Quelles propriétés font de l’huile de diméthylsilicone un lubrifiant et un agent de démoulage idéal ?

L'huile de diméthylsilicone présente une faible tension superficielle d'environ 20 mN/m, un niveau qui confère d'excellentes performances de démoulage depuis les surfaces des moules. Elle est capable de former des barrières moléculaires de déflexion limitant l'adhésion des matériaux non liés chimiquement. Dans la coulée de polyuréthane, elle permet d'atteindre un taux de réussite au démoulage supérieur à 98 %, quel que soit le degré de complexité géométrique du moule. Le mécanisme de démoulage de cette huile repose sur la réduction des forces capillaires à l'origine de la résistance au démoulage et des piéges à ménisque en surface. Autrement dit, l'huile élimine les défauts de surface causés par la résine piégée, améliorant ainsi l'intégrité des pièces produites. En outre, ce matériau maintient des performances de démoulage constantes sans laisser de résidu d'agent de démoulage. Cela permet de réduire la fréquence de maintenance des outils de production et améliore également la stabilité dimensionnelle des pièces fabriquées. Ceci revêt une importance critique lorsque les pièces issues des moules doivent respecter des tolérances très serrées.

Dans la vulcanisation du caoutchouc et le traitement des polymères, la flexibilité chimique de l’huile de diméthylsilicone la rend chimiquement inerte et non réactive.

L'huile reste stable, comme le confirme l'analyse thermogravimétrique, qui démontre sa stabilité dans toutes les conditions expérimentales, y compris en présence de températures de vulcanisation pouvant dépasser 180 degrés Celsius. En outre, cette huile peut rester chimiquement inerte face aux accélérateurs, aux catalyseurs et aux chaînes polymériques, et, ce qui est essentiel, elle ne provoque ni la formation de résidus collants ni d’altération chimique de la formulation. Des usines de transformation de polymères EPDM ont observé une usure importante des équipements lors de l’utilisation de cette huile végétale inerte. L’huile de silicone dure environ 40 % plus longtemps que les agents démoulants organiques précédemment utilisés. La présence d’additifs incorporés, libérés et inerts entraîne une réduction observable des défauts de surface du polymère traité. Le caractère chimiquement inerte de l’huile de silicone diméthylée signifie que les réactions de réticulation des élastomères demeurent inchangées, ce qui se traduit par des taux de durcissement constants tout au long de la production, sans sous-produits indésirables, puisque la composition chimique du polymère traité reste inchangée.

Stabilité thermique et résistance à l'oxydation : maintien des performances en lubrification à haute température

Un fonctionnement stable est possible jusqu'à 200 °C sans volatilisation ni formation de résidus (vérifié selon la norme ASTM D92).

Selon la norme ASTM D92 (méthode Cleveland Open Cup), l'huile de silicone diméthylée (un type d'huile de silicone) surpasse nettement ses concurrentes et offre des performances supérieures aux huiles alternatives dans les procédés de coulée sous pression et de moulage par injection de polymères (plastiques), où les températures des métaux dépassent 175 °C. Les huiles minérales (pétrolières) sont connues pour former des résidus et se vaporiser (s'évaporer) à haute température. Dans les opérations de coulée sous pression et de moulage par injection de plastiques, les huiles (pétrolières) se dégradent. Les huiles de silicone (et plus particulièrement les huiles de silicone diméthylées) apportent une réelle valeur aux usines et ateliers de machines fonctionnant en continu.

La durée de vie utile peut être prolongée dans les systèmes industriels de lubrification continue grâce à l'utilisation de l'huile de silicone diméthylée, dont la structure moléculaire unique lui confère une résistance à l'oxydation.

Les recherches de Lubrication Engineering sur l'huile silicone par rapport à l'huile minérale montrent que l'huile silicone prolonge sa durée de service en moyenne de trois fois celle de l'huile minérale, car sa viscosité varie 80 % moins que celle de l'huile minérale. Pour les équipes de maintenance, cela signifie qu'elles peuvent intervenir sur des systèmes continus tels que les chaînes de convoyeurs et les boîtes de vitesses industrielles trois fois moins fréquemment. Moins d'opérations de maintenance impliquent moins d'arrêts de la production et une réduction des dommages causés par les sous-produits de l'oxydation de l'huile. Les installations fonctionnant 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 tirent le plus grand avantage de cette huile, car elles fonctionnent pendant des milliers d'heures tout en bénéficiant en continu d'une protection par lubrification hydrodynamique.

Activité de surface et capacité à former un film : lubrifiants constants et protection hydrophobe

Formation uniforme et durable d'un film mince sur des substrats métalliques, élastomères et thermoplastiques

L'huile de diméthylsilicone forme des films d'une épaisseur inférieure à 5 microns sur tous les substrats, sans s’accumuler ni se rompre sur les films et les tiges lors des variations de température. Lorsqu’il est appliqué sur les substrats de matériaux élastiques, ce film peut également agir comme agent démoulant pendant plusieurs centaines de cycles de durcissement (il peut dépasser 200 cycles) et résister à des contraintes mécaniques et de cisaillement importantes (supérieures à environ 3 500 psi), même sur des pièces métalliques. L’efficacité du film sous cette contrainte mécanique provient de l’orientation moléculaire à la surface : les groupes méthyles orientés vers l’extérieur forment une couche protectrice superficielle qui confère au film une résistance à l’adhérence et assure une surface antiadhésive.

Dans les environnements de fabrication à forte humidité, l’humidité induite peut provoquer des phénomènes de collage et de corrosion, que l’on peut contrer grâce à l’hydrophobie.

