Ce Manuel de conception de joints de porte d’Elasto Proxy fournit aux ingénieurs un aperçu de six facteurs à prendre en compte lors de la conception de joints de porte pour n’importe quelle industrie.
Que vous ayez besoin de joints pour des équipements mobiles, des fours, des presses d’enduction de tablettes, des génératrices ou des boîtiers électroniques, vous trouverez ce dont vous avez besoin pour commencer.
Lorsque vous tenez compte de ces six facteurs ci-dessous, nous vous invitons à nous contacter pour parler de votre application spécifique.
#1 Sélection des matériaux
La plupart des joints de porte sont faits en caoutchouc éponge de densité moyenne. Le composé ou le type de caoutchouc doit pouvoir résister à l’environnement pour assurer une étanchéité fiable et à long terme. Chez Elasto Proxy, nous utilisons un acronyme appelé MTAP pour décrire les quatre facteurs dont vous devez tenir compte:
- Le médium (M) qui fait référence au contact avec l’eau, les carburants, les produits chimiques, les nettoyants et d’autres substances.
- La température (T) qui fait référence à la fois à la gamme de températures et à la température de service.
- L’application (A) qui décrit les brides, les attaches, les charnières et d’autres caractéristiques de la porte.
- La pression (P) qui est la quantité et la durée de pression sur le joint lorsque la porte est fermée.
Pour les portes d’équipements mobiles, l’EPDM (les élastomères) et le TPE (élastomères thermoplastiques) sont des composés couramment utilisés. Les deux sont résistants aux intempéries, mais l’EPDM coûte moins cher tandis que le TPE est recyclable et garantit des tolérances plus strictes. Les portes des fours utilisent des joints en silicone tandis que les joints de porte des presses à tablettes utilisent du fluorosilicone à la place. Ce ne sont que quelques exemples parmi d’autres.
Étant donné que la plupart des conceptions de joints d’étanchéité de porte spécifient un caoutchouc de densité moyenne, le duromètre n’est pas aussi dur qu’une rondelle de hockey ou aussi doux qu’une gomme à crayon. Au lieu de cela, le duromètre se situe quelque part entre les deux pour soutenir la compression sans jeu de compression, ou compression rémanente, c’est-a-dire l’échec d’un joint à “rebondir” lorsque la porte est ouverte.
Le caoutchouc éponge dans un joint de porte a une structure cellulaire avec des cellules ouvertes qui permettent le passage de l’air et de l’eau, ou des cellules fermées qui ne le permettent pas. Des joints avec résistance aux flammes ou au blindage électromagnétique (RFI-EMI) sont parfois nécessaires aussi. Comme nous le verrons, la forme et les dimensions d’un joint de porte affectent aussi les performances.
Avant de poursuivre, voici quelques questions à poser et à répondre:
- Quels sont les médias (M)?
- Quelle est la température (T)?
- Quelle est l’application (A)?
- Quelle est la pression (P)?
- De quel composé avez-vous besoin?
- De quel duromètre avez-vous besoin?
- Avec du caoutchouc éponge, avez-vous besoin de cellules ouvertes ou fermées?
#2 Taille de l’écart
Les joints de porte ont besoin d’un bourrelet suffisamment grand pour combler l’écart entre la porte et son cadre. Ce bourrelet doit alors comprimer suffisamment pour que la porte se ferme et se scelle. La taille de l’écart peut varier entre les quatre coins ou bordures d’une porte. Vous devrez donc prendre quelques mesures et effectuer ce calcul.
Taille moyenne de l’écart + pourcentage de compression = taille du bourrelet
Tout d’abord, il faut calculer la taille moyenne de l’écart. Un moyen facile de le faire est de placer de l’argile à modeler dans chaque coin, puis de fermer la porte. Ensuite, il faut insérer des étriers dans l’argile et enregistrer la mesure pour chacun des quatre coins. Puis il faut additionner ces chiffres et diviser par quatre pour obtenir la moyenne.
