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Analyse approfondie de la technologie du dioxyde de silicium comme agent antibloquant : les solutions antibloquantes à base de silice à spectre complet d’Evonik améliorent la qualité et l’efficacité de l’industrie mondiale du film
Créé le 11.03
Analyse approfondie de la technologie du dioxyde de silicium agent d'ouverture : les solutions antiblocage à base de silice à spectre complet d'Evonik améliorent la qualité et l'efficacité de l'industrie mondiale du film
Basé sur le guide technique TI 1206 : analyse complète des mécanismes de fonctionnement, du portefeuille de produits, des applications de traitement et de la conformité mondiale pour les agents d'ouverture à base de silice synthétique
Dans le contexte de la modernisation de l'industrie mondiale des films plastiques vers une haute transparence, une haute efficacité et une sécurité de qualité alimentaire, le blocage intercouches des films reste un point de douleur central de l'industrie qui limite l'efficacité de production et la qualité des produits finis. En tant qu'additif fonctionnel essentiel pour résoudre ce défi, le dioxyde de silicium agent d'ouverture a progressivement remplacé le talc traditionnel et les agents d'ouverture à base d'amides organiques pour devenir une matière première standard pour la fabrication de films haut de gamme, grâce à son efficacité antiblocage élevée, son excellente compatibilité optique et ses performances de sécurité fiables.
Récemment, Evonik, leader mondial de la chimie de spécialité, a publié son livre blanc technique Silica as Antiblocking Agent in Plastic Films (TI 1206). En tant que seul fabricant mondial disposant d'une capacité de production de masse pour les produits anti-bloquants à base de silice précipitée et de silice pyrogénée, Evonik présente de manière systématique le principe de fonctionnement des agents d'ouverture à base de silice, les normes d'évaluation des performances, les spécifications complètes de la gamme de produits et les solutions d'application par scénario, offrant ainsi une référence technique complète et des conseils de sélection de produits à l'industrie mondiale de fabrication de films.
1. Les points de douleur du blocage des films stimulent la mise à niveau des matériaux, le dioxyde de silicium agent d'ouverture apparaît comme la solution optimale de l'industrie
Le blocage des films désigne l'adhérence entre deux couches de film adjacentes lors de l'enroulement et du stockage, causée par de fortes forces de van der Waals et une charge électrostatique. Les températures et pressions élevées lors du traitement et du stockage intensifient encore la force de blocage. Ce problème entraîne directement un enroulement irrégulier des films, une réduction de l'efficacité de refendage et des taux de rebut plus élevés dans les processus en aval de fabrication de sacs et d'impression ; dans les cas graves, il peut provoquer la mise au rebut de rouleaux de film entiers, ce qui en fait une difficulté majeure pour le contrôle des pertes dans les entreprises de production de films.
Parmi les solutions traditionnelles, les agents d'ouverture minéraux naturels tels que le talc et la terre de diatomées présentent des inconvénients, notamment une large distribution granulométrique, une faible transparence et l'abrasion de l'équipement. Les agents glissants organiques de type amide présentent des risques de migration et de précipitation, qui affectent facilement l'adhérence d'impression du film et les performances de thermoscellage, et présentent des dangers pour la sécurité dans les scénarios de contact avec les aliments et les produits pharmaceutiques.
En comparaison, l'agent d'ouverture à base de dioxyde de silicium (agent d'ouverture à base de silice synthétique) obtient des effets antiadhérents grâce à un mécanisme de micro-isolation physique, avec des avantages essentiels incluant une haute pureté, une taille de particules contrôlable, un faible impact optique et l'absence de risque de migration, ce qui en fait la solution antiadhérente la plus largement utilisée dans le secteur des films haut de gamme aujourd'hui. Son principe de fonctionnement essentiel est le suivant : des particules de silice de taille micrométrique sont uniformément dispersées dans la matrice polymère ; après extrusion en film, les particules forment des micro-protubérances uniformes à la surface du film, agissant comme des espaceurs physiques pour réduire considérablement la surface de contact effective entre les couches de film et affaiblir les forces de van der Waals et les effets d'adsorption sous vide à la racine. En même temps, cela réduit le coefficient de frottement entre les couches de film, assure un enroulement, un refendage et une transformation en aval fluides, et ne cause pas d'impact négatif significatif sur la transparence, la brillance et les propriétés mécaniques du film.
2. Du mécanisme à la quantification : construction d'un système standardisé d'évaluation des performances anti-blocage
Les tests de performance scientifique constituent la base fondamentale pour vérifier l'efficacité de l'agent d'ouverture. Actuellement, deux méthodes d'évaluation sont couramment utilisées dans l'industrie pour quantifier la performance anti-blocage du dioxyde de silicium agent d'ouverture sous différents angles, formant ainsi un système d'évaluation complet de qualité industrielle.
2.1 Test du coefficient de frottement (COF) : la méthode d'évaluation industrielle dominante
Le test du coefficient de frottement (COF) est la méthode standard pour évaluer les performances d'antiblocage dans l'industrie mondiale du film, se caractérisant par une opération simple et une bonne répétabilité, et permettant de distinguer avec précision les différences de performance entre différents agents d'ouverture.
