Quali sono i vantaggi imbattibili dell'emulsione di silicone nelle applicazioni industriali?

L'importanza delle emulsioni di silicone nella fusione dei metalli e nella vulcanizzazione della gomma

L'emulsione di silicone mantiene la propria protezione termica e integrità anche in condizioni estreme di produzione. Nella fusione dei metalli, le emulsioni di silicone formano strati protettivi sulle superfici degli stampi, resistenti a temperature comprese tra 700 e 1600 gradi Celsius. Le emulsioni attenuano persino gli shock termici. Nella vulcanizzazione della gomma, la bassa tensione superficiale del silicone consente una copertura uniforme degli stampi di vulcanizzazione, garantendo che la gomma mantenga la propria flessibilità anche oltre i 200 gradi Celsius. Il silicone non si degrada, né lo fanno altri materiali. La stabilità termica del silicone è attribuibile al suo particolare scheletro silossanico costituito da legami silicio-ossigeno. L'energia di legame necessaria per rompere questi legami silossanici è di 452 chilojoule per mole, ovvero 1,5 volte l'energia richiesta per rompere i legami carbonio-carbonio nella maggior parte dei polimeri organici. Ciò rende le emulsioni di silicone ideali rispetto ai concorrenti nelle applicazioni ad alta temperatura.

Perché i polimeri con scheletro in silossano superano i polimeri organici ad alte temperature

Gli scheletri in silossano sono resistenti al calore per tre fattori.

1. Resistenza dei legami – I legami Si-O sono più forti dei legami C-C. L’energia di legame Si-O è pari a circa 452 kJ/mol, mentre quella dei legami C-C è di circa 347 kJ/mol.

2. Resistenza dei gruppi metile – Gli strati di gruppi metile proteggono i silossani perché i gruppi metile ricoperti da silossano si ossidano a 250 °C, mentre altri composti ossidanti non forniscono questo strato protettivo.

3. Mobilità della catena – I legami Si-O-Si conferiscono flessibilità ai legami, impedendo l’indurimento fragile e consentendo così al silossano di resistere a numerosi cicli di riscaldamento e raffreddamento.

Le reti di silossano non subiscono degrado strutturale fino a 300 °C, mentre i polimeri organici subiscono la scissione delle catene e il degrado strutturale a circa 150 °C. I componenti trattati al silicone presentano un’80 % in meno di deformazione (misurata secondo i parametri ASTM E2550) dopo 500 ore a 280 °C. Questo livello di prestazioni consente l’utilizzo senza riserve di componenti basati su silossano in applicazioni ad alta temperatura continua, come la produzione del vetro e la sigillatura delle turbine.

Migliorata idrorepellenza e idrofobicità nei sistemi di controllo e nei tessuti

Prestazioni nella pratica: formazione di gocce d’acqua sull’isolante in perlite e sulla tela di cotone traspirante

Le emulsioni di silicone offrono una forte e duratura resistenza all’acqua su molti substrati. Il caso di penetrazione dell’acqua nell’isolamento industriale in perlite dimostra che, anziché rimanere intrappolata in un ambiente umido, l’umidità forma gocce che scivolano via, contribuendo a preservare l’efficacia dell’isolamento. Nelle applicazioni tessili, la tela di cotone trattata con emulsione di silicone mantiene la traspirabilità e la resistenza all’acqua anche a pressioni superiori a 500 pascal. Ciò è fondamentale per consentire e impedire contemporaneamente l’ingresso e l’uscita di acqua liquida, motivo principale del suo utilizzo nelle giacche militari e nell’abbigliamento outdoor. In almeno due diversi studi sul campo condotti da produttori tessili, il trattamento idrorepellente ha conservato almeno il 95% delle proprie proprietà idrorepellenti dopo circa cinquanta lavaggi. Ciò significa che la funzionalità viene mantenuta senza compromettere il comfort e la capacità di traspirare in tutte le condizioni meteorologiche.

Scienza delle superfici: film di PDMS terminati con gruppi metilici che riducono l'energia superficiale al di sotto di 25 mN/m

I gruppi metilici che fanno parte delle catene di polidimetilsilossano (PDMS) sono responsabili delle caratteristiche idrofobiche del PDMS. Queste molecole a struttura filamentosa riducono l'energia superficiale al di sotto di 25 mN/m, determinando angoli di contatto con l'acqua superiori a 110 gradi, il che favorisce lo scorrimento dell'acqua sulla superficie. Un ulteriore vantaggio è che l'emulsione si distribuisce formando strati estremamente sottili e uniformi. Si osserva inoltre una riduzione delle deboli forze di attrazione molecolare (forze di van der Waals) tra la superficie liquida e quella solida, spiegazione plausibile del motivo per cui le superfici trattate rimangono pulite per lunghi periodi. È stato dimostrato che il PDMS aderisce a diverse superfici porose, tra cui calcestruzzo, vari tessuti e materiali isolanti. Ciò suggerisce che l'effetto idrorepellente è costante indipendentemente dal tipo di materiale, rendendo il trattamento con PDMS adattabile a una vasta gamma di applicazioni pratiche.

