Joint mousse en silicone : profilés pour boîtiers et portes

Un joint en caoutchouc cellulaire en mousse de silicone est le bon choix lorsque des températures supérieures à 120 °C, un contact alimentaire ou de faibles forces de fermeture avec une faible déformation rémanente après compression sont requis. Pour les applications à température ambiante sans exigences particulières, des profilés en caoutchouc cellulaire EPDM ou CR suffisent souvent. Les exigences changent dès qu’une porte de machine est régulièrement nettoyée à chaud, qu’une armoire électrique est installée à l’extérieur ou qu’un couvercle doit rester étanche pendant des années avec une faible force d’appui. Cet article compare les matériaux, explique la différence entre mousse à cellules fermées et à cellules ouvertes, et indique quelles valeurs caractéristiques doivent figurer sur le plan lors de la spécification d’un joint en caoutchouc cellulaire.

Mousse de silicone, EPDM ou CR : choix selon les conditions d’utilisation

Le caoutchouc cellulaire est un élastomère expansé pendant la vulcanisation au moyen d’agents gonflants. Il est généralement à cellules mixtes, contient donc des cellules ouvertes et fermées, et présente une peau extérieure dense lorsqu’il est extrudé sous forme de profilé. Le caoutchouc alvéolaire est en revanche majoritairement à cellules fermées. Dans l’usage courant, les deux termes sont souvent confondus, mais pour la spécification, c’est la structure cellulaire réelle qui compte. Le caoutchouc cellulaire EPDM est typiquement conçu pour des températures continues jusqu’à environ 120 °C, les types réticulés au peroxyde jusqu’à environ 150 °C. Le matériau résiste à l’ozone, aux intempéries et à l’eau, mais gonfle dans les huiles minérales et les graisses. Le caoutchouc cellulaire CR en chloroprène se situe typiquement autour de 100 °C en température continue. Il présente une résistance modérée aux huiles et de nombreux compounds sont formulés avec des propriétés ignifuges.

La mousse de silicone couvre, selon le compound, une plage d’environ -60 °C à +200 °C, certains types supportant brièvement des températures plus élevées. Elle reste flexible à froid et résiste à l’ozone ainsi qu’au rayonnement UV. Il existe des formulations pour le contact alimentaire. Le silicone atteint ses limites avec les huiles minérales, les carburants et les sollicitations prolongées par vapeur chaude. Lorsque l’huile est la substance de contact principale, le CR ou un matériau spécial résistant aux huiles reste la meilleure solution.

Cellules fermées ou cellules ouvertes

Dans une mousse à cellules fermées, les cellules individuelles sont séparées les unes des autres. Le matériau absorbe peu d’eau et assure l’étanchéité contre la poussière et les projections d’eau lorsqu’il est comprimé. Les profilés extrudés en caoutchouc cellulaire possèdent en plus une peau extérieure fermée, qui réduit encore la pénétration de l’eau. Pour les découpes dans des plaques, les cellules sont en revanche ouvertes sur les bords de coupe. Cela doit être pris en compte dans les applications avec eau stagnante.

La mousse de silicone à cellules ouvertes possède des pores interconnectés. Elle est très souple et se comprime avec une faible force. Elle convient à l’amortissement, à la compensation des tolérances et aux fonctions d’appui. Comme joint contre l’eau, elle n’est adaptée que de façon limitée, car elle absorbe les liquides. Pour les applications intérieures sèches, par exemple comme protection antipoussière sur des couvercles d’appareils, elle constitue une option avec une force de fermeture particulièrement faible.

Masse volumique apparente et force de fermeture

La masse volumique apparente de la mousse de silicone se situe typiquement, selon le compound et le procédé, entre environ 0,2 et 0,6 g/cm³. Le silicone compact se situe en revanche typiquement autour de 1,1 à 1,3 g/cm³. Lorsque la masse volumique apparente diminue, la dureté à la compression diminue également, c’est-à-dire la force nécessaire pour une déformation définie. Elle est généralement indiquée en kPa à 25 % ou 40 % de compression. Pour les concepteurs, il s’agit de la valeur déterminante lorsque les charnières, fermetures ou verrouillages magnétiques ne peuvent fournir que des forces limitées.

Les joints en caoutchouc cellulaire à cellules fermées sont typiquement comprimés de 25 à 50 % de leur hauteur. Si la compression est trop faible, le joint devient non étanche dès que la cote de jeu varie. Une compression trop importante augmente la déformation rémanente après compression et peut détruire durablement les cellules. Le plan doit donc indiquer conjointement la section du profilé, la masse volumique apparente ou la dureté à la compression, la compression nominale et la tolérance de l’interstice d’étanchéité. Si la force de fermeture requise reste impossible à atteindre même avec une mousse, les profilés à chambre creuse en silicone compact constituent une alternative. Dans ce cas, c’est la géométrie qui détermine la souplesse, et non la structure cellulaire.

