Les véhicules sont constitués de milliers de joints qui doivent rester étanches sur une plage de températures de plus de 300 °C, soumis à des vibrations continues et en contact avec le sel de déneigement, les rayons ultraviolets, l’huile et le carburant. Les défaillances d’étanchéité restent l’une des causes les plus courantes de réclamations au titre de la garantie, et bon nombre d’entre elles trouvent leur origine dans une spécification héritée plutôt que définie. Le caoutchouc silicone est devenu l’un des élastomères les plus couramment spécifiés pour ces joints, non pas parce qu’il s’agit du caoutchouc le moins cher du marché, mais parce que sa plage de performances couvre des conditions dans lesquelles la plupart des alternatives échouent.
Les joints en silicone pour l'automobile sont des composants d'étanchéité en élastomère moulés ou extrudés à partir de caoutchouc silicone, également désigné sous le nom de VMQ. Ils sont utilisés dans trois zones distinctes du véhicule : l'étanchéité extérieure contre les intempéries, l'eau et les rayons ultraviolets ; l'étanchéité du compartiment moteur contre la chaleur, les cycles thermiques et le contact avec les fluides ; et l'étanchéité de la chaîne cinématique au niveau des boîtes de vitesses, des essieux et des moteurs électriques. Le silicone est choisi lorsque la plage de températures, la résistance aux intempéries ou les propriétés diélectriques d'autres caoutchoucs ne sont pas suffisantes, et un fabricant de joints en silicone fabrique ces pièces sous forme de joints moulés, de profilés extrudés, de joints toriques, de joints d'étanchéité, de produits d'étanchéité et d'ensembles surmoulés.
Ces trois zones imposent des exigences différentes au même polymère de base.
Que sont les joints en silicone pour l'automobile ?
Les joints en silicone pour l'automobile sont des composants d'étanchéité fabriqués à partir de caoutchouc silicone, un élastomère synthétique dont la chaîne principale est constituée de silicium et d'oxygène, contrairement à la chaîne principale carbone-carbone de la plupart des autres caoutchoucs. Cette structure confère à ce matériau les propriétés recherchées par les ingénieurs : une flexibilité allant d'environ -60 °C à 250 °C, une résistance à la dégradation par l'ozone et les rayons ultraviolets, une reprise de compression prévisible et une rigidité diélectrique élevée. Ces pièces se présentent sous différentes formes, notamment des joints moulés, des bandes et profilés extrudés, des joints toriques, des joints plats, des mastics vulcanisables à température ambiante et des assemblages surmoulés.
Le silicone se situe dans le haut de la fourchette de températures et parmi les meilleurs en matière de résistance aux intempéries, tout en présentant des limites en termes de résistance mécanique et de résistance aux fluides. Ce compromis doit figurer dans le cahier des charges, et non dans le bon de commande.
Le silicone par rapport aux autres élastomères automobiles
Quatre élastomères répondent à la plupart des spécifications en matière d'étanchéité dans le secteur automobile, et ils ne sont pas interchangeables.
| Biens immobiliers | Silicone (VMQ) | EPDM | NBR | FKM |
| Plage de températures de fonctionnement | de -60 à 250 °C | de -50 à 150 °C | de -30 à 100 °C | de -20 à 200 °C |
| Résistance aux intempéries, à l'ozone et aux rayons UV | Excellent | Excellent | Pauvre | Bien |
| Résistance à l'huile moteur et au carburant | Juste | Pauvre | Excellent | Excellent |
| Rigidité diélectrique | Excellent | Bien | Juste | Bien |
| Résistance à la traction et à la déchirure | Faible à modéré | Élevé | Élevé | Modéré |
| Coût relatif des matériaux | Élevé | Faible | Faible | Très élevé |
| Utilisation typique sur un véhicule | Joints extérieurs et joints de moteur à chaud | Joints d'étanchéité pour portes et fenêtres | Joints du circuit de carburant et d'huile | Système d'alimentation en carburant et joints d'étanchéité pour huile chaude |
En réalité, le silicone s'impose en matière de résistance à la température, aux intempéries et d'isolation électrique, mais s'avère moins performant en cas d'immersion dans l'huile ou le carburant. Le contact continu avec des fluides hydrocarbonés chauds est généralement confié au NBR, au HNBR ou au FKM, tandis que le silicone est utilisé pour les joints soumis principalement à la chaleur, au rayonnement solaire, à l’ozone ou à des contraintes électriques. Une spécification qui ne tient pas compte de cette distinction se traduit généralement par un joint gonflé.
