Savoir quel est le mélange de caoutchouc approprié pour un joint est une science à laquelle Freudenberg Sealing Technologies (FST) se consacre depuis des décennies. Des élastomères de toute première qualité, développés et fabriqués par l’entreprise, ainsi que des pièces en composite caoutchouc-métal sont les bases du succès de FST. Parallèlement, FST élargit son portefeuille de matériaux. De nouveaux marchés et de nouvelles applications dans les batteries, les piles à combustible ou les électrolyseurs exigent de nouveaux matériaux, aux propriétés spécifiques. Le développement de matériaux reste la clé du succès futur de l’entreprise.
Alternative aux matériaux à base de PFAS
Un développement propre remplace le PTFE
FST a développé un polymère haute performance résistant à l’hydrolyse et qui présente des propriétés nettement supérieures à celles des variantes de PTFE traditionnelles. On entend par « hydrolyse » la rupture voire la destruction de liaisons chimiques – dans ce cas concret d’un matériau de joint – par réaction avec de l’eau.
FST a développé ce nouveau matériau à l’origine pour les applications hydrauliques mobiles mises en œuvre dans les engins de chantiers dans les régions humides. Bien dans cette ligne, ce polyuréthane haute performance a passé avec succès son baptême du feu dans un joint de piston pour des engins de construction. Mais depuis, d’autres secteurs industriels ont eux aussi manifesté leur intérêt pour ce produit.
Les raisons en sont multiples : ce matériau innovateur convainc d’une part par ses excellentes propriétés, d’autre part sur le plan de l’efficience, de la résistance aux fluides et à l’usure. De plus, il permet des formes de joint optimisées sur le plan hydrodynamique, sans frottement, qui n’étaient pas réalisables jusque-là. Enfin, il constitue une alternative économique aux substances per- et polyfluoroalkylées (PFAS), et satisfait ainsi aux obligations légales devenues sévères.
Grâce à des composants durables, réduire l’empreinte carbone des mélanges de polymères
L’eucalyptus, la canne à sucre et la balle
FST s’est engagé à parvenir d’ici 2045 à la neutralité carbone. Le développement de matériaux peut contribuer à réduire l’empreinte carbone des produits de FST. L’entreprise fait de la recherche dans le domaine de substances durables qui, dans les mélanges de polymères, pourraient remplacer des composants issus jusqu’à présent de combustibles fossiles – le plus souvent des charges minérales permettant une meilleure résistance et rigidité.
Les laboratoires de recherche et de développement de FST à Plymouth, aux É.-U., ont dressé une liste de composants durables et de leurs sources potentielles : le phosphate de calcium, obtenu à partir de cendres d’os, un antioxydant composé d’eucalyptus, d’huile de colza et de suif de bœuf, des agents de charge en lignine, essentiels pour la résistance à la pression et la longévité de tissus végétaux, la canne à sucre, la balle, le caoutchouc recyclé … Autant de produits pouvant être transformés en composants de polymères durables – à condition que ces substances durables garantissent la même fonctionnalité du joint qu’auparavant : elles doivent passer ici avec succès de nombreux tests et évaluations. Et à condition qu’elles puissent être obtenues de manière fiable et durable dans une qualité constante.
À propos : en 2015, FST a mis sur le marché un EPDM composé en partie de sous-produits de la canne à sucre. Le marché n’y était pas prêt à l’époque. Aujourd’hui, les clients demandent de plus en plus souvent quels matériaux durables FST peut proposer.
Sans accélérateurs de vulcanisation nocifs
Des normes durables
FST a développé des mélanges d’élastomère permettant de renoncer à l’éthylène-thiourée (ETU) dans les produits en caoutchouc synthétique chloroprène. L’ETU est considéré comme potentiellement nocif, mais était jusqu’à présent la norme en tant qu’accélérateur de la réticulation du caoutchouc, faute d’alternative.
Durable, le matériau innovateur de FST fait déjà ses preuves en série dans la pratique, dans les automobiles. Les clients confirment sa performance, qui répond même aux exigences actuelles plus sévères. L’industrie automobile utilise ces nouveaux produits exempts d’ETU dans les soufflets des barres d’accouplement et des bras de suspension. Ces soufflets protègent les pièces mobiles contre les facteurs extérieurs et les fuites de lubrifiant.
FST non seulement poursuit ainsi ses objectifs de durabilité, mais est aussi l’un des pionniers dans le développement de nouveaux mélanges d’élastomères sans ETU et est actuellement considéré comme une référence dans ce domaine.
