Sélection de matériaux de pneus alternatifs pour remédier à la rareté du caoutchouc naturel

L’industrie du pneumatique est le plus grand utilisateur de caoutchouc naturel, représentant plus de 90 % de la production mondiale totale. La production de caoutchouc naturel, en revanche, contribue à la déforestation dans le bassin amazonien et dans le monde, car les hévéas nécessitent un environnement tropical ou subtropical avec au moins 47 pouces de précipitations par an et sans gel.

Table des matières

Les fabricants de pneumatiques se tournent vers d’autres sources de caoutchouc pour résoudre la rareté du caoutchouc naturel. Dans ce blog, nous discuterons des qualités du caoutchouc naturel, des causes de sa rareté et de nouvelles alternatives présentant leurs avantages. 

Commençons!

Le caoutchouc naturel dans l'industrie du pneu

caoutchouc naturel est auto-renforçant par nature, avec une grande résistance mécanique et une légère flexibilité. Il présente cependant des contraintes de viscosité et d’autres inconvénients. Il doit subir des processus comme vulcanisation et en ajoutant un Noir de carbone charges pour le préparer à une utilisation dans la fabrication de pneus.

Qu'est-ce que le caoutchouc naturel ?

Le caoutchouc naturel du monde

Le caoutchouc naturel est constitué de longues chaînes polymères d’isoprène faiblement connectées. Lorsque les maillons sont séparés, ils se réunissent, ce qui donne l’élasticité du caoutchouc. Le caoutchouc naturel, contrairement aux caoutchoucs synthétiques, est fabriqué à partir de la sève de latex des hévéas (bien que d'autres plantes produisent également du latex, les hévéas produisent le plus de latex, représentant 99 % du caoutchouc naturel).

Pourquoi le caoutchouc naturel est-il préféré pour la fabrication de pneus ?

Le caoutchouc naturel est une matière première importante dans la fabrication des pneus et de nombreux autres produits : 73 % de la consommation mondiale de caoutchouc naturel est utilisée dans la production de pneus, ce qui représente 20 à 40 % du poids des pneus. (selon les segments).

Industrie de fabrication de pneus

Ses propriétés étonnantes le rendent unique et constituent également un choix important pour la fabrication de pneus. Le caoutchouc s'est sans aucun doute avéré être le meilleur choix, par exemple, pour la résistance des pneus ainsi que pour le support de charge du véhicule et la résistance des pneus. Certaines des meilleures propriétés sont les suivantes :

  1. Haute résistance à la traction: La résistance à la traction du caoutchouc naturel est très élevée. Il peut résister à des contraintes et des contraintes considérables grâce à sa résistance sans se casser ni se déformer.
  2. Bonne adhérence: Il adhère facilement à d'autres matériaux, ce qui le rend idéal pour une utilisation dans la fabrication de pneus, où différents composants doivent être liés ensemble.
  3. Résistance exceptionnelle à l’abrasion et à la déchirure: Le caoutchouc naturel est résistant aux coupures, aux déchirures, à l'usure, à la fatigue et à l'abrasion, ce qui le rend parfait pour une utilisation dans les bandes de roulement des pneus et autres composants sujets au frottement et à l'abrasion.
  4. Flexibilité: Le caoutchouc naturel est connu pour être le type de caoutchouc le plus flexible, ce qui le rend idéal pour une utilisation dans les flancs des pneus. De plus, il est également utilisé dans d’autres composants, en particulier ceux qui doivent être pliés et pliés. 
  5. Résistance à l'eau: Le caoutchouc naturel résiste à l'eau et à certains produits chimiques, ce qui le rend parfait pour une utilisation dans la production de pneus, où l'humidité et d'autres substances sont fréquemment exposées.
  6. Résistance chimique modérée: Le caoutchouc naturel offre une résistance chimique modeste. Cela le rend utile dans de nombreuses applications utiles.
  7. Durabilité: Le caoutchouc naturel offre une longue durée de vie aux pneus et une résistance à la déchirure et à l'usure. Par conséquent, cela en fait un excellent choix pour les bandes de roulement des pneus ainsi que pour d’autres composants susceptibles de subir des frottements et des abrasions.
  8. Résistance à l'abrasion: Le caoutchouc naturel offre une haute résistance à l’abrasion. Il contribue à prolonger la durée de vie du pneu et améliore ses performances globales sur route. 

Applications du caoutchouc naturel

Le caoutchouc naturel est utilisé dans des applications qui nécessitent une usure élevée et résistance à la chaleur. Vous pouvez également en trouver des applications techniques. Si vous creusez plus profondément, vous le trouverez dans les supports antivibratoires, les élastiques, les ressorts, les accouplements d'entraînement, les roulements et les adhésifs. Cela est dû à sa résistance et à sa compressibilité.

