Quels sont les avantages inégalés de l’émulsion de silicone dans les applications industrielles ?

L’importance des émulsions de silicone dans la fonderie métallique et la vulcanisation du caoutchouc

L'émulsion de silicone conserve ses propriétés thermoprotectrices et maintient son intégrité, même dans des conditions de fabrication extrêmes. Dans la fonderie, les émulsions de silicone forment des couches protectrices sur les surfaces des moules, capables de résister à des températures comprises entre 700 et 1600 degrés Celsius. Ces émulsions atténuent même le choc thermique. Lors de la vulcanisation du caoutchouc, la faible tension superficielle de la silicone permet un recouvrement uniforme des moules de cuisson, ce qui préserve la flexibilité du caoutchouc même après dépassement de 200 degrés Celsius. Ni la silicone ni les autres matériaux ne se dégradent. La stabilité thermique de la silicone s’explique par sa structure particulière en siloxane, constituée de liaisons silicium-oxygène. L’énergie de liaison nécessaire pour rompre ces liaisons siloxane est de 452 kilojoules par mole, soit 1,5 fois supérieure à l’énergie requise pour rompre les liaisons carbone-carbone présentes dans la majorité des polymères organiques. Cela rend les émulsions de silicone idéales, comparées aux produits concurrents, dans les applications à haute température.

Pourquoi les squelettes en siloxane surpassent-ils les polymères organiques à haute température

Les squelettes de siloxane sont résistants à la chaleur en raison de trois facteurs.

1. Résistance des liaisons – Les liaisons Si-O sont plus fortes que les liaisons C-C. L’énergie de liaison Si-O est d’environ 452 kJ/mol, tandis que celle des liaisons C-C est d’environ 347 kJ/mol.

2. Résistance des groupes méthyles – Les couches de groupes méthyles protègent les siloxanes, car les groupes méthyles recouvrant les siloxanes s’oxydent à 250 °C, alors que d’autres composés oxydants ne forment pas cette couche protectrice.

3. Mobilité des chaînes – Les liaisons Si-O-Si confèrent une flexibilité aux liaisons, empêchant l’embrittlement et permettant ainsi au siloxane de résister à de nombreux cycles de chauffage et de refroidissement.

Les réseaux de siloxane ne subissent pas de dégradation structurale avant 300 °C, tandis que les polymères organiques subissent une rupture de chaîne et une dégradation structurale vers 150 °C. Les composants traités au silicone présentent une déformation réduite de 80 % (mesurée selon les paramètres ASTM E2550) après 500 heures à 280 °C. Ce niveau de performance permet d’utiliser sans réserve des composants à base de siloxane dans des applications à forte chaleur continue, telles que la fabrication du verre et l’étanchéité des turbines.

Répulsion améliorée de l’eau et hydrophobie dans les systèmes de contrôle et les textiles

Performance en conditions réelles : formation de gouttelettes d’eau sur l’isolant en perlite et sur la toile de coton respirante

Les émulsions de silicone offrent une résistance à l'eau forte et durable sur de nombreux substrats. Le cas d'infiltration d'eau de l'isolant industriel en perlite montre que, plutôt que de rester piégée dans un environnement humide, l'humidité forme des gouttelettes qui ruissellent et s'écoulent, contribuant ainsi à préserver l'efficacité de l'isolant. Dans les applications textiles, la toile de coton traitée avec une émulsion de silicone conserve sa respirabilité et sa résistance à l'eau à des pressions supérieures à 500 pascals. Cela est essentiel pour permettre et empêcher simultanément l'entrée et la sortie d'eau liquide, ce qui constitue la raison principale de son utilisation dans les vestes militaires et les vêtements d'extérieur. Dans au moins deux études sur le terrain menées par des fabricants textiles, le traitement hydrofuge a conservé au moins 95 % de ses propriétés hydrofuges après environ cinquante lavages. Cela signifie que la fonctionnalité est préservée sans compromettre le confort ni la capacité de respirer, quelles que soient les conditions météorologiques.

Science des surfaces : films de PDMS terminés par des groupes méthyles réduisant l'énergie superficielle en dessous de 25 mN/m

Les groupes méthyles présents dans les chaînes de polydiméthylsiloxane (PDMS) sont responsables des caractéristiques hydrophobes du PDMS. Ces molécules en forme de chaîne réduisent l'énergie superficielle en dessous de 25 mN/m, ce qui conduit à des angles de contact de l'eau supérieurs à 110 degrés, avantageux pour permettre à l'eau de rouler facilement sur la surface. Un autre point positif est que l'émulsion s'étale pour former des couches extrêmement fines et uniformes. On observe également une réduction des faibles attractions moléculaires (forces de van der Waals) existant entre les surfaces liquide et solide, ce qui explique bien pourquoi les surfaces restent propres pendant de longues périodes après traitement. Le PDMS s'est révélé adhérer à de nombreuses surfaces poreuses, notamment le béton, divers tissus et les matériaux d'isolation. Cela suggère que l'effet répulsif de l'eau est constant, quel que soit le type de matériau, rendant ainsi le traitement au PDMS adaptable à une grande variété d'applications pratiques.

