Comment choisir l’émulsion de silicone adaptée à votre procédé de production ?

Propriétés fondamentales des émulsions de silicone

Viscosité et taille des particules des émulsions de silicone

La viscosité détermine principalement l'écoulement du matériau. Dans une étude comparative portant sur des émulsions de silicone à faible viscosité, conformément à la norme ISO 3219, celles-ci ont démontré de bonnes performances lors d’opérations telles que la pulvérisation et le pompage. Les variantes à faible viscosité ont consommé environ 15 % d’énergie en moins que les variantes à forte viscosité. La stabilité des émulsions de ciment et de revêtements, caractérisées par une taille de particules comprise entre 0,1 et 5 microns, suscite un intérêt particulier. Les petites particules présentent une durée de conservation réduite, malgré la difficulté accrue liée à leur production. Une stabilité à long terme exige toutefois qu’un laboratoire étudie à la fois l’émulsifiant et la réaction du système aux agitations ainsi qu’aux variations de température rencontrées en entrepôt. La séparation du système au cours d’un stockage prolongé constitue le phénomène le plus indésirable. Si un produit doit présenter une stabilité sur l’étagère pendant douze mois, le système doit demeurer homogène dans une plage de pH allant de 3 à 11 et dans une plage de température également comprise entre 5 et 50 degrés Celsius. Selon la norme ASTM D2196, ces conditions doivent également être remplies afin de pouvoir être soumis aux essais.

Influence de la teneur en matières solides et du type d’émulsifiant sur la compatibilité avec les substrats et la qualité du film

La teneur en matières solides (30–60 %) influence à la fois l’épaisseur du film et la vitesse de durcissement avec le substrat : une teneur plus élevée en matières solides accélère la formation du film, mais peut réduire sa souplesse ; une teneur plus faible améliore la formation du film sur des substrats poreux, notamment les textiles. La chimie de l’émulsifiant affecte la liaison à l’interface :

- Les émulsifiants non ioniques sont compatibles avec le coton, le polyester ainsi que leurs mélanges.
- Les émulsifiants cationiques améliorent l’adhérence aux substrats métalliques et caoutchoutés.
- Les émulsifiants anioniques sont privilégiés dans les conditions de cisaillement élevé et de faible moussage.

La présence de plusieurs émulsifiants peut entraîner une perte de déperlance allant jusqu’à 40 % en raison de la coalescence. Un système optimal est celui dans lequel la stabilité hydrolytique est équilibrée avec une tension superficielle faible (≈ 22 mN/m) afin de favoriser l’application du revêtement et un mouillage uniforme.

Sélection d’émulsions de silicone selon l’application industrielle

Textiles et cuir : douceur contre répulsion à l’eau/à l’huile contre compatibilité avec le procédé

Les textiles nécessitent des émulsions de silicone qui adoucissent les tissus et en améliorent la souplesse sans nuire à leur résistance mécanique ni à leur capacité d’absorption des colorants. Les vêtements techniques extérieurs et les revêtements d’ameublement présentent des exigences plus contraignantes : une répulsion durable à l’eau (DWR) et une bonne résistance aux huiles sont essentielles. Les émulsions de silicone doivent être compatibles avec les bains de teinture aqueux et résister à une cuisson à basse température, inférieure à 100 °C, afin d’éviter le jaunissement et les problèmes liés à la finition. Dans le traitement du cuir, il est indispensable que le produit pénètre correctement et préserve la souplesse de la peau, tout en conférant à sa surface une résistance à l’abrasion et une répulsion à l’eau adaptée aux exigences d’utilisation des articles en cuir.

Moulage des caoutchoucs, plastiques et métaux : résistance à la chaleur, efficacité de démoulage et inertie au-dessus de 150 degrés Celsius

Pour atteindre des performances optimales à 150 °C et au-delà, nous avons besoin d’émulsions présentant une forte stabilité thermique, capables de rester efficaces et polyvalentes pendant les opérations de moulage à haute température. Les produits haut de gamme réduisent l’accumulation de résidus sur les surfaces des outillages, ce qui se traduit par une diminution du nombre de pièces rejetées lors du procédé de moulage par injection. Certaines informations suggèrent que cela peut permettre de réduire les taux de rebut de l’ordre de 20 à 25 %. En ce qui concerne la résistance thermique, nous exigeons que les matériaux supportent plusieurs cycles de chauffage sans se décomposer ni émettre de gaz toxiques. L’un des principaux enjeux consiste à éviter que l’émulsion n’aggrave l’oxydation de certains plastiques, tels que le polypropylène, ou ne provoque la corrosion des moules en aluminium. C’est pourquoi nous recherchons des matériaux offrant une véritable stabilité en présence de substances chaudes. Il est bien établi que les émulsions composées de particules plus fines assurent non seulement un démoulage aisé, mais aussi une meilleure finition de surface des pièces moulées.