Environ 50 % du caoutchouc naturel est destiné à la production de pneus hautes performances destinés aux pneus pour voitures de sport, bus longue distance et avions en raison de sa solidité et de sa résistance à la chaleur exceptionnelles. D'autres applications telles que des tuyaux, des pièces de véhicules, des matelas en mousse et des boîtiers de batterie en sont également fabriquées.

supports antivibratoires

En raison de ses caractéristiques collantes, le caoutchouc naturel se trouve normalement dans les ciments de caoutchouc et les matériaux de stabilisation des sols utilisés autour des nouvelles routes.

On sait également que le caoutchouc brut est utilisé dans les adhésifs et les semelles de chaussures, pas nécessairement, mais occasionnellement. De plus, environ 10 % du latex récolté sur les arbres est simplement réduit à 60 % de solution de caoutchouc pour fabriquer des produits tels que des gants en latex ou pour être utilisé comme revêtement.

Facteurs contribuant à la rareté du caoutchouc naturel

En raison du changement climatique et des maladies chroniques des hévéas dans le monde, l'industrie automobile est confrontée à une pénurie de caoutchouc naturel. De nombreux scientifiques estiment que le caoutchouc naturel ne sera plus utilisé dans les industries spécialisées dans les années à venir. Voici quelques-uns des autres facteurs à l’origine de la rareté du caoutchouc naturel :

1. Défis environnementaux

Les pneus sont des éléments essentiels des voitures car ils supportent le poids et les mouvements du véhicule tout en offrant suffisamment de traction, de sécurité, de confort, de durabilité, de précision de direction et d'efficacité énergétique. Cependant, les émissions de gaz à effet de serre et d’autres polluants, combinées à l’utilisation de ressources non renouvelables lors de la fabrication et de l’utilisation des pneus, ont exacerbé le réchauffement climatique et provoqué une dégradation de l’environnement.

Ces problèmes nuisent à l’équilibre écologique de l’environnement. Selon des études, l'ensemble de l'industrie automobile est responsable d'environ 40% de la pollution mondiale, la fabrication et l'utilisation de pneumatiques représentant 20 à 30 % de ce total.

Les fabricants de pneus du monde entier ont mis en œuvre diverses mesures pour réduire l'impact de leur industrie sur l'environnement naturel. Ces mesures visent à atteindre l’objectif ultime de neutralité carbone, qui comprend principalement la réduction de la consommation de matières premières, la diminution du poids des pneus et l’augmentation de l’utilisation de ressources naturelles et renouvelables.

Pneus en caoutchouc

2. Dynamique géopolitique et commerciale

La pénurie de caoutchouc naturel est une question complexe qui implique de nombreux aspects, notamment la dynamique géopolitique et commerciale. Les pénuries de main-d'œuvre et les inquiétudes des compagnies maritimes causées par l'épidémie ont contribué à une pénurie d'approvisionnement en caoutchouc naturel dans de nombreux pays d'Asie du Sud-Est où le caoutchouc naturel est produit.

Un cartel mondial du caoutchouc a entraîné des prix imprévisibles et une appauvrissement des producteurs. La production de caoutchouc naturel a diminué en raison de la volatilité accrue des prix mondiaux du caoutchouc et d’une longue période de prix bas.

Plusieurs caractéristiques des marchés des ressources naturelles les rendent particulièrement vulnérables à diverses formes de pouvoir de marché. Les ressources naturelles sont souvent concentrées dans quelques pays, ce qui soulève des risques de collusion et entrave la création de marchés totalement concurrentiels.

L'économie mondiale dépend de l’Asie pour 90 % de son approvisionnement en caoutchoucet les États-Unis ont acheté à eux seuls pour 140 millions de dollars de caoutchouc naturel aux pays d’Asie du Sud-Est en mars 2021. Enfin, les dynamiques géopolitiques et commerciales contribuent largement à la pénurie de caoutchouc naturel, et il est essentiel de résoudre ces aspects pour garantir un approvisionnement durable uniquement en caoutchouc naturel.

3. Ramifications économiques

La science des plantations de caoutchouc naturel a un impact direct sur l’économie puisque des sociétés comme Michelin, le géant du caoutchouc, doivent maintenir leur approvisionnement et se convertir au caoutchouc 100 % naturel d’ici 2050.

En conséquence, les conséquences économiques de la pénurie de caoutchouc naturel sont graves, car le caoutchouc est utilisé dans plus de 40,000 XNUMX articles commerciaux, y compris des équipements de protection individuelle comme des gants et des boucles d'oreilles pour masques. Les pénuries de caoutchouc naturel pourraient entraîner un ralentissement de la demande mondiale de caoutchouc, qui devrait diminuer à 2.8% en 2023 après une reprise rapide entre 2021 et 2022.