Pendant l'essai, deux éprouvettes de film sont pressées l'une contre l'autre sous un poids défini, une éprouvette est ensuite mise en glissement à vitesse constante dans la direction horizontale, et la résistance de frottement pendant le glissement est enregistrée. Le rapport entre la résistance de frottement et le poids de pressage est le coefficient de frottement. Cet indicateur reflète directement la régularité du bobinage lors de la production du film et l'aptitude au traitement lors des opérations ultérieures — le coefficient de frottement statique correspond à la résistance au démarrage, et le coefficient de frottement dynamique correspond à la résistance au glissement continu ; plus la valeur est faible, meilleures sont les performances anti-blocage et de glissement.
2.2 Test de force de blocage : simulation de scénarios de stockage réels
Le test de force de blocage est plus proche de l'état de stockage réel des films : les éprouvettes sont d'abord préconditionnées en les pressant ensemble pendant un temps déterminé sous une température et une pression spécifiées, puis la force maximale nécessaire pour séparer les deux couches de film est mesurée par traction verticale. Cette méthode peut simuler intuitivement les risques de blocage à long terme dans des environnements de stockage à haute température, mais en raison de procédures de test complexes et d'une faible reproductibilité des résultats, elle est généralement utilisée comme méthode de vérification complémentaire au test du coefficient de frottement.
3. Gamme complète de produits : quatre séries couvrant l'ensemble des scénarios d'application de films
Evonik est le seul fabricant mondial à proposer à la fois des agents d'ouverture en silice précipitée et en silice pyrogénée, avec quatre gammes de produits : SIPERNAT®, SPHERILEX®, AEROSIL® et AERODISP®, couvrant tous les scénarios d'application, des films d'emballage ordinaires aux films optiques haut de gamme, et fournissant des solutions de dioxyde de silicium comme agent d'ouverture précisément adaptées aux films de différents substrats et épaisseurs.
3.1 SPHERILEX® Silice précipitée sphérique : équilibre optimal entre haute clarté et haute efficacité d'antiblocage
La série SPHERILEX® représente le procédé de précipitation innovant d'Evonik, caractérisé par une morphologie de particules quasi idéalement sphériques et une distribution granulométrique extrêmement étroite, ainsi que par une densité tassée élevée et une faible absorption d'huile. C'est un produit de dioxyde de silicium agent d'ouverture de référence dans le secteur des films transparents haut de gamme.
La série comprend deux grades principaux :
- SPHERILEX® 30 AB
- SPHERILEX® 60 AB
Grâce à sa faible surface spécifique et à sa structure à faible absorption d'huile, la série SPHERILEX® présente une adsorption extrêmement faible sur les agents glissants de type amide. Utilisée en combinaison, elle assure une précipitation efficace des agents glissants et permet d'obtenir une performance synergique « anti-blocage + glissement ». Les données d'essais réelles montrent que, dans un film soufflé en PE de 25 μm avec ajout d'agent glissant, les produits SPHERILEX® offrent un équilibre entre le voile et le coefficient de frottement nettement meilleur que les concurrents à base de silice précipitée et de gel de silice traditionnels.
3.2 Produits à base de silice précipitée SIPERNAT® : une adaptation par grades pour tous les scénarios de films pleine épaisseur
La série SIPERNAT® est la gamme de produits d'agent d'ouverture à base de dioxyde de silicium d'Evonik la plus anciennement utilisée et la plus éprouvée sur le marché ; elle couvre des besoins variés, des films haute clarté aux films industriels d'épaisseur moyenne, avec une base d'application mature et un excellent rapport qualité-prix.
- SIPERNAT® 44 MS
- SIPERNAT® 310
- SIPERNAT® 500 LS
Evonik fournit des conseils clairs de sélection de produits pour différents systèmes polymères et types de films : les films PE haute clarté privilégient SPHERILEX® 30 AB et SIPERNAT® 44 MS ; les films PE standard sont compatibles avec SPHERILEX® 60 AB et SIPERNAT® 310 ; les films bi-orientés tels que BOPP et BOPET recommandent SPHERILEX® 30 AB ; les films PET et PA sont compatibles avec toute la série SPHERILEX® ; les films PVC calandrés peuvent utiliser SPHERILEX® 60 AB et SIPERNAT® 310/500 LS.
3.3 AEROSIL® Silice pyrogénée et dispersions AERODISP® : plafond de performance pour les scénarios ultra haut de gamme
Pour les scénarios aux exigences extrêmes en matière de transparence et de pureté, tels que les films de qualité optique, les films de qualité électronique et les films bi-orientés ultra-fins, Evonik propose la série AEROSIL® de produits de dioxyde de silicium agent d'ouverture à base de silice pyrogénée.