Eccellente lubrificità e rilascio a basso attrito nelle applicazioni di stampaggio e ingegneristiche

riduzione del 65% della forza di espulsione con emulsioni di silicone nello stampaggio ad iniezione di termoplastici

Le emulsioni di silicone presentano eccellenti caratteristiche lubrificanti, che facilitano le operazioni di stampaggio di precisione. La loro struttura a base di PDMS genera tensioni superficiali ridotte rispetto alla maggior parte degli agenti distaccanti a base petrolifera. Rispetto agli agenti distaccanti convenzionali, le emulsioni di silicone hanno dimostrato di ridurre la forza di espulsione di circa il 65% nel caso dello stampaggio a iniezione di termoplastici. Ciò si traduce in una minore deformazione dei pezzi durante l’estrazione, in una maggiore costanza dell’accuratezza dimensionale e in una minore frequenza di pulizia e manutenzione degli stampi. Inoltre, il PDMS è termicamente stabile e forma uno strato protettivo che rimane integro anche a temperature superiori a 200 °C, condizione problematica per la maggior parte degli agenti distaccanti organici, i quali tendono a decomporrsi o a evaporare. Nella pratica, gli stampi riescono a rilasciare i pezzi senza lasciare residui, vantaggio particolarmente significativo per stampi complessi, profondi e ad alta definizione. Questo vale anche per cicli di produzione prolungati.

Flessibilità nella formulazione: perché le emulsioni di silicone superano gli oli di silicone puri

L'incorporazione stabile in sistemi a base acquosa, come le vernici trasparenti automobilistiche acriliche.

Esiste un equilibrio tra prestazioni e requisiti di lavorazione, e le emulsioni di silicone raggiungono tale equilibrio grazie alla stabilità delle emulsioni nei sistemi a base acquosa, il che significa assenza di separazione, di agglomerazione e di migrazione, e quindi l’assenza di qualsiasi fenomeno in grado di compromettere il sistema. Per questo motivo, le emulsioni di silicone possono essere incorporate negli strati trasparenti acrilici, consentendo ai produttori automobilistici di utilizzarle senza doversi preoccupare di film non uniformi, aree opache o difetti di adesione. Inoltre, poiché non vengono emulsionati solventi né additivi chimici, i produttori possono ottenere una riduzione delle emissioni di COV del 30-50% rispetto ai prodotti convenzionali a base solvente. Questa flessibilità non si limita agli strati trasparenti, ma viene applicata anche alle vernici industriali, ai trattamenti per tessuti, ai sigillanti edilizi, ecc., mantenendo comunque elevati standard di prestazioni e qualità.

Le emulsioni di silicone e i loro scheletri di silossano sono più stabili rispetto ai polimeri organici tradizionali, il che risulta estremamente utile in applicazioni come la fusione dei metalli e la vulcanizzazione della gomma.

Qual è il ruolo dell'emulsione di silicone nella produzione di tessuti idrorepellenti?
L'emulsione di silicone possiede proprietà idrofobiche grazie ai suoi gruppi metilici legati alle catene di PDMS, che determinano una riduzione dell'energia superficiale al di sotto di 25 mN/m. Ciò significa che i tessuti trattati con emulsione di silicone diventano idrorepellenti, pur mantenendo traspirabilità e funzionalità in tutte le condizioni climatiche.

L'emulsione di silicone può essere utilizzata nello stampaggio a iniezione di termoplastici?
Sì, l'emulsione di silicone riduce la forza di espulsione nello stampaggio a iniezione di termoplastici, contribuendo alla precisione dei pezzi stampati e diminuendo la quantità di pulizia necessaria per lo stampo. La struttura di PDMS presenta una bassa tensione superficiale e non si degrada nemmeno a temperature elevate.

Perché le emulsioni di silicone sono preferite agli oli di silicone puri?
Le emulsioni di silicone si integrano più facilmente e rimangono stabili all'interno del sistema a base acquosa, il che risulta utile, ad esempio, nelle formulazioni di vernici trasparenti automobilistiche acriliche, dove gli oli di silicone puri causerebbero agglomerazione o separazione. Inoltre, le emulsioni di silicone sono più ecocompatibili, con emissioni di COV inferiori del 30-50% rispetto a quelle dei prodotti a base solvente.