Joints toriques dans l'industrie

Les joints toriques sont véritablement polyvalents dans l'industrie et la vie quotidienne : ils peuvent être utilisés dans presque tous les secteurs industriels imaginables et, selon le matériau, répondent aux exigences les plus diverses.

Cet article vous donne un aperçu utile des 11 principaux matériaux à partir desquels les joints toriques sont généralement fabriqués, ainsi que de leurs propriétés et applications respectives.

Les joints toriques sont des joints d'étanchéité de forme annulaire. Le nom « joint torique » vient de la section transversale ronde en forme de O du joint. On utilise également les termes « joint rond » ou « joint zéro ». En Allemagne, les joints toriques sont normalisés selon la norme DIN ISO 3601 et leur taille est indiquée par le diamètre intérieur x le diamètre du cordon. Les joints toriques sont fabriqués en différentes tailles standard, mais des dimensions spéciales sont également possibles.

Les joints toriques sont les joints les plus couramment utilisés. Ils sont très fiables et faciles à monter, ce qui les rend particulièrement populaires pour les applications industrielles. La plupart du temps, les joints d'étanchéité sont fabriqués en élastomères (caoutchouc), mais il existe également des joints toriques en plastique ou en métal. Dans cet article, nous nous référons principalement aux différents matériaux en caoutchouc.

Les joints toriques sont utilisés dans de nombreux domaines industriels. En tant qu'élément d'étanchéité principal dans une rainure, le joint torique empêche les fuites indésirables de liquides ou de gaz. Grâce à la compression, le joint torique assure l'étanchéité entre les deux parties et s'adapte bien aux tolérances grâce à sa flexibilité.

Le joint torique est le plus souvent utilisé dans le domaine statique, car il s'est avéré infaillible dans ce domaine : si les points d'étanchéité sont correctement conçus, une erreur de montage est peu probable, mais même en cas de petites erreurs, le joint torique assure une étanchéité fiable.

Les joints toriques sont également utilisés dans des applications dynamiques, par exemple comme joints de piston ou de tige dans les vérins hydrauliques. Ils sont particulièrement efficaces dans ce domaine pour les courses courtes et les petits diamètres.

 

Si l'on compare le joint torique à d'autres éléments d'étanchéité, il présente les avantages suivants :

• Large domaine d'application
• Calcul simple de la rainure
• Étanchéité auto-assistée et assistée par pression
• Grand choix de matériaux
• Manipulation et montage faciles
• Resserrage ou resserrage inutile
• Économiquement intéressant

 

Les joints toriques peuvent être fabriqués à partir de nombreux matériaux différents, dont dépendent les propriétés du joint torique concerné. Nous vous présentons ci-dessous les matériaux les plus connus pour les joints toriques, ainsi que leurs propriétés et leurs domaines d'application typiques :

 

Caoutchouc acrylonitrile-butadiène (NBR)

Le caoutchouc acrylonitrile-butadiène est également connu sous le nom de marque Perbunan N (anciennement Buna N). Le NBR présentant une très bonne résistance aux huiles et graisses végétales et animales ainsi que de bonnes propriétés mécaniques, le domaine d'application typique de ces joints toriques est l'hydraulique.

Les joints toriques en NBR peuvent être utilisés dans une plage de température comprise entre environ -20 et +100 °C et, pendant de courtes périodes, jusqu'à 120 °C. Cependant, l'utilisation à des températures élevées accélère le vieillissement du joint.

 

Caoutchouc chloroprène (CR) ou néoprène (NE)

Le caoutchouc chloroprène est plus connu sous le nom de néoprène dans les pays germanophones et est l'un des premiers caoutchoucs synthétiques développés. Les joints toriques fabriqués à partir de ce matériau présentent une bonne résistance à l'ozone, aux intempéries, aux produits chimiques et au vieillissement, ainsi qu'une bonne résistance à la flamme. Comme ces joints présentent également une bonne résistance aux réfrigérants, ils sont souvent utilisés dans les appareils de climatisation. La dureté du joint torique augmente à des températures élevées dans l'oxygène atmosphérique.

Ils peuvent être utilisés dans une plage de température d'environ -40 à +100 °C et brièvement jusqu'à 120 °C.

 

Caoutchouc éthylène-propylène (EPM, EPDM)

Les joints toriques en EPDM résistent à l'eau chaude et à la vapeur, aux liquides de frein, aux détergents ainsi qu'aux huiles et graisses silicone. La prudence est de mise avec les huiles minérales et les graisses animales telles que le lait. Les joints toriques fabriqués à partir de ce matériau sont considérés comme sans danger pour les denrées alimentaires lorsqu'ils sont accompagnés d'une homologation appropriée, telle que la conformité FDA, et sont donc fréquemment utilisés dans l'industrie alimentaire.