Avec des angles de contact supérieurs à 110 degrés, les films d’huile de diméthylsilicone offrent une excellente résistance à l’eau. Lorsque l’humidité atteint 80 % et plus, ces films se sont révélés, lors d’essais industriels, réduire de près des deux tiers les problèmes de collage et la formation de films huileux lors du moulage du caoutchouc. Les outils présentent également une durée de vie nettement plus longue, avec une corrosion électrolytique moindre ; ainsi, les constructeurs automobiles utilisant ces agents démoulants ont enregistré une réduction de 41 % des pièces rejetées pour cause de corrosion dans la fonderie sous pression de zinc. Comment cela fonctionne-t-il ? En raison de ses propriétés hydrophobes, il empêche la condensation capillaire au sein des moules présentant une microstructure, protégeant ainsi les designs complexes contre les problèmes d’adhérence.

Optimisation de l’huile de diméthylsilicone pour différentes techniques d’application : réglage de la viscosité

L'huile de diméthylsilicone est réputée pour sa polyvalence remarquable, due à sa large gamme de viscosités. L'huile de diméthylsilicone trouve de nombreuses applications commerciales grâce à cette variété de viscosités. Pour la gamme la plus basse de viscosités (5 à 200 cSt), les huiles de diméthylsilicone peuvent être facilement utilisées pour formuler des systèmes en aérosol, recouvrir des surfaces et élaborer des émulsions sans solvant. Elles sont idéales lorsqu’un faible taux de recouvrement sur des surfaces complexes est recherché ou lorsque l’on souhaite éviter tout résidu. La gamme moyenne de viscosité (500 à 1500 cSt) permet d’atteindre un bon équilibre entre une étalabilité maîtrisée et une faible tendance de la matière à s’écouler de la surface. Cette gamme est largement utilisée dans les applications de trempage (bains de trempage) et de revêtement par rouleau, où le contrôle précis du procédé est primordial. Pour la gamme la plus élevée de viscosité (2000 à 10000 cSt), les huiles de diméthylsilicone présentent une faible propension à s’écouler ou à goutter vers des zones cachées lors de la distribution par aiguille sur des assemblages en caoutchouc ou en plastique. En permettant un contrôle précis de la viscosité des huiles de silicone, on réduit au minimum le gaspillage de matériau et l’on améliore les propriétés de démoulage des produits, grâce à l’absence d’un « bassin » de lubrifiant susceptible de piéger et d’accumuler poussières et débris. Toutefois, le choix d’une classe de viscosité n’est pas aussi simple que la simple sélection d’un chiffre.

Les opérateurs doivent connaître les limitations liées à la température ainsi que les contraintes exercées sur l’huile dans chaque application, comme cela est détaillé dans la plupart des manuels industriels de manipulation des fluides.

Classes de viscosité (5–10 000 cSt) adaptées à la pulvérisation, au trempage, au revêtement par rouleau et à la distribution directe

Les versions à faible viscosité conviennent à la pulvérisation pneumatique des matrices métalliques, car elles forment des films minces qui sèchent le plus rapidement. Une viscosité modérée est requise pour le revêtement par trempage afin d’obtenir une couverture adéquate des élastomères sans ruissellement excessif. Les matériaux à viscosité moyenne sont privilégiés pour le revêtement par rouleau afin d’éviter les problèmes de manque de matière, de stries et d’autres défauts similaires. Les formulations à haute viscosité offrent un haut degré de précision pour l’application ciblée sur des inserts thermoplastiques. Sans saignement indésirable vers les bords, elles assurent un contrôle optimal du démoulage. La plupart des fabricants constatent que cette méthode permet de maintenir une qualité constante d’un cycle de production à l’autre.

Validation dans des conditions réelles : Efficacité démontrée dans la vulcanisation du caoutchouc et le moulage des plastiques

Production de joints EPDM : réduction de 37 % de la force de démoulage à l’aide d’huile de diméthylsilicone

Lors de la production de joints EPDM, l’huile de diméthylsilicone permet une réduction de 37 % de la force de démoulage par rapport aux agents démoulants conventionnels. Cela s’explique par sa faible tension superficielle (environ 21 mN/m ou moins) et par l’élimination quasi totale des « collants » (frottement, traînée et adhérence) entre le caoutchouc vulcanisé et le moule. En conséquence, les caractéristiques délicates des joints sont préservées et les micro-déchirures lors de l’éjection disparaissent. Cela peut engendrer plusieurs avantages opérationnels, notamment des temps de cycle plus courts, moins de raclage manuel et une réduction des arrêts liés au nettoyage des moules. Pour les lignes de production d’élastomères à haut volume, les bénéfices cumulés sont substantiels.

  FAQ

À quoi sert l'huile de diméthylsilicone ?

Pour le démoulage et la lubrification. Sa faible tension superficielle et son inertie chimique vis-à-vis des chaînes polymères permettent pratiquement de démouler des formes complexes sans laisser de résidus.

Quel est le comportement de l'huile de silicone diméthylée à haute température ?

L'huile de silicone diméthylée est capable d'assurer la lubrification au-delà de 200 °C, car les essais ASTM D92 montrent qu'elle ne se volatilise pas jusqu'à 200 °C.

Quelle est l'importance de la réglabilité de la viscosité de l'huile de silicone diméthylée ?

La viscosité réglable permet à l'huile de silicone diméthylée d'être efficace dans plusieurs méthodes d'application, notamment par pulvérisation, trempage, revêtement par rouleau et dosage direct.

L'huile de silicone diméthylée est-elle sensible au stress oxydatif ?

Oui, sa structure ne subit pas de modifications importantes lorsqu'elle est oxydée et réduit les variations de viscosité à environ 80 % par rapport aux huiles minérales, ce qui améliore la durée de vie du système en lubrification continue.