La norme « ISO 11346 Caoutchouc vulcanisé ou thermoplastique - Estimation de la durée de vie et de la température maximale » publiée par l'Organisation internationale de normalisation (ISO) décrit les principes et les procédures d'estimation de la résistance thermique des caoutchoucs résultant d'une exposition à des températures élevées pendant de longues périodes.
Deux approches sont spécifiées dans cette norme : — l’une utilisant la relation d’Arrhenius ; — l’autre en utilisant l’équation WLF. Dans la présente Norme internationale, l’estimation de la résistance thermique est basée uniquement sur la variation de propriétés sélectionnées résultant de périodes d’exposition à des températures élevées. Les différentes propriétés des caoutchoucs changent à des rythmes différents au cours du vieillissement thermique, de sorte que les comparaisons entre différents caoutchoucs ne peuvent être effectuées qu'en utilisant les mêmes propriétés.
La vitesse d’une réaction chimique augmente normalement avec l’augmentation de la température. En exposant des pièces d’essai à une série de températures élevées, la relation entre la vitesse de réaction des mécanismes de dégradation et la température peut être déduite. Des estimations peuvent ensuite être faites en extrapolant le degré de détérioration après un certain temps à une certaine température ou le temps nécessaire pour atteindre un certain degré de détérioration à une certaine température.
La relation entre la vitesse de réaction et la température peut souvent être exprimée par l’équation d’Arrhenius. La vitesse de réaction à une température donnée est obtenue à partir de la variation de la valeur d'une propriété sélectionnée avec le temps d'exposition à cette température. La vitesse de réaction peut être indiquée par le temps nécessaire pour atteindre un certain degré de dégradation (valeur seuil) et cela peut être la seule mesure à utiliser si la relation propriété/température est complexe. L'approximation d'Arrhenius ne convient qu'aux réactions de décomposition chimique et peut donner des résultats incorrects dans les tests où les changements physiques (viscoélastiques) ne peuvent pas être facilement séparés en changements chimiques.
Une autre approche pour les caoutchoucs consiste à utiliser l'équation de Williams-Landel-Ferry . Cette équation effectue une transformation temps/température et ne fait aucune hypothèse sur la forme de la relation propriété/temps à une température donnée. Par conséquent, en principe, elle peut être appliquée à toute propriété physique, y compris la formation d'agrégats et la relaxation, ou à des situations où la relation propriété/temps est complexe.
Cette norme est basée sur les normes ISO 2578 et IEC 60216.
Aux fins de la présente norme, les termes et définitions suivants s'appliquent :
En principe, à une température d'essai sélectionnée, les variations de la valeur numérique d'une propriété sélectionnée, par exemple une propriété mécanique ou viscoélastique, sont déterminées en fonction du temps. Le test continue jusqu'à ce que la valeur seuil pertinente pour la fonctionnalité en question soit dépassée. D’autres tests sont effectués à au moins deux autres températures. Pour la procédure d'Arrhenius, les mesures résultantes des taux de réaction sont tracées de manière logarithmique en fonction de l'inverse de la température, et la ligne droite résultante est extrapolée ou interpolée jusqu'à la température d'utilisation. Pour la procédure Williams Landel Ferry, les constantes de décalage sont calculées et utilisées pour transférer la relation propriété/temps à la température d'utilisation.
Les tests sélectionnés doivent de préférence porter sur des caractéristiques susceptibles d’avoir une importance pratique. Dans la mesure du possible, les méthodes d’essai spécifiées dans les normes internationales doivent être utilisées. Pour les évaluations générales, les propriétés de dureté et de contrainte-déformation en traction sont couramment utilisées, mais la relaxation des contraintes ou la stabilisation en compression sont souhaitées, par exemple pour les applications d'étanchéité. Pour le vieillissement des éprouvettes, il convient d'utiliser un four à circulation d'air répondant aux exigences de la norme « ISO 188 Caoutchouc vulcanisé ou thermoplastique - Essais de vieillissement accéléré et de résistance à la chaleur ».
La valeur seuil doit être sélectionnée comme le degré maximal acceptable de dégradation pour la propriété et l’utilisation finale testées. En règle générale, 502 pour cent de la valeur initiale de la propriété est choisie. Le test doit normalement être poursuivi pendant une période suffisamment longue jusqu’à ce que la valeur seuil soit atteinte. Bien qu’il soit possible d’extrapoler à des degrés de distorsion plus élevés, cela n’est pas recommandé.
Les dimensions et la méthode de préparation des éprouvettes doivent être conformes à la norme de méthode d'essai pertinente. Le nombre total minimum d'éprouvettes requis pour une méthode d'essai destructif dépend :
Le nombre minimum d'éprouvettes requis est indiqué dans la formule.
Il est recommandé de faire vieillir des pièces d'essai supplémentaires à chaque température au cas où des problèmes surviendraient après plusieurs semaines, mois ou années de vieillissement ou si une température d'exposition supplémentaire est nécessaire pour augmenter la sensibilité. Le nombre minimum d'éprouvettes requis pour une méthode d'essai non destructif est normalement indiqué dans la formule.
Lors de la mesure de la déformation rémanente à la compression, de la déformation rémanente à la traction et de la relaxation, les tests sont de préférence effectués sur les mêmes éprouvettes à des moments différents afin de réduire le nombre d'éprouvettes nécessaires. Cela réduit également la variation des résultats des tests. De plus, des essais peuvent être nécessaires pour déterminer les températures d’exposition et le nombre de points de test requis à chaque température. Bien qu'il soit possible de réduire le nombre d'éprouvettes indiqué dans la norme de méthode d'essai pour économiser les essais, l'extrapolation des résultats nécessite la meilleure précision possible et, dans certains cas, il peut être conseillé d'augmenter le nombre d'éprouvettes.
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