La résistance se situe dans une plage de température comprise entre environ -50 et +150 °C et peut atteindre environ +180 °C pour les qualités spéciales.

 

Caoutchouc fluorocarboné (FKM)

Le FKM est souvent appelé Viton®, qui est le nom commercial de « DuPont Performance Elastomers ». Il s'agit de l'un des développements les plus importants dans le domaine des matériaux, car il offre de nombreuses possibilités d'application et, avec une homologation appropriée, convient également aux applications alimentaires. Les joints toriques en FKM sont par exemple utilisés comme joints pour les raccords à bride démontables dans la technologie du vide.

Le FKM présente de nombreux avantages :

• Bonne résistance au propane, au butane et au gaz naturel
• Résistance aux carburants
• Résistance aux huiles et graisses minérales et silicones
• Résistance aux hydrocarbures aromatiques
• Faible perméabilité aux gaz
• Bonne résistance chimique
• Résistance à la chaleur

Les joints toriques en FKM peuvent être utilisés dans une plage de température comprise entre environ -20 et +200 °C.

 

Caoutchouc fluorosilicone (FVMQ)

Outre les propriétés typiques du caoutchouc silicone normal, le caoutchouc fluorosilicone présente également une meilleure résistance aux huiles, aux carburants et aux solvants, et en particulier aux hydrocarbures aromatiques et chlorés ainsi qu'aux alcools. Il se caractérise également par une très bonne résistance aux basses températures. Les joints toriques fabriqués à partir de ce matériau sont généralement utilisés dans des environnements statiques et trouvent souvent leur application dans le domaine aérospatial.

La plage de température optimale pour l'utilisation des joints toriques en FVMQ est comprise entre environ -55 et +175 °C.

 

Caoutchouc nitrile butadiène hydrogéné (HNBR)

L'hydrogénation permet de lier des atomes d'hydrogène à la double liaison des molécules de butadiène. Il en résulte un avantage en termes de résistance thermique accrue des joints toriques en HNBR. Outre leur résistance à l'ozone et aux intempéries, ils sont également résistants aux graisses et huiles végétales et animales. Les joints toriques en HNBR résistent également aux solutions et émulsions désignées par les sigles HFA, HFB et HFC.

Ces joints toriques peuvent être utilisés dans une plage de température comprise entre environ -20 et +150 °C.

 

Caoutchouc perfluoré (FFKM)

Le FFKM est considéré comme un matériau haute température et présente une résistance particulièrement bonne à presque tous les produits chimiques. C'est pourquoi il est souvent utilisé là où d'autres joints toriques échouent ou où leur durée de vie serait trop courte. Les joints toriques en FFKM sont le plus souvent utilisés dans les installations chimiques, l'extraction pétrolière ou dans les domaines de la haute pression et de la robinetterie.

Les joints toriques en FFKM peuvent être utilisés dans une plage de température comprise entre environ -15 et +310 °C.

 

Caoutchouc polyuréthane (AU, EU)

Les joints toriques en caoutchouc polyuréthane se caractérisent notamment par leur grande résistance à l'usure en combinaison avec des huiles minérales et silicones ainsi qu'à l'ozone. Ils présentent des performances élevées en termes de résistance à la rupture et à l'abrasion ainsi qu'en termes d'élasticité.

Le matériau EU présente une meilleure résistance à l'hydrolyse que le matériau AU et est donc parfaitement adapté à une utilisation avec des fluides aqueux.

La plage de température des matériaux en polyuréthane s'étend d'environ -40 à +90 °C.

 

Polytétrafluoroéthylène (PTFE)

Les joints toriques en polytétrafluoroéthylène (communément appelé Téflon) possèdent une résistance universelle aux alcools, bases, essences, cétones et acides agressifs et offrent de très bonnes propriétés de glissement. Un autre avantage est que les joints toriques en PTFE présentent une faible usure et ont donc une longue durée de vie.

Les joints toriques en PTFE peuvent être utilisés dans une large plage de températures allant de -200 à +260 °C.

 

Caoutchoucs silicone (LSR, Q, MQ, VMQ)

Les joints toriques en silicone présentent une très grande résistance à la chaleur tout en restant souples à basse température et se caractérisent en outre par leur excellente résistance au vieillissement. Avec les homologations correspondantes, les joints toriques en silicone sont conformes aux normes FDA et biocompatibles et peuvent être utilisés dans le secteur alimentaire ainsi que dans l'industrie médicale et pharmaceutique.

Les joints toriques en silicone ont une bonne résistance à l'eau (jusqu'à 100 °C), à l'huile moteur et à l'huile de transmission, aux huiles et graisses animales et végétales ainsi qu'aux solutions salines diluées. Ils sont également résistants à l'ozone, au vieillissement et aux intempéries.