Matériaux synthétiques courants utilisés dans la production de pneus

Voici quelques matériaux synthétiques couramment utilisés dans la production de pneus :

1. Caoutchouc styrène-butadiène (SBR)

Il s’agit de l’un des deux principaux polymères de caoutchouc synthétique utilisés dans la production de pneus. Il s’agit d’un copolymère styrène/butadiène utilisé en conjonction avec le caoutchouc naturel. Les caractéristiques physiques et chimiques du SBR ont un impact significatif sur les performances des composants individuels du pneu et, par conséquent, sur les performances globales du pneu, y compris sur des aspects tels que la résistance au roulement, l'usure et la traction.

2. Caoutchouc nitrile (NBR)

Il s'agit d'un copolymère acrylonitrile/butadiène de caoutchouc synthétique. Il est utilisé pour fabriquer des tuyaux de carburant, des joints et des joints, ainsi que dans le secteur des pneus. Le NBR résiste à l’huile, au carburant et à d’autres produits chimiques, ce qui en fait un excellent choix pour les applications de pneus.

3. Caoutchouc chloroprène(RC)

Il s'agit d'un polymère de caoutchouc synthétique qui ressemble au néoprène. Il résiste à la graisse, à la chaleur et à l’ozone, ce qui le rend idéal pour une utilisation dans les pneus. Les flancs des pneus et autres composants sont fabriqués à partir de CR.

4. Monomère éthylène-propylène-diène (EPDM)

Il s’agit d’un polymère de caoutchouc synthétique résistant à la chaleur, à l’ozone et aux intempéries. L'EPDM est utilisé pour fabriquer des flancs de pneus, des doublures intérieures et d'autres composants.

Explorer des matériaux alternatifs pour les pneus

Les fabricants de pneus étudient d’autres matériaux pour les rendre plus respectueux de l’environnement et plus durables. Les matériaux alternatifs recherchés comprennent :

1. Caoutchouc pissenlit (DR)

Caoutchouc pissenlit

Le caoutchouc pissenlit est une ressource renouvelable qui peut être utilisée à la place du caoutchouc synthétique. Il est fabriqué à partir des racines de la plante de pissenlit russe et fait l'objet de recherches chez les producteurs de pneus pour remplacer le caoutchouc ordinaire. Le pissenlit russe est une plante rustique capable de prospérer dans différents climats et types de sols, ce qui en fait une alternative viable aux hévéas typiques cultivés dans certaines régions. 

Les racines de la plante produisent un liquide laiteux qui peut être utilisé pour fabriquer du caoutchouc.. Pendant la Seconde Guerre mondiale, le pissenlit russe était utilisé comme source de caoutchouc. Cependant, la production de caoutchouc à partir de cette usine a cessé après la guerre. D’autre part, les chercheurs ont optimisé le pissenlit russe pour la production de caoutchouc à grande échelle.

3. Caoutchouc Guayule (GR)

Caoutchouc Guayule

Le caoutchouc Guayule est un autre matériau renouvelable faisant l’objet de recherches pour remplacer le caoutchouc ordinaire. Guayule (Parthénium argentatum) est une culture non alimentaire renouvelable originaire d'Amérique du Nord, qui prospère avec un minimum d'eau et sans avoir besoin de pesticides. Il offre un approvisionnement en caoutchouc naturel généré localement et de manière écologique. Bridgestone se développe en tant que source de production de caoutchouc naturel du buisson guayule trouvé dans le sud-ouest des États-Unis. 

La procédure guayule comprend :

  • Planter le buisson de guayule à partir de graines.
  • Arroser au minimum.
  • Gérer les mauvaises herbes pendant deux ans à mesure que les plantes mûrissent.

Les plantes sont ensuite coupées au ras du sol et mises en balles en cubes pesant de 750 à 800 livres. Ce processus est effectué deux fois sur quatre ans, après quoi les racines enfouies sont labourées et une culture différente est plantée. Au cours d'un processus en boucle fermée de 90 minutes, les balles sont broyées dans une bioraffinerie, produisant trois produits commercialement viables. Il comprend du caoutchouc naturel hypoallergénique, de la résine (utilisée dans les revêtements, les encres et les adhésifs) et de la bagasse (utilisée pour les biocarburants et les produits chimiques d'origine biologique).