À quoi sert le silicone automobile ?
La réponse ne se limite pas aux joints d'étanchéité. Les joints en caoutchouc silicone se présentent sous les formes suivantes :
Pourquoi le silicone est-il utilisé dans les véhicules ?
La chaîne principale silicium-oxygène est plus stable thermiquement qu’une chaîne principale en carbone, ce qui permet d’obtenir une large plage de fonctionnement. Il en résulte quatre avantages : une flexibilité à basse température qui empêche le joint de se déformer de manière permanente dans un climat froid ; une stabilité face à l’ozone et aux rayons ultraviolets, grâce à laquelle les pièces extérieures ne se fissurent pas et ne se farinent pas ; une reprise après compression qui permet à un joint comprimé pendant une décennie de continuer à exercer une pression contre sa surface d’appui ; et une rigidité diélectrique qui permet à ce même matériau d’assurer à la fois l’isolation et l’étanchéité.
Joints extérieurs en silicone : protection contre les intempéries, l'eau et les rayons UV
Les joints extérieurs en silicone protègent les raccords exposés à la pluie, à la neige, aux projections de la route, à l'ozone et au rayonnement solaire direct pendant toute la durée de vie du véhicule ; leur principal mode de défaillance est le vieillissement dû aux conditions environnementales plutôt que l'usure mécanique. Le silicone résiste mieux à ce vieillissement que tout autre élastomère standard, c'est pourquoi il est prescrit dans les cas où une fissuration, un durcissement ou un changement de couleur entraînerait une fuite visible ou un défaut esthétique.
Emplacements des joints extérieurs sur un véhicule
| Emplacement extérieur | Forme typique d'un joint d'étanchéité | Pourquoi le silicone est-il prescrit ? |
| Périmètre du pare-brise et balai d'essuie-glace | Profilé extrudé, lame moulée | Exposition aux rayons UV et à l'ozone, variations de température |
| Ouvertures de portes et de fenêtres | Profilé creux extrudé | Récupération de la compression au fil des cycles d'ouverture |
| Coque à bagages et hayon | Bande extrudée, angles moulés | Résistance à la pénétration d'eau au niveau des joints d'angle |
| Boîtiers de lampes et de capteurs | Joint moulé, œillet d'étanchéité | Étanchéité et isolation diélectrique |
| Couvercles pour ports de recharge et composants haute tension | Joint moulé | Exigences diélectriques et résistance aux intempéries |
Les balais d'essuie-glace illustrent bien le boîtier extérieur, car cette pièce fait à la fois office de joint d'étanchéité et d'élément de contact mobile. Balais d'essuie-glace en silicone pour voiture bénéficient de la même souplesse à basse température et de la même résistance à l'ozone qui assurent l'étanchéité d'un profilé statique.
Pourquoi le silicone est-il plus performant que les autres caoutchoucs en extérieur ?
L'EPDM est le matériau le plus utilisé dans l'industrie pour les joints d'étanchéité extérieurs, et il doit cette position à son coût et à sa bonne résistance aux intempéries. Trois conditions justifient le choix du silicone : une plage de températures dépassant les limites de l’EPDM, une exigence de couleur excluant les composés à base de noir de carbone, et des joints où un seul élément doit à la fois assurer l’étanchéité et l’isolation. Le silicone ne nécessitant pas de charge de noir de carbone pour assurer sa stabilité aux UV, les joints de couleur claire et translucides conservent également leur stabilité.