Ils peuvent être utilisés sans problème dans une plage de température comprise entre environ -55 et +210 °C.

 

Caoutchouc styrène-butadiène (SBR)

À l'origine, le SBR a été développé en Allemagne sous le nom de Buna S. Les joints toriques en SBR présentant une bonne résistance à l'eau, aux alcools et aux glycols, ils sont principalement utilisés pour les liquides de frein à base de glycol et dans l'hydraulique automobile.

De plus, ces joints toriques résistent aux huiles et graisses silicones ainsi qu'aux solutions aqueuses diluées d'acides, de bases et de sels faiblement actifs. La prudence est toutefois de mise avec les huiles et graisses minérales ainsi que les carburants, car les joints toriques en SBR ne résistent pas à ces substances.

La plage de température d'utilisation des joints toriques est comprise entre environ -50 et +100 °C.

 

Les joints toriques sont utilisés dans presque tous les secteurs industriels. Pour vous donner un aperçu, nous avons répertorié ci-dessous les secteurs les plus importants et les plus connus dans lesquels les joints toriques sont utilisés. Il convient toutefois de mentionner également la technique des fluides, l'industrie pétrolière et la technique de réfrigération et de climatisation.

 

Industrie automobile

Les exigences imposées aux joints toriques dans ce secteur sont extrêmement spécifiques à l'application : ils doivent offrir des performances élevées et une bonne résistance chimique. Dans l'industrie automobile, les joints toriques sont utilisés dans de nombreux domaines et établissent le lien avec le consommateur final :

• Moteur
• Système de freinage
• Système d'alimentation en carburant
• Boîte de vitesses
• Climatisation
• Réduction des émissions

 

Industrie alimentaire, médicale et pharmaceutique

Les joints toriques destinés à l'industrie alimentaire et pharmaceutique doivent répondre à différentes normes et directives. Ces secteurs étant particulièrement sensibles, la sécurité des aliments et des personnes doit être absolument garantie. C'est pourquoi les joints toriques utilisés doivent répondre à des exigences élevées.

La biocompatibilité des joints toriques utilisés est une priorité absolue. Cela signifie qu'ils ne doivent libérer aucune substance toxique ni provoquer de réactions en contact avec d'autres substances. Le matériau doit être résistant aux ingrédients acides, aux graisses et aux huiles ainsi qu'à divers produits chimiques.

Il est également important que les joints toriques ne soient pas sensibles à la moisissure ou aux cultures bactériennes et qu'ils résistent sans problème aux processus de stérilisation et de désinfection. Les joints toriques utilisés dans l'industrie alimentaire, médicale et pharmaceutique sont soumis à des exigences très strictes et doivent néanmoins avoir une durée de vie aussi longue que possible.

Dans ces secteurs uniquement, l'utilisation des joints toriques est extrêmement variée. Dans le domaine alimentaire, leur application s'étend des installations de remplissage aux machines à café.

 

Aéronautique et aérospatiale

Dans le domaine de l'aéronautique et de l'aérospatiale également, les joints toriques sont soumis à des exigences particulièrement élevées. Ils doivent non seulement être très résistants aux substances chimiques, mais aussi supporter un large éventail de conditions de température et de pression. C'est la seule façon d'éviter les accidents et de garantir la sécurité. Dans certains cas, les exigences sont si élevées qu'il est nécessaire de développer des matériaux spéciaux et d'obtenir des homologations.

Les joints toriques sont utilisés dans de nombreux domaines de l'aéronautique et de l'aérospatiale :

• Commande de vol
• Moteurs
• Systèmes de freinage
• Clapets et soupapes
• Accumulateurs de pression
• Systèmes de carburant

Les joints toriques sont sans doute les joints les plus polyvalents : de la taille au matériau parfois spécialement développé, ils présentent différentes propriétés et résistances qui sont d'une grande importance pour l'application respective.

Les joints toriques sont particulièrement fiables dans les applications statiques. Les avantages des joints toriques sont qu'ils assurent une étanchéité autonome et assistée par pression, qu'ils sont faciles à manipuler et qu'ils sont en outre peu coûteux à l'achat.

Leur utilisation dans tous les secteurs d'activité répond aux exigences les plus élevées. Grâce au choix judicieux des matériaux et à leur conformité à différentes normes et directives, ils sont également souvent utilisés dans des secteurs critiques tels que l'aéronautique et l'aérospatiale, l'industrie alimentaire et l'industrie médicale et pharmaceutique. Les joints toriques sont des produits polyvalents, car ils peuvent être utilisés dans presque toutes les industries grâce à la diversité des matériaux disponibles.