3. Gomme Eucommia Ulmoides (EUG)

Gomme Eucommia Ulmoides

Gomme d'Eucommia ulmoides est une substance naturelle semblable au caoutchouc provenant de l'écorce de l'arbre Eucommia ulmoides. Des recherches sont en cours pour remplacer le caoutchouc synthétique. L'arbre Eucommia ulmoides est endémique de Chine et est réputé pour ses bienfaits thérapeutiques. L'écorce de l'arbre contient un produit chimique qui peut être transformé en un matériau semblable au caoutchouc. L'EUG est étudié comme alternative possible au caoutchouc synthétique provenant du pétrole et ne constitue pas une ressource durable.

L'EUG possède une bonne dualité caoutchouc-plastique et possède un large éventail d'applications dans les secteurs de la biomédecine, du textile, de l'aérospatiale et d'autres secteurs. Étant donné que l'EUG offre des propriétés tribologiques supérieures, il constitue une alternative viable au caoutchouc naturel (NR) dans les applications de pneus d'avion.

Les chercheurs ont créé un élastomère de gomme Eucommia ulmoides modifié à la thiazolidinedione, doté d'une élasticité et de capacités de mémoire de forme accrues. L'EUG modifié pourrait devenir un bon élastomère résistant avec une résistance, un allongement et une ténacité élevés ou un caoutchouc unique en modifiant l'alimentation du TAD.

Avantages de l'utilisation de nouveaux matériaux dans les pneus

Les nouveaux matériaux utilisés dans les pneus peuvent apporter plusieurs avantages, notamment des économies de coûts et la durabilité environnementale. Voici quelques-uns des avantages de l’utilisation de nouveaux matériaux dans les pneus :

Pneu d `auto

1. Économies de coûts

De nouveaux matériaux peuvent remplacer le caoutchouc naturel coûteux. Cela peut en outre entraîner des économies pour les fabricants de pneus, car ils créent des matériaux plus durables pour fabriquer un pneu.

2. Durabilité environnementale

Les pneus verts fabriqués à partir de nouveaux matériaux peuvent contribuer à relever les défis environnementaux croissants d'aujourd'hui. Les pneus durables sont créés avec des matériaux respectueux de l'environnement et des procédures de fabrication à faibles émissions.

Ils utilisent fréquemment des matériaux recyclés ou renouvelables, tels que le caoutchouc naturel, les bio-huiles, les pneus recyclés et les bouteilles en plastique recyclées. Cette méthode favorise une économie circulaire en réduisant la dépendance aux ressources non renouvelables.

3. Efficacité énergétique améliorée

Les pneus durables ont une résistance au roulement réduite, permettant des économies de carburant. Cela peut minimiser la consommation d’énergie et de carburant, ainsi que les émissions de gaz à effet de serre.

4. Émissions réduites

Lorsqu'ils sont utilisés, les pneus écologiques émettent moins d'émissions dangereuses que les pneus standards. L'huile de soja, par exemple, garantit que le composé de caoutchouc du pneu reste malléable à différentes températures tout en contribuant à réduire la quantité de matériaux à base de pétrole nécessaire à la production des pneus.

Pour offrir un haut niveau d'adhérence, une silice de haute qualité fabriquée à partir de résidus de balles de riz, un sous-produit de la fabrication du riz, est également utilisée dans le pneu. De plus, le polyester issu de bouteilles en plastique recyclées est converti en produits chimiques de base pour être utilisé comme polyester de qualité technique dans les câbles de pneus.

5. Durée de vie prolongée des pneus

Les pneus rechapés sont moins chers et fonctionnent aussi bien que les pneus neufs, ce qui en fait une option de remplacement de pneu efficace et rentable. En réutilisant le caoutchouc recyclé et en prolongeant la durée de vie de matériaux importants, le rechapage des pneus minimise les déchets et offre des avantages environnementaux.

Conclusion

En raison du faible coût de la main d’œuvre nécessaire à la culture et à l’entaille des arbres, le caoutchouc est une matière première relativement économique depuis des décennies. Toutefois, l’industrie du caoutchouc ne semble pas se développer. Pour remédier à la pénurie de caoutchouc naturel, les fabricants doivent étudier de nouvelles alternatives et travailler sur d’autres matériaux.

Ce blog fournit des informations sur les alternatives au caoutchouc naturel et sur la manière dont ces matériaux peuvent contribuer à la fabrication de pneus. Alors, soyez prêt à faire face au problème, et si vous avez besoin de nouveaux matériaux et solutions en caoutchouc pour votre prochain projet, Hongju est prêt à répondre à vos besoins.

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Je suis le fondateur de Hongju Silicone. Je suis dans ce domaine depuis plus de deux décennies. Si vous recherchez des produits en caoutchouc de silicone sur mesure, n'hésitez pas à me poser des questions.

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