Masterbatch de Silicone vs. Lubrifiants Traditionnels : Dispersion, Stabilité et Performance Comparées

Les additifs sont essentiels pour toute technologie de transformation des plastiques, comme le moulage ou le soufflage. Ils aident le plastique à bien s'écouler et préviennent les défauts lors du retrait de la pièce du moule. Les principaux additifs utilisés sont les lubrifiants traditionnels (comme les cires) et les meilleurs mélanges maîtres de silicone.

Les deux types réduisent la friction, facilitent l'écoulement du plastique et améliorent l'aspect de la surface. Cependant, à mesure que les exigences en matière de production solide, sûre et rapide augmentent, les producteurs remettent en question leurs choix. Les lubrifiants traditionnels en valent-ils la peine s'ils peuvent se dégrader à haute température ? Ou le silicone vaut-il le coût initial plus élevé en raison de ses performances ?

Les lubrifiants traditionnels comprennent des produits tels que la cire de PE et les stéarates métalliques. Le mélange maître de silicone est un additif contenant beaucoup de siloxane mélangé dans un support polymère comme le PE ou le PP. Cet article les compare pour aider les transformateurs de plastique à faire de meilleurs choix et à gaspiller moins de matière.

Le choix entre ces deux additifs commence souvent par la compréhension de leur nature physique et chimique. Le tableau suivant résume leurs principales différences.

Lubrifiants traditionnels : Comme ces matériaux ont de faibles poids moléculaires, ils fondent beaucoup plus tôt que la résine de base. Bien que cela semble bénéfique, cela peut entraîner un "glissement" dans la vis de l'extrudeuse, où le lubrifiant ne se mélange pas complètement au polymère. À fortes concentrations, les cires traditionnelles peuvent s'agglomérer, entraînant une qualité de surface incohérente et des "yeux de poisson" dans les applications de films.

Mélange maître de silicone : Ceux-ci sont conçus sous forme de granulés à l'aide d'une résine porteuse compatible avec le polymère de base. Cela garantit que le silicone est réparti uniformément dans la masse fondue. Les particules d'ulmosiloxane sont finement dispersées, empêchant les concentrations inégales qui affectent souvent les lubrifiants en poudre.

Le mélange maître de silicone offre une micro-dispersion supérieure, ce qui est essentiel pour maintenir l'intégrité mécanique et le développement de couleurs cohérent dans le produit final.

Lubrifiants traditionnels : Des substances comme l'EBS ou les stéarates ont des températures de décomposition relativement basses. Lors du traitement à haute température (courant dans les plastiques techniques comme le PA66 ou le PPA), ces lubrifiants peuvent fumer, se décolorer ou se décomposer encomposés organiques volatils (COV). Au fil du temps, ils ont également tendance à migrer vers la surface de la pièce finie — un processus connu sous le nom de "blooming" — ce qui crée un résidu gras ou poudreux.

Masterbatch de Silicone : La liaison siloxane (Si-O) est beaucoup plus forte que les liaisons C-C des cires standard. Pour cette raison, le masterbatch de silicone est très stable à haute température. Il peut facilement supporter des températures supérieures à 300°C sans se dégrader. De plus, les chaînes siloxanes sont piégées à l'intérieur du polymère car elles sont volumineuses. Cela les empêche de bouger ou de s'échapper avec le temps.

Pour les produits nécessitant une longue durée de conservation ou une exposition à des températures de fonctionnement élevées, le mélange maître de silicone offre une stabilité que les cires traditionnelles ne peuvent égaler.

Les lubrifiants traditionnels procurent un effet de "graissage" rapide qui abaisse la viscosité à l'état fondu, mais cet effet peut être instable lors de longues séries de production. Le mélange maître de silicone réduit le couple et la pression d'injection plus efficacement en diminuant la friction interne entre les chaînes polymères. Cela permet des vitesses d'extrusion plus rapides et des temps de cycle plus courts en moulage par injection, se traduisant directement par une consommation d'énergie plus faible et un débit plus élevé.

Les lubrifiants traditionnels aident les pièces à sortir des moules. Mais ils peuvent laisser des résidus sur la surface du moule, vous obligeant à arrêter et à nettoyer le moule souvent. Le masterbatch de silicone agit comme un agent de démoulage permanent à l'intérieur du matériau. Il démoule proprement les pièces, même à partir de moules compliqués et de moules brillants. Cela réduit l'entretien du moule.

L'un des avantages les plus évidents du masterbatch de silicone est la sensation de haute qualité qu'il procure.

Avec les lubrifiants traditionnels, la surface peut paraître terne ou avoir un brillant irrégulier car le lubrifiant se déplace. Le silicone améliore le brillant de la surface et rend la surface lisse au toucher. Plus important encore, il améliore réellement la résistance aux rayures, ce qui le rend idéal pour les intérieurs de voiture et l'électronique haut de gamme.

Dans des éléments tels que les gaines de câbles ou les films d'emballage, une faible friction est très importante. Les lubrifiants traditionnels ne parviennent souvent pas à réduire la friction en dessous de 0,20. Mais si vous ajoutez une petite quantité de mélange maître de silicone, vous pouvez abaisser la friction à 0,05–0,10. Cela facilite le tirage des câbles et assure le bon fonctionnement des lignes d'emballage à grande vitesse.

Lubrifiants traditionnels : Les cires peuvent migrer et perturber d'autres processus. Si vous avez besoin d'imprimer, de coller ou de peindre une pièce en plastique, le film cireux provenant des lubrifiants traditionnels peut entraîner une mauvaise adhérence et un décollement. De plus, de nombreux additifs traditionnels sont étroitement surveillés pour les émissions de COV et la sécurité alimentaire.

Masterbatch de silicone : Comme le silicone reste verrouillé dans la structure du polymère, il n'interfère pas avec l'impression, la peinture ou le placage. La plupart des masterbatches de silicone de haute qualité sont également non toxiques et conformes aux réglementations internationales sur le contact alimentaire (FDA/LFGB), ce qui en fait un choix plus sûr pour les applications sensibles telles que les dispositifs médicaux ou les emballages alimentaires.

La nature non migratrice du silicone garantit que la surface du produit reste "propre" et prête pour un traitement secondaire, tout en respectant des normes environnementales plus strictes.

Il est vrai que, par kilogramme, le masterbatch de silicone est plus cher que la cire de PE ou le stéarate de zinc. Cependant, une stratégie d'approvisionnement professionnelle examine le Coût Total de Possession (TCO) :

Bien que les lubrifiants traditionnels aient toujours leur place dans la production de plastiques de qualité inférieure et à faible coût, l'industrie s'oriente clairement vers des solutions plus sophistiquées. Le masterbatch de silicone offre une amélioration complète dans toutes les catégories techniques, de la stabilité thermique supérieure et des propriétés non migratoires à l'amélioration de l'esthétique de surface et de l'efficacité du traitement.

Alors que les fabricants sont confrontés à des réglementations plus strictes et à des attentes plus élevées des consommateurs en matière de durabilité des produits, la transition des cires aux siloxanes n'est plus un simple luxe, c'est une nécessité stratégique. En investissant dans la technologie à base de silicone, les entreprises de transformation des plastiques peuvent réduire leurs taux de rebut, augmenter leurs vitesses de production et livrer un produit final qui se démarque sur le marché mondial.

L'avenir des plastiques haute performance réside dans des matériaux plus propres, plus stables et plus efficaces. Dans cet avenir, le mélange maître de silicone est sans aucun doute le choix principal pour ceux qui refusent de faire des compromis sur la qualité.