Infiltrations d'eau et étanchéité des raccords
Les raccords électriques extérieurs constituent généralement le maillon faible d'une stratégie de protection contre les infiltrations d'eau. Un connecteur qui assure l'étanchéité au niveau de son boîtier, mais pas autour de ses conducteurs, laisse toujours passer l'humidité le long du câble. Les joints d'étanchéité en silicone, les passe-câbles et les manchons bouchent cette voie tout en isolant le circuit.
Joints en silicone pour le compartiment moteur : résistance à la chaleur, à l'huile et aux fluides
Les joints en silicone du compartiment moteur sont soumis aux combinaisons de contraintes les plus exigeantes du véhicule : chaleur rayonnante et conduite, cycles thermiques rapides, vibrations et exposition à l'huile, au liquide de refroidissement et aux gaz de fuite. La plage de températures et la capacité de reprise après compression du silicone conviennent à ces joints, mais c'est au niveau du contact avec les fluides que le choix devient conditionnel, car la résistance aux hydrocarbures chauds n'est que modérée.
Zones à haute température et points de défaillance des joints d'étanchéité
Les températures sous le capot varient d'un ordre de grandeur d'un endroit à l'autre du compartiment.
| Zone | Exposition approximative | Conséquences en matière d'étanchéité |
| Couvercle de soupapes et culasse | Chaleur intense et prolongée | Résistance à l'huile et stabilité thermique |
| Carter d'huile et carter de distribution | Fonctionnement en contact avec l'huile | Récupération après déformation rémanente sous charge d'un boulon |
| Boîtier de thermostat et pompe à eau | Contact avec le liquide de refroidissement et cycles de fonctionnement | Résistance aux fluides de refroidissement et à la température combinées |
| Turbocompresseur et circuit d'admission d'air de suralimentation | Températures maximales les plus élevées | Nécessite un matériau résistant aux hautes températures |
| Bougies d'allumage et capuchons d'allumage | Chaleur et tension | Rigidité diélectrique et résistance thermique |
Ici, les joints tombent rarement en panne pour une seule raison : la chaleur provoque le vieillissement du composé, la déformation rémanente sous compression réduit la force d'étanchéité, et les vibrations finissent par créer une brèche qui était auparavant minime.
Mastics silicone et RTV vs joints prédécoupés
Il n'existe pas de réponse unique à la question de savoir quel produit d'étanchéité est le mieux adapté à un moteur, car un joint en silicone destiné à des applications automobiles doit s'adapter à la conception du raccord plutôt qu'à la catégorie de produit. Les joints moulés sur place en silicone vulcanisable à température ambiante constituent la norme d'usine pour de nombreux raccords modernes, tandis que d'autres nécessitent l'utilisation d'un joint prédécoupé.
Utilisez un joint en silicone moulé sur place lorsque le fabricant le recommande, généralement :
- Carter d'huile et couvercles de carter d'huile sur des surfaces moulées
- Couvercles de soupapes dont les surfaces d'étanchéité sont droites et en bon état
- Couvercles de distribution et carters de pompe à eau
- Boîtiers de thermostat et autres petites surfaces d'étanchéité simples similaires
Utilisez un joint prédécoupé ou multicouche, sans le remplacer par un produit d'étanchéité, sur :
- Les joints de culasse, qui doivent résister à la pression de combustion
- Raccords de collecteur d'échappement, soumis à la température des gaz de combustion
- Raccords de collecteur d'admission assurant à la fois l'étanchéité des circuits de dépression, de liquide de refroidissement et d'air
Il en découle deux contraintes. Le mastic silicone appliqué sur un joint relié au système de ventilation du carter doit être de type à durcissement neutre et compatible avec les capteurs, car les vapeurs dégagées par une formulation à durcissement acide peuvent migrer vers le capteur d’oxygène et l’endommager. Un joint moulé sur place nécessite également près de 24 heures à température ambiante pour durcir. La géométrie du joint, sa dureté et le choix du composé sont abordés dans le silicone seal specification guide.
