de roulement et les flancs (adhérence, résistance à l’usure et au déchirement).

Le choix entre ces deux grandes familles de caoutchoucs s’effectue également sous l’influence du jeu économique. En fonction des prix respectifs, les transformateurs substitueront, si l’application le permet, du "naturel" au "synthétique" ou inversement.

5.  Bibliographie

  1. Syndicat National du Caoutchouc et des Polymères
  2. Encyclopédie canadienne: industrie du caoutchouc
  3. Wapedia: Elastomères
  4. Histoire du Caoutchouc
  5. Caoutchouc autocicatrisant
  6. C'est pas sorcier: Le caoutchouc: les sorciers mettent la gomme (Présentateurs: Frédéric Courant - Jamy Gourmaud - Sabine Quindou)