Causes et solutions des marques d'écoulement dans les joints toriques en fluoroélastomère (FKM)

Causes et solutions des marques d'écoulement dans les joints toriques en fluoroélastomère ( FKM)

I. Que sont les marques de flux ?

Des traces d'écoulement se produisent lorsque la première partie du composé de caoutchouc à entrer dans le moule, pressée contre la plaque de moule chaude, se déplace trop lentement et devient partiellement durcie ou « roussie », formant une peau. Le composé frais qui suit ne peut que pousser cette peau vers l’avant, la faisant se replier sur elle-même. Lors du démoulage, la surface du joint torique présente des rides concentriques et ondulées ressemblant à des cernes d'arbre ou à des modèles d'écoulement d'eau.

Le Caoutchouc Fluorocarboné (FKM), souvent appelé « caoutchouc fluoré » dans les ateliers, est le « matériau noble » de la famille des caoutchoucs, extrêmement coûteux mais aussi le plus capricieux et délicat. Ses plus gros défauts sont les suivants : il est trop rigide pour bien s'écouler, a une mauvaise conductivité thermique et durcit trop rapidement lorsqu'il est chauffé.

II. Les « quatre facteurs majeurs » provoquant des marques d'écoulement dans les joints toriques FKM

1. Déséquilibre dans la structure et le flux du composé (mauvaise fluidité du composé)

Réalité de l'atelier : La formulation, dans une recherche obstinée de résistance aux hautes températures, est surchargée de charges (comme le noir de carbone à haut renfort N990, les accepteurs d'acide comme l'hydroxyde de calcium, l'oxyde de magnésium) tout en étant avare de plastifiants (huile fluorée). Logique sous-jacente : la viscosité Mooney du composé est trop élevée (par exemple, ML(1+4)120°C > 80), ce qui le rend rigide et sec. A l’intérieur du moule, il rampe comme un escargot. Avant que le matériau arrière puisse rattraper son retard, le bord d'attaque a déjà été « partiellement cuit » et écorché par la chaleur de la presse.

2. Agents de durcissement trop agressifs (temps de grillage trop court)

Réalité de l'atelier : Utilisation excessive d'accélérateurs dans le système de durcissement au bisphénol AF ou au peroxyde choisi, ou les agents de durcissement eux-mêmes sont vieux et ont absorbé l'humidité. Logique sous-jacente : le temps de grillage du composé (ts1 ou ts2) est trop court . Le composé subit à peine un cisaillement du moule avant que la réaction de vulcanisation « explose » prématurément, provoquant l'effondrement instantané de sa fluidité. Cela laisse de force des lignes d’écoulement au niveau des lignes de tricot.

3. Mauvaise ventilation du moule, la conception du chemin d'écoulement crée une « impasse »

Réalité de l'atelier : Après une utilisation prolongée, les rainures d'aération du moule sont obstruées par du fluorure d'hydrogène gazeux ou des résidus tenaces d'agents de démoulage. Alternativement, la cavité du joint torique ne dispose pas d'une rainure de trop-plein correctement conçue (rainure de flash). Logique sous-jacente : l'air emprisonné à l'intérieur de la cavité ne peut pas s'échapper, formant un coussin d'air à haute pression (piège à air/piégeage) au niveau du front d'écoulement. Ce coussin résiste avec force au composé qui avance, ce qui ralentit l'écoulement et crée un cisaillement inverse. Cela provoque la brûlure du matériau sur place à cause de la chaleur du moule, ce qui entraîne des marques d'écoulement.

4. Techniques de pesée et de manipulation grossières (forme de charge incorrecte, chargement lent)

Réalité de l'atelier : Les opérateurs coupent négligemment la bande de caoutchouc en quelques morceaux et les jettent dans la cavité, ou la bande est trop froide, dure ou épaisse. Le pire, c'est quand la vitesse de fermeture de la presse est réglée aussi lentement que la marche d'un vieil homme. Logique sous-jacente : les charges de forme irrégulière empêchent le composé d'atteindre une « poussée uniforme vers l'avant » à l'intérieur de la cavité, provoquant plutôt sa division en plusieurs fronts d'écoulement concurrents (flux multi-fronts). Une fermeture excessivement lente du moule permet essentiellement au composé de « mijoter » inutilement dans le moule chaud pendant plus de dix secondes avant que le moule ne se ferme complètement.

III. Quatre solutions pour améliorer les repères d'écoulement sur les joints toriques FKM

1. Ajustement de la formulation du composé : « Apaiser la tension et lubrifier »

Modification pratique : Sans dépasser les spécifications de dureté, incorporer 1 à 2 parties d'auxiliaires de traitement du caoutchouc fluoré de faible poids moléculaire (par exemple, cire de polyéthylène de faible poids moléculaire ou polymères alkyles fluorés) ou une petite quantité d'huile fluorée à point d'ébullition élevé dans la formule. Effet : Cela peut maintenir la viscosité Mooney du composé entre 50 et 65 . Avec une fluidité améliorée, le composé pénètre dans le moule en douceur comme une loche, s'écoule rapidement et évite naturellement la « peau » à mi-chemin et la formation de marques d'écoulement.

2. Ajustement du système de durcissement : prolonger la « ligne de sécurité (temps de brûlage) »

Modification pratique : réduisez de manière appropriée la quantité d'accélérateur (par exemple, chlorure de benzyltriphénylphosphonium (BTPC) dans le système bisphénol), ou commandez des mélanges maîtres FKM à faible brûlure avec activation retardée auprès des fournisseurs de matières premières. Effet : Prolongez le ts2 (temps de traitement sécurisé) à plus de 90 secondes sur le rhéomètre. Cela donne au composé suffisamment de temps pour remplir le moule, en attendant que tout le matériau soit arrivé et ait correctement fondu avant de commencer un durcissement uniforme.

3. Rectification des moisissures : nettoyage, rainurage et polissage miroir

Modification pratique : démontez le moule et trempez-le dans une solution de nettoyage de moule, ou utilisez un nettoyage par ultrasons pour éliminer soigneusement les résidus de fluorure des rainures d'aération et des rainures de flash . Mise à niveau de l'équipement : pour les joints toriques de haute précision et de qualité supérieure, il est recommandé d'appliquer un polissage de qualité miroir sur la surface de travail du moule. Une plaque d'acier lisse réduit considérablement la résistance de friction microscopique lors du flux de matériaux, permettant ainsi à l'avant composé d'avancer plus facilement.

4. Pratique en atelier : préchauffage, fermeture rapide, réalisé en une seule fois