Limites de compatibilité du silicone avec les fluides dans le compartiment moteur
C'est là que le silicone est souvent surestimé. Le caoutchouc silicone offre des performances correctes face à l'huile moteur, mais gonfle sensiblement dans certains fluides hydrocarbonés et solvants aromatiques. Lorsqu'un joint est immergé dans de l'huile chaude ou du carburant dans des conditions normales d'utilisation, le NBR, le HNBR ou le FKM constituent des matériaux plus adaptés. Le silicone trouve sa place dans le compartiment moteur grâce à sa résistance à la chaleur, sa stabilité aux intempéries, sa reprise après compression et sa rigidité diélectrique ; il convient mieux à un joint fonctionnant à chaud et à sec qu’à un joint baignant dans l’huile.
Joints en silicone pour la chaîne cinématique : boîte de vitesses, essieu et motorisation électrique
Les joints en silicone destinés aux groupes motopropulseurs assurent l'étanchéité des raccords dans les boîtes de vitesses, les différentiels, les boîtes de transfert et les groupes motopropulseurs électriques, où les priorités sont l'étanchéité dynamique, la résistance aux vibrations et une durée de vie correspondant à celle de l'ensemble. Le silicone apporte ici un amortissement des vibrations et une stabilité thermique, mais la géométrie du joint et la conception du raccord jouent un rôle au moins aussi important que le composé lui-même dans le résultat obtenu.
Étanchéité de la boîte de vitesses et du différentiel
Les carters de transmission regroupent en un seul ensemble des brides usinées, des arbres rotatifs et des actionneurs électroniques, et chacun d'entre eux nécessite un type de joint différent.
| Type de joint | Approche de scellage | Principe de fonctionnement |
| Bride de boîtier usinée | Joint moulé sur place | Le film souple comble les irrégularités de la surface sous l'effet de la charge exercée par le boulon |
| Arbre rotatif | Joint torique ou bague d'étanchéité | L'ajustement serré radial maintient le contact lorsque l'arbre tourne |
| Interface entre l'actionneur et le solénoïde | Joint moulé, œillet d'étanchéité | Étanchéité statique avec isolation antivibratoire |
| Port pour capteur de vitesse et de position | Joint moulé et joint métallique | Étanchéité et isolation électrique réunies dans une seule interface |
Dans une boîte de vitesses moderne, les orifices destinés aux capteurs et aux actionneurs comportent des conducteurs traversant la paroi du carter ; le joint doit donc assurer à la fois le confinement du fluide et l'isolation électrique. Joints d'étanchéité en silicone pour câbles automobiles sont prévues pour ce chevauchement, assurant l'étanchéité autour de chaque conducteur tout en isolant le circuit du boîtier.
Joints dans les groupes motopropulseurs des véhicules électriques
Les moteurs électriques modifient les conditions de charge plutôt que de les réduire. Les capots des batteries doivent être étanches à long terme pour empêcher toute infiltration d'eau et de poussière. Les onduleurs et les composants électroniques de puissance nécessitent à la fois une étanchéité du boîtier et une isolation diélectrique. Les circuits de gestion thermique ont besoin de joints capables de supporter des cycles répétés de chauffage et de refroidissement sans perdre leur compression. La large plage de fonctionnement et la rigidité diélectrique du silicone conviennent à ces trois applications.
Vibrations, désalignement et durée de vie
Un joint de transmission est rarement appelé à conserver une géométrie parfaite. Les carters se déforment, les arbres bougent et les températures de fonctionnement modifient les jeux. Le silicone conserve son élasticité sur toute cette plage et absorbe l'énergie des vibrations au lieu de la transmettre, ce qui prolonge la durée de vie du joint d'une manière que l'indice de dureté à lui seul ne permet pas de prévoir.
Joints en silicone ou en caoutchouc : lesquels conviennent le mieux à votre application ?