Déformation rémanente après compression et plage de température

La déformation rémanente après compression indique la part d’une déformation qui subsiste durablement après décharge. Pour les matériaux cellulaires, elle est souvent contrôlée par analogie avec ISO 1856, par exemple à 50 % de compression pendant 22 heures à température élevée. Au-dessus d’environ 100 °C, la mousse de silicone présente, selon le compound, une déformation rémanente après compression nettement plus faible que le caoutchouc cellulaire EPDM ou CR. Un post-traitement thermique après vulcanisation abaisse encore cette valeur et réduit les composants volatils.

Pour la spécification, la déformation rémanente après compression à la température d’utilisation est plus significative qu’une valeur à 23 °C. Le comportement à froid est également important : l’EPDM et le CR deviennent plus rigides à basses températures. Un joint de porte en extérieur retrouve alors moins bien sa forme. La mousse de silicone reste flexible, selon le compound, jusqu’à environ -60 °C.

Équipement autocollant et montage

Le silicone présente typiquement une faible énergie de surface. Les adhésifs n’adhèrent donc que si la face mousse est prétraitée ou si un ruban adhésif à base d’adhésif silicone est utilisé. Les adhésifs acrylates conviennent typiquement à des températures continues jusqu’à environ 100 à 120 °C et adhèrent bien sur le métal et les surfaces peintes. Les adhésifs silicone supportent, selon le produit, des températures durables jusqu’à environ 200 °C et adhèrent également sur des supports revêtus de silicone.

La surface de collage doit être propre et exempte de graisse. De nombreux rubans adhésifs n’atteignent leur résistance finale qu’après 24 à 72 heures et ne doivent pas être appliqués en dessous d’environ +10 °C. Les indications du fabricant du ruban adhésif sont déterminantes. Le collage sert avant tout au positionnement. Sur les portes où l’insertion latérale sollicite le joint en cisaillement, une rainure ou un profilé de serrage est souvent plus sûr. Une rainure et un collage peuvent également être combinés.

Applications dans la construction d’armoires électriques, la technologie alimentaire et la technique automobile

Dans la construction d’armoires électriques, les joints en caoutchouc cellulaire à cellules fermées contribuent à l’indice de protection selon DIN EN 60529, par exemple IP54 ou IP65. L’indice de protection est toujours démontré pour l’enveloppe complète. Pour les coffrets extérieurs, la résistance aux UV et à l’ozone plaide en faveur du silicone. Dans la technologie alimentaire, on utilise des compounds conformes à la recommandation BfR XV ou répondant aux exigences de FDA 21 CFR 177.2600 pour les articles en caoutchouc à usage répété. Une peau extérieure lisse et fermée absorbe alors moins d’humidité et de produits de nettoyage que des surfaces de coupe ouvertes.

Dans la technique automobile, les joints en mousse de silicone sont utilisés sur les boîtiers de batteries, les trappes et les ouvertures de service. Pour les véhicules ferroviaires, des exigences de protection incendie selon EN 45545-2 s’appliquent, pour lesquelles il existe des compounds spéciaux de mousse de silicone. La page consacrée à la mousse de silicone présente un aperçu des plaques, cordons et profilés. L’article sur les joints en silicone dans l’industrie décrit comment le caoutchouc cellulaire se positionne par rapport aux joints toriques, joints plats et joints moulés.

Questions fréquentes

Quelle est la différence entre caoutchouc cellulaire et caoutchouc mousse ?

Le caoutchouc cellulaire est généralement à cellules mixtes et possède, sous forme de profilé extrudé, une peau extérieure dense qui assure l’étanchéité contre l’eau et la poussière. Le caoutchouc alvéolaire est majoritairement à cellules fermées et absorbe peu d’eau même sur les bords de coupe. Le caoutchouc mousse est en règle générale à cellules ouvertes et très souple. Il absorbe les liquides et est plutôt utilisé pour l’amortissement et le rembourrage.

À quel degré un joint en caoutchouc cellulaire doit-il être comprimé ?

Les joints en caoutchouc cellulaire à cellules fermées sont typiquement comprimés de 25 à 50 % de leur hauteur. La valeur concrète dépend de la masse volumique apparente, de la section du profilé, de la tolérance de jeu et de la température d’utilisation. Une compression permanente au-delà de la plage recommandée augmente la déformation rémanente après compression.

Un joint en caoutchouc cellulaire en silicone convient-il au contact alimentaire ?

Cela dépend du compound. Pour le contact alimentaire, on utilise des mousses de silicone conformes à la recommandation BfR XV ou répondant aux exigences de FDA 21 CFR 177.2600. L’aptitude est confirmée pour la formulation concrète, et non de façon générale pour le silicone.

Quel adhésif convient aux profilés autocollants en caoutchouc cellulaire silicone ?

Les adhésifs acrylates conviennent typiquement jusqu’à environ 100 à 120 °C de température continue et adhèrent bien sur le métal et la peinture. Pour des températures plus élevées ou des supports contenant du silicone, on utilise des adhésifs silicone. Les adhésifs silicone sensibles à la pression adaptés adhèrent à la mousse de silicone sans prétraitement activateur, tandis qu’il peut être nécessaire selon le système avec les adhésifs acrylates. Les surfaces de collage doivent dans tous les cas être propres et exemptes de graisse.