Manipulation et intégration de l’émulsion de silicone

Dilution et mélange : la science de la coalescence

Plusieurs facteurs peuvent affecter l’intégrité colloïdale lors de la dilution : le sens d’ajout de l’eau et de l’émulsion, la vitesse d’agitation (doit être inférieure à 1500 tr/min) et la température de mélange (doit se situer entre 15 et 30 degrés Celsius). Un mélange en dehors de cette plage de température peut considérablement augmenter la probabilité de séparation et de déstabilisation de l’émulsion. Jusqu’à 40 % de certaines études en laboratoire ont signalé une séparation. Les cuves équipées de déflecteurs et dotées d’agitateurs à rotation lente constituent le matériel le mieux adapté. Cela permet de minimiser les contraintes de cisaillement excessives, évitant ainsi des dommages aux couches structurales de l’émulsion. Notez que les composants supplémentaires (tensioactifs / additifs) doivent être pré-dilués afin d’éviter la formation de points chauds et une dégradation localisée.

Les émulsions stables de silicone doivent être compatibles avec les systèmes suivants, les pompes, les buses et le stockage.

Les pompes doivent minimiser la dégradation par cisaillement et peuvent comprendre des options à membrane ou péristaltiques. Les ouvertures des buses doivent également être larges. Une règle générale consiste à choisir un diamètre d’orifice au moins 1,5 fois supérieur à celui de la plus grande particule du mélange. Pour des tailles de particules comprises, dans la plupart des applications, entre 0,5 et 5 µm, il convient de sélectionner des orifices de diamètre supérieur à 0,75 µm. Le stockage doit s’effectuer à température ambiante, idéalement entre 20 et 25 degrés Celsius. Un stockage à une température supérieure à 35 °C peut réduire rapidement l’efficacité, des études montrant une perte de 60 % de la durée de conservation en seulement 8 semaines. Pour une conception optimale du réservoir, des réservoirs à fond conique équipés de bras balayeurs empêchent le dépôt des sédiments de façon inégale et permettent d’exploiter au mieux la capacité du réservoir lors d’une opération de vidange. Les matériaux de construction jouent également un rôle : le stockage doit utiliser de l’acier inoxydable 316L ou du polyéthylène haute densité (HDPE), et comporter une couverture de gaz inerte afin de limiter l’oxydation. L’acier au carbone doit être évité, car les systèmes qui l’utilisent subissent une oxydation accélérée.

Évaluation des caractéristiques de performance des émulsions de silicone dans les fiches techniques

Les fiches techniques sont généralement examinées afin de confirmer les spécifications techniques des produits. Lors de votre examen, concentrez-vous d’abord sur la plage de viscosité et la distribution des particules. Ces paramètres influencent la pompage, la pulvérisabilité, la sédimentation et la stabilité de l’émulsion. Évaluez vos exigences d’application par rapport à la teneur en matières sèches. Une sélection inappropriée conduit souvent à une adhérence et une couverture filmique non souhaitées. Pour les applications impliquant des températures élevées, comme le moulage de métaux ou de caoutchouc, vérifiez que le produit résiste à des températures allant jusqu’à 150 degrés Celsius. Évaluez-le par rapport aux exigences des résultats d’essais reconnus. Les allégations du fabricant sont généralement biaisées. Comparez le pH et la résistance chimique avec les produits chimiques utilisés sur la ligne de production afin d’éviter les fuites. Demandez des rapports de cohérence par lot et des directives de manipulation sécurisée. L’absence de ces informations signifie que l’entreprise dispose de systèmes de contrôle qualité peu performants.

Section FAQ

Quels sont les avantages des émulsions de silicone à faible viscosité ?

Les émulsions de silicone à faible viscosité sont avantageuses pour les applications par pulvérisation et par pompage, permettant des économies d’énergie d’environ 15 % par rapport aux émulsions à forte viscosité.

Je souhaiterais comprendre comment les différents types de silicone déterminent les interactions des émulsions de silicone.

Pourquoi existe-t-il une variété d’émulsifiants ?
Le type d’émulsifiant choisi déterminera le substrat avec lequel il est compatible, ainsi que la manière dont il formera un film. Selon le type d’émulsifiant (non ionique, cationique ou anionique), des propriétés d’écoulement libre s’adaptent à des usages différents.

Quels facteurs déterminent la durée pendant laquelle les émulsions de silicone conservent une formulation homogène avec un pH stable, et peuvent être conservées à une température comprise entre 5 °C et 50 °C ?

Quelles émulsions de silicone peuvent être utilisées à haute température sans compromettre les performances des produits ? Pour les procédés de moulage à haute température, il est préférable d’utiliser une émulsion résistante à la chaleur et chimiquement stable jusqu’à 150 °C. Des résidus et des rejets peuvent également se produire au cours du procédé, notamment de façon plus marquée avec les émulsions non résistantes à la chaleur.