Aucun de ces deux matériaux n’est universellement meilleur que l’autre, et il convient tout d’abord de nuancer la question : le silicone est un caoutchouc ; la comparaison pertinente s’effectue donc entre le silicone et d’autres composés de caoutchouc tels que l’EPDM, le NBR et le FKM. La réponse dépend de trois variables : les températures maximale et minimale d’utilisation, les fluides avec lesquels le joint entrera en contact, et le fait que le joint soit statique ou mobile. En tenant compte de ces trois critères, la sélection se réduit généralement à deux matériaux.
| Conditions d'utilisation | Élastomère recommandé | Raison |
| Haute température, contact sec | Silicone | Plage de températures la plus large sans immersion dans l'huile |
| Exposition aux intempéries, volume élevé | EPDM | Une résistance adéquate aux intempéries à moindre coût en matériaux |
| Immersion continue dans l'huile chaude | NBR ou HNBR | La résistance à l'huile est l'exigence principale |
| Étanchéité et isolation électrique | Silicone | La rigidité diélectrique la plus élevée parmi les élastomères standard |
| Joint extérieur pour climat froid | Silicone | Flexibilité préservée à basse température |
La norme ASTM D2000 et son équivalent SAE classent les mélanges de caoutchouc en fonction de leur résistance à la chaleur et à certains fluides ; ainsi, un fournisseur peut se voir communiquer une série de spécifications plutôt qu'une description. Voir le Norme ASTM D2000 pour la base de classification et la Norme SAE J200 pour l'équivalent dans le secteur automobile.
Spécification et homologation des joints en silicone pour l'automobile
La plupart des défaillances des joints trouvent leur origine dans le cahier des charges plutôt que dans le matériau, car un composé techniquement adapté peut tout de même présenter des défaillances si la dureté, la classe de température, le système de vulcanisation ou les tolérances ne sont pas clairement définis. Un cahier des charges complet précise la plage de fonctionnement, le fluide en contact, la déformation rémanente après compression requise et les tolérances dimensionnelles auxquelles la pièce devra se conformer ; c’est le document sur lequel un fabricant de joints en silicone pour l’automobile doit être invité à se baser.
Les paramètres techniques qui comptent
Six paramètres représentent la majeure partie du risque :
- Plage de températures de fonctionnement, exprimée en valeurs de fonctionnement continu et en valeurs de pointe de courte durée
- Dureté Shore A, généralement comprise entre 30 et 80, choisie en fonction de la compression que le joint peut exercer
- Déformation rémanente après une durée et une température définies, qui permet de prédire le maintien de la force d'étanchéité
- Résistance à la traction et à la déchirure, qui sont importantes lorsque le joint est étiré ou présente des bords fins
- Système de durcissement qui détermine si la pièce ne présente aucun risque pour les capteurs et comment elle se comporte par rapport au substrat
- Tolérances dimensionnelles et marge de bavure, car un joint dont les dimensions ne sont pas conformes présentera des fuites intermittentes
Essais, normes et documentation
La qualification associe des essais sur les composés et des essais sur les pièces. Les essais sur les composés portent sur le vieillissement thermique, l'immersion dans un fluide et la déformation rémanente après compression. Les essais sur les pièces portent sur le contrôle dimensionnel et l'étanchéité sous la pression spécifiée ou dans des conditions d'infiltration d'eau. Les acheteurs doivent s'attendre à obtenir une référence de composé, des certificats de matériaux et la traçabilité des lots, c'est pourquoi certifications relatives à la fabrication de silicone constituent une question de sélection concrète plutôt qu'une simple formalité.
Solutions sur mesure de joints en silicone pour l'automobile
Un catalogue de joints n'est utile que si les pièces peuvent être fabriquées conformément au plan ; ainsi, la question pratique qui se pose à un acheteur n'est pas de savoir quel matériau s'impose sur le papier, mais quel fabricant de joints en silicone pour l'automobile est capable de respecter le cahier des charges en production de série. Le développement sur mesure englobe le choix du composé, l'outillage, le moulage ou l'extrusion, les opérations secondaires et la validation par rapport au plan d'essais convenu.
