La réponse technique est non, le caoutchouc ne peut pas geler…
…mais il devient dur et cassant.
La définition scientifique de la congélation implique un changement de phase de l'état liquide à l'état solide, avec formation de cristaux. Cette transition se produit lorsque la température atteint le point de congélation de la substance. Les polymères de caoutchouc ne pouvant former de structures cristallines, ils ne gèlent pas, par définition. Les modifications des propriétés physiques du caoutchouc à basse température peuvent toutefois affecter les performances du produit.
Quels caoutchoucs offrent les meilleures performances à des températures extrêmes ?
Le caoutchouc silicone résiste bien mieux aux hautes et basses températures que les caoutchoucs organiques. Il peut être utilisé indéfiniment à 150 °C sans quasiment aucune altération de ses propriétés. Il supporte une utilisation à 200 °C pendant 10 000 heures, voire plus, et certains produits résistent même à des températures de 350 °C pendant de courtes périodes. Le caoutchouc silicone est donc un matériau idéal pour les composants en caoutchouc destinés à des environnements à haute température. C'est pourquoi on trouve des moules en caoutchouc silicone dans les cuisines, ainsi que des tapis de cuisson pour fours.
Le caoutchouc silicone présente également une excellente résistance au froid. Le point de fragilisation des caoutchoucs organiques classiques se situe entre -20 °C et -30 °C, contre -60 °C à -70 °C pour les caoutchoucs silicone. Même aux températures auxquelles les caoutchoucs organiques deviennent cassants, le caoutchouc silicone conserve son élasticité. Certains produits résistent à des températures extrêmement basses, de -100 °C et même en dessous.
Caoutchouc de silicone et caoutchouc de silicone fluoré à basses températures
Les caoutchoucs de silicone sont largement utilisés dans les systèmes d'isolation électrique grâce à leurs excellentes propriétés d'isolation et de résistance aux intempéries. Le caoutchouc de silicone fluoré (fluorosilicone) est particulièrement employé dans les environnements difficiles pour l'isolation électrique, notamment en hiver où les températures extrêmement basses sont fréquentes et peuvent persister longtemps.
En milieu froid, le caoutchouc de silicone traditionnel ne répond pas aux exigences de performance des applications d'isolation électrique. Les températures extrêmement basses influent sur les performances des matériaux d'isolation en caoutchouc et peuvent potentiellement provoquer des défaillances catastrophiques au niveau des joints et des canalisations.
Des recherches ont démontré que le caoutchouc fluorosilicone présente des propriétés de traction et d'allongement supérieures, une dureté inférieure et une élasticité accrue par rapport au caoutchouc silicone. De plus, il offre de meilleures performances et une durée de vie plus longue en tant qu'isolant électrique par grand froid.
Le caoutchouc silicone est donc idéal pour tous les environnements, sauf les plus froids, les plus rudes et les plus extrêmes, où le caoutchouc silicone fluoré offre des performances encore supérieures.
Comment teste-t-on le comportement du caoutchouc à basses températures ?
Il existe un test, appelé TR ou rétraction thermique (ISO 2921), qui permet de tester les propriétés de différents matériaux à -70 °C et d'enregistrer leurs propriétés mécaniques. Voir : https://www.iso.org/standard/72779.html
Le document spécifie une méthode de détermination des caractéristiques de rétraction thermique du caoutchouc vulcanisé étiré. Il ne traite pas des caoutchoucs thermoplastiques, car de nombreux élastomères thermoplastiques présentent une limite d'élasticité comprise entre 5 % et 20 % d'allongement.
Ce test TR est une méthode d'essai industrielle permettant d'évaluer les propriétés à basse température. Il révèle le point de fragilité d'un matériau ainsi que le comportement en compression et la récupération des élastomères. Les éprouvettes sont généralement testées en allongement, dans un bain liquide froid pendant 10 minutes.
C'est un fait…
Chez J-Flex, les produits haute performance sont la norme – nous avons même fourni une fois des profilés en silicone extrudé à un projet de l'Agence spatiale européenne où notre fournisseur de matières premières devait garantir le matériau pour -80 °C.
N'hésitez pas à nous contacter si vous avez besoin d'aide concernant des produits en caoutchouc soumis à des conditions extrêmes !
Pourriez-vous vivre à Nuuk City, la capitale du Groenland ?