Un TPE adhérant aux EPDM

Une technologie TPE innovante pour des joints d’angle et des embouts moulés directement sur les profilés EPDM

Pour les élastomères thermoplastiques, l’industrie automobile est le marché le plus important et celui qui connaît la croissance la plus rapide. KRAIBURG TPE a identifié le besoin croissant de compounds TPE pour les applications extérieures exigeantes et a développé des solutions TPE efficaces spécifiquement pour cette industrie.

Les derniers développements incluent des compounds TPE adhérant sur les caoutchoucs éthylène-propylène-diène (EPDM). Les matériaux de la gamme de produits THERMOLAST® K, spécialement conçus pour les éléments bi composants pour l’extérieur automobile, se caractérisent par une bonne adhérence sur les EPDM et une excellente résistance aux UV. Ainsi, les nouveaux compounds sont principalement destinés à des applications automobiles telles que les profilés d’étanchéité et de guidage de vitres en EPDM avec joints d’angle moulés et terminaisons en TPE. KTPE_EPDM_Adhesion_Application_small.jpg


Ces applications sont considérées comme un domaine plutôt réservé aux compounds styrène-butadiène (SBC) et aux vulcanisés thermoplastiques réticulés (TPV), en particulier pour les grandes séries de véhicules. Toutefois, en raison des différences de géométrie entre les versions de véhicules, ces classes de matériaux atteignent leurs limites économiques en matière de transformation. La solution matière de KRAIBURG TPE offre de nouvelles possibilités, car elle apporte de l’adhérence sur les EPDM en utilisant le procédé du moulage par injection.

KRAIBURG TPE a mis sur le marché une nouvelle série de TPE pour les applications de systèmes d’étanchéité et de guidage des vitres avec EPDM qui deviennent de plus en plus complexes et différenciés. Les premiers compounds (TC7EAZ et TC7EFZ) de cette gamme de produits (AD/EPDM/UV ) combinent une bonne adhérence sur les EPDM et une dureté de 70 Shore A avec une excellente résistance à long terme aux rayons UV et à l’exposition à la chaleur.

KTPE_EPDM_Adhesion_Car_small.jpg Par rapport aux matériaux concurrents, les compounds KRAIBURG TPE présentent une meilleure qualité de surface d’après les tests de vieillissement. Lors du développement des différents compounds, le spécialiste du TPE s’est concentré sur l’adhérence (TC7EAZ) et la facilité de transformation ainsi que sur un embuage faible (TC7EFZ).


Bonne adhérence initiale

L’utilisation de la gamme novatrice de produits adhérant aux EPDM a été validée avec succès dans la pratique en collaboration avec le fabricant de machines LWB Steinl ainsi que dans le cadre de tests complets en laboratoire et chez les clients. L’accent a tout d’abord été mis sur l’adhésion en combinaison avec l’EPDM. En plus de tests de pelage sur des éprouvettes EPDM/TPE (à température ambiante et après 1500 heures à 90 °C), des essais ont également été effectués selon la norme ISO 37. Outre la contrainte de traction et l’allongement à la rupture, les essais ont aussi permis de déterminer la force maximum entraînant la rupture de l’éprouvette.

Les nouveaux matériaux ont obtenu de bons résultats lors de ces tests d’adhérence, aussi bien avec des pièces en EPDM moussées que compactes. L’adhérence initiale joue un rôle décisif pour que les pièces finies puissent être facilement démoulées avec des temps de cycle aussi courts que possible. Par ailleurs, les batteries de tests ont montré que l’adhérence dépend fortement de la propreté des profilés EPDM utilisés. Pour obtenir des résultats optimaux et reproductibles de manière fiable, les profilés doivent être coupés de préférence juste avant l’injection du composant TPE – plus la coupe est fraîche, plus l’adhérence est bonne. KTPE_EPDM_Adhesion_S2_small.jpg

Les exigences de base pour les pièces extérieures des automobiles incluent également la résistance à long terme à la chaleur et aux intempéries, même en cas de rayonnement UV accru. Pour cette simulation, des échantillons de matériaux ont été soumis à des essais de vieillissement accéléré à l’air chaud (1500 heures à 90 °C et 120 °C) et exposés à des conditions environnementales telles que celles rencontrées en Floride (chaleur et humidité) et au Kalahari (chaleur et sécheresse) au moyen de tests d’altération. Lors de tous ces essais, la série AD/EPDM/UV a montré des propriétés mécaniques stables et s’est distinguée par des surfaces sèches et non collantes.