Un fabricant de joints en silicone pour l'automobile couvre généralement les domaines suivants :
- Moulages sur mesure et profilés extrudés en silicone fabriqués selon des plans
- Sélection de composés validée en fonction du fluide d'application et de la plage de températures
- Joints toriques, joints d'étanchéité et bagues d'étanchéité pour l'automobile, disponibles dans différents degrés de dureté et de tolérance
- Joints, manchons et œillets en silicone pour connecteurs et interfaces de capteurs
- Opérations secondaires telles que l'ébavurage, le collage et le surmoulage sur du métal
- Programmes OEM et ODM, de la conception à la production en série
Le choix du composé est généralement déterminé lors de la phase de prototypage, lorsque la dureté, la déformation rémanente après compression et le système de vulcanisation peuvent être testés sur l'assemblage réel plutôt que sur la base d'une fiche technique. Les pièces soumises à des tolérances strictes bénéficient d'un precision silicone part manufacturer, tandis que les programmes allant de la conception à la production sont menés dans le cadre de Solutions ODM et OEM en silicone LSR.
FAQ
Quelle dureté est recommandée pour les joints en silicone destinés à l'automobile ?
La plupart sont classés entre 40 et 70 sur l'échelle Shore A. Les composés plus souples, compris entre 30 et 50, conviennent aux assemblages soumis à une faible force de compression et aux profils extérieurs épousant les formes, tandis que ceux compris entre 60 et 80 conviennent aux assemblages statiques soumis à une charge de boulonnage plus élevée. La valeur déterminante n'est pas une question de préférence, mais correspond à la compression que la géométrie de l'assemblage peut supporter.
Les joints en silicone utilisés dans l'automobile résistent-ils au carburant et à l'huile moteur ?
Ils supportent un contact occasionnel, mais ne constituent pas le choix idéal pour une immersion continue. Le silicone gonfle au contact de nombreux fluides hydrocarbonés, et sa résistance aux huiles est modérée par rapport à celle du NBR, du HNBR ou du FKM. Lorsqu'un joint est normalement en contact avec du carburant ou de l'huile chaude, il convient de privilégier l'un de ces composés à la place.
À partir de quelle température les joints en silicone utilisés dans l'automobile cessent-ils de fonctionner ?
Les composés standard conservent leur souplesse jusqu'à environ -60 °C, une température bien inférieure à celle rencontrée dans les conditions normales d'utilisation d'un véhicule. Les performances à basse température sont limitées par un durcissement plutôt que par une fissuration, et le risque concret dans les climats froids réside dans la déformation rémanente après de longues périodes sous charge, et non dans la perte de souplesse pendant le fonctionnement.
Quelle est la différence entre les joints en silicone et les joints en caoutchouc ?
Le silicone est lui-même un caoutchouc ; la différence est donc d'ordre chimique plutôt que de catégorie. Le silicone possède un squelette silicium-oxygène, tandis que l’EPDM, le NBR et le FKM possèdent des squelettes carbonés avec différents groupes latéraux. Cette seule différence explique le classement : le silicone offre la plage de températures la plus large ainsi que les meilleures performances en matière de résistance aux intempéries et de propriétés diélectriques, tandis que les caoutchoucs à squelette carboné l’emportent généralement en termes de résistance aux huiles et de résistance mécanique.
Les joints en silicone conviennent-ils aux véhicules électriques ?
Ils conviennent aux joints qui caractérisent un véhicule électrique, notamment l'étanchéité des blocs-batteries et de leurs boîtiers, des boîtiers d'onduleurs et d'électronique de puissance, ainsi que des circuits de gestion thermique. La rigidité diélectrique, la stabilité thermique et la souplesse à basse température répondent toutes aux exigences. La mise en garde habituelle s'applique toutefois : lorsqu'un joint est en contact avec un liquide de refroidissement ou de l'huile dans des conditions normales d'utilisation, le composé doit être sélectionné en fonction de ce fluide plutôt que de partir du principe qu'il fonctionnera.