Ensuite, il faut appliquer un pourcentage de compression situé entre 25% et 50%. C’est la pression que vous voulez exercer sur le joint de porte à comprimer. Il ne faut pas appliquer plus de 50% car une compression excessive du bourrelet ne créera pas une meilleure étanchéité et peut provoquer un jeu de compression, ou une compression rémanante. Si vous avez besoin d’un caoutchouc plus compressible, il faut plutôt utiliser un matériau plus doux.
En conclusion, voici quelques questions clés à poser et à répondre:
- Quelle est la taille moyenne de l’écart?
- Quel est le pourcentage de compression?
- Sur la base de ces informations, quelle est la taille de bourrelet dont vous avez besoin?
#3 Charnières
La position et la conception des charnières affectent aussi la conception du joint de porte. Les joints se compressent davantage du côté de la charnière car la pression y est plus importante. Pour de meilleurs résultats, concevez les plaques de charnière de manière à ce qu’elles soient plus tolérantes et n’exercent pas de pression excessive sur le joint. Cela peut nécessiter une refonte de la plaque de charnière.
Les symptômes de plaques de charnière mal conçues incluent un aplatissement du joint de porte du côté de la charnière et un écart d’espace du côté du verrou. La solution peut nécessiter de déplacer le panneau de porte vers l’extérieur sur le côté de la charnière pour soutenir la compression correcte. L’objectif est d’obtenir une compression uniforme sur tout le cadre.
La conception et la position du système de verrouillage et la suspension de la porte elle-même sont aussi des sources potentielles de défaillance du joint. Les verrous et charnières mal alignés, les défauts de fabrication ou les erreurs d’assemblage peuvent tous créer des zones avec une force d’étanchéité inadéquate pouvant entraîner des fuites.
Pour les charnières, voici quelques questions à poser et à répondre:
- Vos plaques de charnières actuelles exercent-elles trop de pression sur le joint?
- Quelle est la position des charnières et du système de verrouillage?
- Vos joints actuels ont-ils des zones avec une force de compression inégale ou inadéquate?
#4 Angles des coins
Les concepteurs de joints de porte doivent aussi tenir compte du type d’angles (le cas échéant) qui sont nécessaires. Certains joints ont des angles avec une épissure ou un joint à 90°. Ces joints sont visuellement attrayants mais nécessitent quatre épissures individuelles, ce qui augmente les coûts. C’est pourquoi certains ingénieurs spécifient un joint sans fin avec une seule épissure bout à bout.
Les joints arrondis ou rayonnés nécessitent moins d’épissures mais posent des problèmes supplémentaires. En règle générale, un rayon de courbure plus petit nécessite un joint plus petit. Si vous utilisez un petit rayon avec un grand joint, un pli peut se produire et provoquer une fuite du joint. Lorsque le rayon sur un joint de porte est trop serré, les angles ou coins du joint ont tendance à “ressortir”.
Un matériau de joint plus flexible peut prendre en charge un rayon de courbure plus petit, mais vous devrez l’équilibrer par rapport à tous les autres facteurs de sélection du matériau. Si vous n’êtes pas sûr du rayon de courbure dont vous avez besoin il faut déterminer la distance minimale entre le point central et le bord où le joint doit se courber.
Enfin, n’oubliez pas que les joints de garniture à bourrelet – un choix courant dans la conception des joints de porte – nécessitent des coins arrondis. Le moulage est la seule technique de collage qui peut créer ces coins et il est aussi recommandé pour les joints à coins carrés qui seront étirés ou tirés. Pour les coins carrés, vous pouvez aussi utiliser les méthodes suivantes:
- L’épissage à chaud utilise la chaleur, la pression et une épissure en film PE (filme polyéthylène) fin.
- La vulcanisation utilise la chaleur, la pression et du caoutchouc non durci.
- Le collage à froid est un processus manuel qui est effectué avec une brosse et un adhésif ou de la colle.
En ce qui concerne les coins, voici quelques questions à poser et à répondre:
- Avez-vous besoin de coins à 90° ou de joints arrondis?
- Pour les joints arrondis, quel est le rayon de courbure minimum?
