La problématique ?
Dans le cadre de son activité de production de chaufferies industrielles, l’un de nos clients rencontre actuellement un litige avec son fournisseur, suite à une erreur d’étiquetage sur des vannes équipées de manchettes.
Afin de lever tout doute sur la conformité des matériaux reçus, il souhaite confirmer que les joints à l'intérieur des vannes sont bien en FKM (fluoroélastomère) — un matériau reconnu pour sa grande résistance chimique et thermique — et non en EPDM (Éthylène-Propylène-Diène Monomère), plus adapté à des environnements aqueux ou moins agressifs, comme l’indiquait l’étiquette.
Afin de mener à bien cette étude, FILAB a développé une démarche analytique par Spectrométrie Infrarouge à Transformée de Fourier (IRTF), une technique d’analyse chimique permettant d’identifier la structure moléculaire de nombreux matériaux, notamment pour l'étude des polymères.
Déterminer la composition physico-chimique du joint de la manchette de vanne
Objectif :
Cette étape vise à confirmer que la vanne et le joint qui la compose ont bien les caractéristiques nécessaires pour transporter le fluide qui transite dans cette vanne, à savoir un gaz synthétique issu de la carbonisation du bois, un mélange complexe contenant notamment des composés corrosifs et volatils.
L’autre intérêt de cette étude est de vérifier que le joint n'a pas subi de dégradation lors de son utilisation.
Démarche :
Pour cette étude, la technique utilisée est la Spectroscopie Infra-Rouge à Transformée de Fourier (IR-TF) entre 4000 et 400 cm-1. Cette technique consiste à soumettre l’échantillon à un rayonnement infrarouge : chaque type de liaison chimique absorbe une longueur d’onde spécifique, ce qui permet d’obtenir une véritable « empreinte chimique » du matériau.
Avec cette technique analytique, l’identification du matériau se fait en deux temps.
Les pics caractéristiques sont extraits pour rechercher les liaisons correspondantes dans des tables de références. Le spectre continu est ensuite comparé à une base de données spectrale qui permet de déterminer la nature du matériau avec précision, via des calculs de correspondance maximale.
En parallèle, l'analyse par IRTF nous a permis de vérifier une éventuelle dégradation anormale du joint par comparaison d’échantillons utilisés.
Etude comparative des deux joints - étude de conformité
L’analyse spectroscopique réalisée sur l’échantillon met en évidence plusieurs bandes d’absorption caractéristiques, notamment l’élongation des liaisons C-F et C-C (entre 1393 et 1080 cm⁻¹), les vibrations de type CF et CH (entre 829 et 720 cm⁻¹), ainsi que les déformations des groupements CF₂ (vers 634 et 607 cm⁻¹).
Ces signaux sont caractéristiques d’un élastomère fluoré. L’ensemble des résultats permet ainsi de conclure que le joint analysé est constitué d’un matériau de type FKM (fluoroélastomère), couramment utilisé pour ses propriétés de résistance chimique et thermique.
Comparaison du Spectre IRTF de l’échantillon client (bleu) et d’une référence type « FKM » (noir).
De plus, pour évaluer une éventuelle dégradation anormale, une comparaison a été effectuée entre des échantillons de joints en service et des échantillons neufs. Les résultats montrent que le joint utilisé conserve les mêmes caractéristiques chimiques que le joint neuf : aucune altération ou dégradation du matériau n’a été détectée.
Conclusion de l'étude comparative
Grâce à l’analyse réalisée par Spectroscopie Infrarouge à Transformée de Fourier (IRTF), nos équipes ont pu confirmer la nature exacte du polymère constituant les joints : il s’agissait bien d’un FKM (fluoroélastomère) et non d’un EPDM, comme le laissait penser l’étiquetage du fournisseur.
Cette identification précise a permis de lever tout doute sur la conformité des pièces et d’écarter l’hypothèse d’une erreur de matériau.
La comparaison entre joints neufs et joints utilisés a, par ailleurs, montré aucune dégradation chimique significative : le matériau a conservé toutes ses propriétés dans le temps.
Notre client a pu poursuivre sereinement sa production, sans impact sur la sécurité ni sur les performances de ses installations.
Une étude qui illustre parfaitement comment la caractérisation des matériaux permet, au-delà du simple contrôle, de sécuriser une activité industrielle et de préserver la confiance entre partenaires.
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La spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) permet de distinguer un joint en FKM d’un joint en EPDM à partir de sa signature chimique. Le laboratoire analyse les bandes d’absorption du matériau et compare son spectre à des références pour identifier la famille d’élastomère. Découvrir l’analyse IRTF.
Un FKM présente des bandes d’absorption caractéristiques d’un élastomère fluoré, notamment associées aux liaisons carbone-fluor et aux groupements CF₂. L’identification repose sur l’ensemble du spectre infrarouge et sa comparaison avec une référence connue, afin de conforter l’attribution à un matériau de type FKM.
La comparaison des spectres IRTF d’un joint neuf et d’un joint en service permet de rechercher une évolution de sa structure chimique. Dans l’étude présentée par FILAB, aucune modification chimique significative n’a été mise en évidence entre les échantillons comparés. Ce résultat concerne les caractéristiques accessibles à cette analyse.
L’étude a confirmé que les joints analysés étaient constitués de FKM, malgré un étiquetage laissant supposer de l’EPDM. La comparaison des joints neufs et utilisés n’a également révélé aucune dégradation chimique significative. Ces résultats ont apporté au client des éléments objectifs pour clarifier l’écart d’étiquetage avec son fournisseur.
La vérification de la compatibilité d’un joint repose sur la nature du matériau, la composition du fluide et les conditions d’exposition, notamment la température et la durée de contact. L’identification du polymère peut être complétée par des essais représentatifs de l’utilisation pour rechercher d’éventuelles altérations. Comprendre la compatibilité matière/fluide.
Laboratoire d’analyses et d’expertises spécialisé pour les industriels