Forte demande de FFKM Simriz® en Amérique du Nord
Disponibles plus rapidement
En Amérique du Nord, la demande de perfluoroélastomères (FFKM) de grande qualité de la catégorie de produits Simriz® de FST a plus que doublé au cours des deux dernières années. Ce matériau haut de gamme est tout particulièrement apprécié dans le domaine des joints toriques, des joints et des membranes pour des applications pertinentes pour la sécurité dans l’aéronautique et l’aérospatiale, les fluides, l’agriculture et l’industrie du bâtiment.
Les raisons en sont multiples. Il faut mentionner ici d’une part le haut niveau de qualité et les caractéristiques techniques de performance exceptionnelles de ce matériau. Simriz est supérieur à tous les autres FFKM disponibles sur le marché et contribue à éviter des immobilisations coûteuses. La structure réticulée, brevetée, la stabilité chimique et l’élasticité de cet élastomère de FST permettent une protection étanche même dans des conditions extrêmes, et il peut faire face entre autres à des produits chimiques agressifs, à des pressions élevées et à des températures de jusqu’à 325 °C.
De plus, FST peut marquer des points par une disponibilité instantanée des mélanges Simriz – même en périodes de difficultés d’approvisionnement et de ruptures des chaînes logistiques lors desquelles d’autres produits FFKM n’étaient pas disponibles sur le marché. En effet, l’intégration verticale va jusqu’au monomère de base, FST maîtrise donc la totalité du processus de fabrication et peut également proposer en quelques heures des joints de rechange standard.
Compte tenu de ces succès récents, FST a mis en place dans son usine de joints toriques de Santa Ana une nouvelle cellule de production de ce matériau de haute technologie.
Des thermoplastiques pour jusqu’à 1.200 °C
Chaud, chaud, chaud !
FST contribue par une nouvelle catégorie de matériaux, appelée Quantix ULTRA, à améliorer la protection incendie des véhicules électriques. Ce nouveau matériau peut être exposé à des températures de jusqu’à 1.200 °C sans fondre ni prendre feu.
Quantix ULTRA est plus léger que des matériaux métalliques et permet donc de réduire le poids et la consommation d’énergie à la conduite. Il peut répondre avec souplesse à des géométries complexes pour de nombreuses applications présentant des exigences élevées en matière de protection incendie et de construction légère. Actuellement, ce matériau innovateur est mis en œuvre pour la première fois en série en barrière ignifuge pour des parties du système de refroidissement des batteries lithium-ion des voitures électriques.
Quantix ULTRA peut être moulé par injection pour fabriquer très simplement des quantités de pièces importantes. Le processus de réticulation, breveté, contribue à une production économique. La base en est un thermoplastique résistant à la température. L’ajout ciblé d’agents de charge renforce sa stabilité mécanique, même à hautes températures. Grâce à une réticulation supplémentaire des chaînes de molécules, la pièce garde sa forme même dans des conditions extrêmes. Les propriétés du matériau peuvent être choisies en fonction du cas d’utilisation concret.
Nouveau laboratoire d’essai pour les batteries aux É.-U.
Plus de données pour de meilleures batteries
À Plymouth, aux É.-U., FST a élargi ses laboratoires de recherche et de développement, par un laboratoire d’essai de plusieurs millions de dollars, pour les batteries. Ce nouveau banc d’essai permet de tester des batteries de densité énergétique et de puissance élevées, ainsi que leurs composants. Il permet même de simuler un emballement thermique.
« Ceci nous permet d’apprendre et d’obtenir des données qui sont prises en compte dans le développement de nos produits et de nos matériaux – matériaux dont de nombreux secteurs et applications en pleine croissance tirent profit », explique Chad Bauer, Senior Vice President of Technology and Innovation. « Notre expérience dans le domaine du développement de matériaux pour les applications thermiques et de protection incendie a démarré il y a plus de 20 ans avec nos produits pour l’aéronautique et l’aérospatiale, et nous élargissons ce savoir pour les applications de la mobilité électrique. »
Conçu par des spécialistes des explosifs
Le nouveau banc d’essai comprend deux chambres en acier, de près de 14,5 m³, conçues par des spécialistes des explosifs, installées dans une salle d’essai renforcée, et qui accueillent les cellules, modules ou batteries pendant les tests. Elles peuvent faire face à des processus thermiques de jusqu’à 25 kWh – ce qui correspond à la puissance de plusieurs kilos de TNT.
La sécurité est assurée par de nombreuses mesures de précaution, tant à l’intérieur qu’à l’extérieur du laboratoire et du bâtiment. Point positif pour l’environnement : un système à plusieurs niveaux filtre les gaz et les particules s’échappant des batteries lors des processus thermiques.