Un partenariat axé sur le marché

LWB_Verticalmaschine_small.jpg Afin d’assurer la stabilité des processus des nouveaux compounds AD/EPDM/UV, KRAIBURG TPE a testé leur transformation de manière approfondie en coopération avec la société LWB Steinl GmbH & Co. dont le siège est à Altdorf, à proximité de Landshut.

LWB Steinl est l’un des principaux fabricants mondiaux de presses à injecter verticales et horizontales pour le caoutchouc et les TPE. La gamme de produits regroupe des modèles présentant une force de serrage comprise entre 200 et 16 000 kN et des unités d’injection à haut rendement énergétique pour des volumes allant de 50 à 30 000 cm³. Une machine verticale sans montants a été utilisée pour les essais dans le centre technique du fabricant (illustration 4). L’outillage expérimental a été fourni par PFAFF Werkzeug- und Formenbau de Röthenbach (Allgäu).

La production rationnelle de pièces en EPDM/TPE sur machine verticale offre l’avantage d’économiser de la place au profit de l’alimentation et des unités en aval. Cependant, elle exige également une gestion particulièrement minutieuse des matériaux utilisés dans le processus. La formulation spéciale des TPE permet de minimiser la pression de maintien afin d’éviter toute déformation de la pièce en EPDM.
Il serait certes tout naturel de fabriquer aussi à partir d’EPDM les embouts et les pièces d’angle des profilés d’étanchéité pour l’automobile, comme pour l’encadrement des vitres, par exemple. Cela demanderait toutefois des temps de cycle plus longs en raison de la réticulation du caoutchouc et exigerait des machines et des étapes de travail plus complexes.


Des durées de cycle plus courtes

Une stabilité de processus accrue signifie moins de déchets. C’est aujourd’hui l’un des facteurs les plus importants pour produire des éléments bi composants de façon économique. Un autre objectif des partenaires du projet était donc de réduire le temps de cycle standard pour la réalisation d’injections de TPE sur les inserts en EPDMa.
Les nouveaux compounds pour l’adhérence sur EPDM de KRAIBURG TPE se distinguent notamment par l’efficacité économique de leur emploi. Leur mise en œuvre s’effectue à des températures relativement basses de 200 à 220 °C. Il en résulte des temps de refroidissement plus courts, ce qui, associé à une phase de maintien réduite au minimum, accélère le cycle et donc l’ensemble du processus de production. En plus de ces propriétés, l’adhérence initiale sur les matériaux EPDM de ces compounds TPE spécialement conçus garantit un démoulage facile des pièces finies et contribue ainsi aussi à la réduction des temps de cycle.
En collaboration avec LWB Steinl, il a été possible d’optimiser la technologie des processus et des matériaux de manière à ce qu’elle réponde aux exigences des différents systèmes de vitrages automobiles sans que l’adhérence de longue durée et la résistance aux intempéries des matériaux ne soient affectées.
Pour un accompagnement complet de sa clientèle, KRAIBURG TPE propose également un contretypage sur mesure des couleurs, en tenant compte du niveau de brillance de l’EPDM et des spécifications de l’OEM.


En résumé

Grâce à ses équipes de développement spécifiques et à sa connaissance approfondie du marché, KRAIBURG TPE a créé une nouvelle série d’élastomères thermoplastiques adaptés à la diversité croissante des systèmes de vitrages automobiles et permettant la production économique de solutions bi composants avec des profilés EPDM.
Les tests réalisés en collaboration avec des clients ainsi que des partenaires de l’industrie des machines et des outils visant à l’optimisation de l’adhérence, de la résistance aux intempéries et de la stabilité des processus de la technologie d’adhérence à l’EPDM soulignent l’orientation résolue de KRAIBURG TPE vers le marché et la clientèle. L’adaptation des matériaux et des couleurs en fonction de l’application ainsi que des recommandations de mise en œuvre et l’assurance de la constance du produit d’un lot à l’autre viennent compléter une assistance à la clientèle sans compromis.

«L’industrie automobile est notre marché le plus important et celui qui connaît la croissance la plus rapide. C’est pourquoi nous continuerons à travailler intensément sur de nouveaux matériaux pour le secteur de l’automobile», souligne Franz Hinterecker de KRAIBURG TPE.
Ainsi, KRAIBURG TPE est parfaitement armée pour exploiter les opportunités croissantes du marché des TPE de haute qualité dans ce segment et pour accélérer la mise en œuvre d’applications EPDM/TPE exigeantes et concurrentielles.


Auteurs:
Josef Neuer, Head of Product Management
Dr. Frieder Vielsack, Head of Advance Development


1 AD/EPDM/UV: AD = adhesion, EPDM = ethylene propylene diene monomer rubber, UV = UV resistance


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