Excellente lubrification et démoulage à faible frottement dans les applications de moulage et d’ingénierie

réduction de 65 % de la force d’éjection avec des émulsions de silicone dans le moulage par injection de thermoplastiques

Les émulsions de silicones présentent d'excellentes caractéristiques lubrifiantes, ce qui facilite les opérations de moulage de précision. Leur structure en PDMS génère des tensions superficielles faibles, contrairement à la plupart des agents démoulants à base de pétrole. Par rapport aux agents démoulants conventionnels, les émulsions de silicones permettent de réduire la force d’éjection d’environ 65 % lors du moulage par injection de thermoplastiques. Cela se traduit par une déformation moindre des pièces lors de leur démoulage, une précision dimensionnelle plus constante et un nettoyage ainsi qu’une maintenance des moules moins fréquents. En outre, le PDMS est thermiquement stable et forme une couche protectrice qui reste intacte même lorsque les températures dépassent 200 °C — une condition problématique pour la plupart des agents démoulants organiques, qui se décomposent ou s’évaporent alors. En pratique, les moules permettent de démouler les pièces sans résidu, ce qui est particulièrement avantageux pour les moules complexes, profonds et très détaillés. Cela vaut également pour les séries de production longues.

Flexibilité de formulation : Pourquoi les émulsions de silicone surpassent les huiles de silicone pures

L’incorporation stable dans les systèmes à base d’eau, tels que les couches de finition automobiles acryliques.

Il existe un équilibre entre les performances et les exigences de traitement, et les émulsions de silicone trouvent cet équilibre grâce à la stabilité des émulsions dans les systèmes à base d’eau, ce qui signifie qu’il n’y a ni séparation, ni agglomération, ni migration, et donc rien qui puisse perturber le système. En raison de cette propriété, les émulsions de silicone peuvent être incorporées dans les couches de finition acryliques transparentes, permettant aux fabricants automobiles de les utiliser sans craindre l’apparition de films non uniformes, de zones terne ou de défaillances d’adhérence. En outre, comme aucune solvant ni aucun additif chimique n’est émulsifié, les fabricants peuvent réduire leurs émissions de COV de 30 à 50 % par rapport aux produits conventionnels à base de solvants. Cette souplesse ne se limite pas aux couches de finition transparentes : elle est également appliquée aux peintures industrielles, aux traitements de tissus, aux mastics de construction, etc., tout en préservant les hauts niveaux de performance et de qualité associés.

Les émulsions de silicone et leurs squelettes de siloxane sont plus stables que les polymères organiques traditionnels, ce qui est extrêmement utile dans des applications telles que la fonderie métallique et la vulcanisation du caoutchouc.

Quel rôle joue l’émulsion de silicone dans la rendue des textiles résistants à l’eau ?
L’émulsion de silicone possède des propriétés hydrophobes en raison des groupes méthyles liés aux chaînes de PDMS, ce qui fait chuter l’énergie superficielle de la silicone en dessous de 25 mN/m. Cela signifie que les textiles traités avec une émulsion de silicone deviennent résistants à l’eau tout en restant respirants et utilisables par toutes les conditions météorologiques.

L’émulsion de silicone peut-elle être utilisée dans le moulage par injection de thermoplastiques ?
Oui, l’émulsion de silicone réduit la force d’éjection lors du moulage par injection de thermoplastiques et améliore la précision des pièces moulées, tout en diminuant la fréquence du nettoyage du moule. La structure de PDMS présente une faible tension superficielle et ne se dégrade pas même à haute température.

Pourquoi l’émulsion de silicone est-elle préférée aux huiles de silicone pures ?
L’émulsion de silicone s’intègre plus facilement et reste stable dans le système à base d’eau, ce qui est utile notamment dans la formulation des couches de finition automobiles acryliques, où les huiles de silicone pures provoqueraient des agglomérats ou une séparation. En outre, les émulsions de silicone sont plus respectueuses de l’environnement, avec des émissions de COV inférieures de 30 à 50 % par rapport à celles des produits à base de solvant.