- Votre joint est-il trop grand pour supporter un petit rayon de courbure?
- De quelle méthode de collage ou d’épissage avez-vous besoin?
#5 Fixation
Il y a plusieurs façons pour fixer ou attacher les joints de porte. L’utilisation d’un support adhésif est populaire car elle prend en charge l’installation par pelage et collage. Des surfaces propres sont cependant nécessaires. Chez Elasto Proxy, nous utilisons un système de ruban adhésif à haute adhérence (HATS) ou nous pouvons appliquer un ruban adhésif sensible à la pression (PSA).
La fixation peut aussi être réalisée en poussant le joint sur une bride qui maintient le joint en place. Les jeux de canaux peuvent être utilisés à la place des joints clipsables. Le joint est comme un arbre de Noël qui, une fois poussé dans le canal, a des branches inversées qui s’auto-agrippent et maintiennent le joint en place.
Les joints à points de contact surélevés empêchent l’eau de passer entre le joint et la surface de la porte. Par exemple, un joint en forme de D avec deux petites “oreilles” a un total de trois points de contact pour une meilleure étanchéité. La conception du joint de porte peut aussi supporter une force de contact plus élevée si la pression entrante augmente.
Voici quelques questions à poser et à répondre sur la fixation:
- Avez-vous besoin de joints scellés?
- Ou allez-vous simplement pousser le joint sur la bride à la place?
- Avez-vous besoin de jeux de canaux, de joints clipsables ou de joints auto-agrippants?
- Serait-il utile d’avoir des joints de porte avec des caractéristiques spéciales comme des “oreilles”?
#6 Installation
Finalement, les ingénieurs doivent prendre en compte la relation entre la conception et l’installation du joint de porte. Si un installateur commence dans un coin et tire le caoutchouc vers un autre coin, vous pourriez entendre des plaintes disant que le joint est trop gros. Mais ce n’est pas le cas. Le caoutchouc est élastique et peut être trop tendu.
La bonne façon d’installer un joint de porte est d’utiliser deux coins et de se rencontrer au milieu. Avec de grandes surfaces, installez chaque extrémité d’un joint dans les coins, et puis au centre. Ensuite, terminez le travail en installant le joint des coins jusqu’au point central.
Si vous devez repositionner un joint d’étanchéité HATS, vous pourrez peut-être le faire une fois (ou deux fois si vous avez de la chance) car les liens sont si forts. Pour de meilleurs résultats, installez ces joints dans un bâtiment à température contrôlée plutôt que sur le terrain, où la température et l’humidité peuvent affecter le durcissement.
Parfois, lors de l’installation du joint, les travailleurs utilisent les mauvais outils (comme des tournevis ou des maillets en bois) qui peuvent endommager le caoutchouc. Avec des joints scellés, un rouleau en plastique peut appliquer une pression en toute sécurité sur la face du joint. Le durcissement PSA est instantané, mais le durcissement HATS prend 24 heures dans les bonnes conditions.
Voici quelques questions à poser et à répondre concernant l’installation:
- Qui installera les joints et quel type de formation recevront-ils?
- Comment allez-vous vérifier le gaspillage provenant d’une mauvaise installation et prendre ensuite des mesures correctives?
- Où allez-vous installer les joints pour optimiser l’adhérence?
Conception de joints de porte et joints finis
L’achat de joints finis auprès d’un fabricant expérimenté comme Elasto Proxy peut vous faire économiser temps et argent. Nos fournisseurs de solutions peuvent vous aider dans la sélection des matériaux, les calculs de taille des espaces et les considérations de conception qui incluent tout, des charnières et des coins jusqu’à la fixation et à l’installation.
Les joints préfabriqués peuvent aussi vous aider à arrêter les déplacements inutiles et à favoriser la distanciation physique pendant COVID-19. Vous pouvez aussi combiner une fabrication sur mesure hautement efficace avec des services à valeur ajoutée tels que la mise en kit et l’emballage d’assemblages.
Êtes-vous prêt à en savoir davantage? Contactez Elasto Proxy.