Silicone ou polyuréthane : quel matériau choisir pour une pièce souple ?
28 août 2024, AMP
Parmi les pièces que nous fabriquons chez AMP, de nombreux clients viennent nous voir pour réaliser des pièces souples, utilisées par exemple pour garantir une étanchéité sur un produit fini.
L'une des questions les plus posées par les designers avec lesquels nous échangeons est : "Quel matériau dois-je choisir pour ma pièce ?"
Bien que le la dureté Shore soit un des premiers paramètres entrant en considération pour le choix de la matière, il est parfois considéré (à tort !) comme le seul paramètre à considérer. Nous allons voir que pour obtenir un produit fini performant, le choix n'est pas toujours aussi si simple.
AMP met aujourd'hui en œuvre les deux grandes classes de familles de matières souples utilisées aujourd'hui dans l'industrie : les élastomères de polyuréthane (PU), et les silicones. Bien que les deux familles aient des caractéristiques techniques communes, nous allons voir que certaines sont unique à chaque famille de matériau, et peuvent être recherchées par exemple par des secteurs d'activités spécifiques.
Moule de surmoulage silicone usiné chez AMP. Matière: silicone polyaddition 4232-T4 fabriqué par Dow, teinté masse noir (fût de 200kg ci-contre).
Comment sont fabriquées les pièces souples ?
Chez AMP, toutes les pièces souples sont moulées. Nous réalisons pour cela soit des moules dit "proto", adaptées à la petite série et aux formes complexes, soit des moules série, souvent usinés et ayant une plus grande durée de vie.
Que ce soit pour un silicone ou un PU, la matière nous parvient séparée en deux éléments, qui sont ensuite mélangés pour être coulés dans le moule.
Étape cruciale, le moule est rempli sous vide d'air afin éviter l'apparition de bulles dans le produit fini.
Les matières que nous utilisons durcissent le plus souvent en 12-24h, permettant un temps de cycle d'une à deux pièces par jour par empreinte de moule.
Détail d'une courroie souple coulée en silicone polycondensation 25 ShA dans un moule série en acier inoxidable
Quelle dureté peut-on obtenir ?
Notre catalogue matière nous permet d'aller de 20 Shore A pour les matières les plus souples, jusqu'à 90 Shore A pour les matières les plus dures. Au-delà de ces valeurs, la matière n'est plus vraiment considérée comme souple.
Nous savons mesurer la dureté à l'aide d'un duromètre, et la tolérance réelle est généralement de ±5 Shore sur produit fini.
Echelle des duretés Shore disponibles à notre catalogue en coulée.
Quelle sont les autres différences à part la dureté ?
Comme nous l'avons vu au début de l'article, il existe certaines différences clé entre les silicones et les élastomères de polyuréthane, que nous allons détailler ci-dessous via les avantages / inconvénients de chaque famille.
SILICONES : avantages
Résistance aux hautes températures
Comparé aux PU, les silicones peuvent résister à de plus hautes températures, souvent au-delà de 200°C (contre 120°C max pour les PU).
Biocompatibilité
Le silicone polyaddition n'étant pas toxique, il est souvent utilisé pour fabriquer des matériaux alimentaire ou en contact avec le corps humain.
Résistance chimique et UV
Le silicone résiste excellement bien aux UV et aux agressions chimiques, ce qui fait de lui un candidat idéal pour les joints restant en extérieur plusieurs années.
Eventail de teintes
Contrairement aux élastomères PU dont la base est blanc cassé ou noire, un silicone est translucide ou blanc et donc se teint très dans un large éventail de couleurs.
SILICONES : inconvénients
Coût plus élevé
A géométrie égale, une pièce silicone est toujours plus chère qu'une pièce en PU, d'une part à cause du coût matière, mais aussi car les moules sont plus complexes. En effet, un moule pour silicone ne peut pas être réalisé en silicone, le silicone collant à lui-même.
Résistance à l'abrasion et à la déchirure
Le silicone performe malheureusement moins bien que les PU sur ces caractéristiques. Pour une application en intérieur sur pièce technique (ex: roulette souple de machine spéciale ou d'imprimante), un PU sera souvent préféré.
Collage
Ce qui est parfois un avantage (réalisation de moules) peut aussi se révéler problématique : à l'inverse du PU, le silicone ne colle à rien sauf à lui-même.
Exemple
Un client vient nous voir pour réaliser un joint de boîtier électronique sur mesure.
Pour la réalisation de son joint, qui restera surtout en interne et sera coulé à 5 exemplaires, le client choisit la UR7845 de chez Sika, qui lui permet de sortir des pièces souples à 50ShA avec des coûts maitrisés.
ÉLASTOMÈRES PU : avantages
Résistance à l'abrasion
Les élastomères PU sont imbattables pour leur résistance à l'abrasion, en faisant le matériau de choix pour roulettes et galets en tous genres.
Coût abordable
La facilité de mise en œuvre des PU et leur coût relativement accessible fait que leur utilisation est très répandue, notamment pour réaliser des prototypes.
Polyvalence
Il existe une variété de PU très large avec des caractéristiques toutes différentes, notamment en shore. Nous travaillons avec une dizaine de matières souples, venant de chez Sika et Synthène.
ÉLASTOMÈRES PU : inconvénients
Résistance aux UV
Les élastomères PU sont souvent teintés en noir pour éviter un jaunissement prématuré.
Bien que des matériaux performants existent, ils performent surtout en caractéristiques mécaniques.
Résistance chimique
Bien que les PU aient une résistance chimique correcte (comme la UR5895), ils n'atteignent pas le niveau des silicones polyaddition.
Limites de température
Les silicones peuvent supporter des températures de travail dépassant les 200°C, là où les PU peuvent monter à 125°C maximum.
Exemple
Un client souhaite réaliser un joint d'étanchéité pour un robot qui sera soumis à de l'eau de mer.
La résistance chimique et aux UV est importante, ainsi que l'allongement à la rupture.
Nous lui proposons donc le silicone AMP-SIL40, un silicone à polyaddition de 40ShA.
Fabriqué spécialement pour AMP et très adapté à la coulée de pièce, il possède de plus un allongement à la rupture de 600%.
Vous avez encore des questions ?
Pour aller plus loin dans votre découverte de nos matières PU et silicones, vous pouvez consulter notre page matières. N'hésitez pas également à nous appeler au 02 41 45 78 00 !