Les particules de silice pyrogénée peuvent atteindre l'échelle submicronique ; lorsqu'elles sont uniformément dispersées, leur impact sur la transparence du film est minimisé, et elles présentent une pureté chimique extrêmement élevée. Les produits représentatifs AEROSIL® OX 50 et AEROSIL® TT 600 sont largement utilisés dans les couches externes ultra-fines des films BOPET et BOPA de seulement quelques microns d'épaisseur, obtenant des effets anti-blocage avec presque aucun impact sur la transmittance lumineuse du film, ce qui en fait les matières premières privilégiées pour les films optiques et les films d'emballage électronique haut de gamme.
Pour les procédés d'addition de polycondensation du PET et les exigences d'antiblocage de type revêtement, Evonik lance également la série AERODISP® de dispersions de silice (telles que AERODISP® G 1220 et VP Disp. G 6020 X), qui pré-dispersent la silice pyrogénée dans un support d'éthylène glycol. Les clients peuvent les ajouter directement au système de polymérisation ou préparer des solutions de revêtement, évitant ainsi la difficulté de processus liée à la dispersion de poudre et garantissant une uniformité de dispersion ultime.
4. Synergie de formulation et dispersion de traitement : facteurs clés pour libérer les performances optimales de l'agent d'ouverture
L'effet d'application pratique de l'ouverture de l'agent de dioxyde de silicium dépend non seulement des paramètres physiques du produit lui-même, mais aussi de la logique de synergie de la formulation et de la technologie de dispersion lors du traitement — ce qui est également la raison fondamentale des performances non conformes dans de nombreuses entreprises de films.
4.1 Combinaison synergique avec d'autres additifs pour films
Dans les formulations pratiques de films, les agents d'ouverture sont généralement utilisés en combinaison avec des agents glissants, des stabilisants de traitement, des absorbeurs UV et d'autres additifs. Parmi eux, les agents glissants de type amide doivent migrer vers la surface du film pour fonctionner. Si l'agent d'ouverture a une surface spécifique et une valeur d'absorption d'huile trop élevées, il adsorbera une grande quantité d'agent glissant, entraînant une réduction de l'effet glissant et une augmentation du coût de la formulation.
La série SPHERILEX® et le SIPERNAT® 44 MS d'Evonik adoptent une conception structurelle à faible surface spécifique et à faible absorption d'huile, avec une adsorption extrêmement faible sur les agents glissants. Ils permettent d'obtenir une efficacité synergique « antiblocage + glissement », d'offrir un coefficient de frottement plus faible à dosage égal d'agent glissant et d'éviter les problèmes d'impression et de thermoscellage causés par une précipitation excessive de l'agent glissant.
4.2 Points techniques essentiels de la dispersion en transformation
L'uniformité de dispersion des particules de silice est le facteur central déterminant la qualité finale du film : une dispersion insuffisante peut entraîner des défauts du film tels que des taches et des yeux de poisson, et peut également obstruer les filtres de production, augmentant ainsi les coûts de maintenance de l'équipement et les taux de rebut.
Le guide technique d'Evonik indique clairement que l'agent d'ouverture au dioxyde de silicium nécessite une dispersion uniforme au moyen d'équipements de traitement à haut cisaillement, et recommande les extrudeuses bivis, les malaxeurs Banbury et autres systèmes de mélange à haut cisaillement. Par ailleurs, les propriétés physiques du produit lui-même influencent directement l'effet de dispersion : les particules présentant une surface spécifique et une absorption d'huile faibles ou modérées sont plus facilement mouillées par le polymère fondu, avec une difficulté de dispersion moindre ; les produits à masse volumique apparente élevée sont plus adaptés à la production de mélanges maîtres à haute concentration, ce qui améliore l'efficacité de production et réduit la pollution par la poussière.
Conçu sur la base de la logique ci-dessus, la série SPHERILEX® et le SIPERNAT® 44 MS présentent d'excellentes performances de dispersion et une capacité de charge élevée en masterbatch, aidant les clients à simplifier les processus de production et à réduire les coûts globaux.
5. Couverture complète des systèmes de conformité mondiaux, adaptation aux exigences d'accès aux marchés multi-régionaux
La sécurité des matériaux en contact avec les aliments est le seuil d'accès essentiel pour les films d'emballage, et également l'un des principaux atouts de compétitivité des produits d'agent d'ouverture à base de dioxyde de silicium. Tous les produits antibloquants à base de silice d'Evonik ont obtenu les certifications de matériaux en contact avec les aliments sur les principaux marchés mondiaux, répondant ainsi aux besoins de déploiement mondial de nos clients :
- Europe, Moyen-Orient et Afrique
- Amériques
- Asie-Pacifique
De plus, la gamme complète de produits est équipée de documents complets d'information sur la sécurité des produits (PSI), qui peuvent fournir aux clients des documents de conformité complets et les aider à terminer rapidement les examens d'accès au marché.
Conclusion
Avec la montée en gamme continue des secteurs mondiaux de l'emballage alimentaire, de l'emballage pharmaceutique, des films optiques et électroniques, etc., les exigences de performance du marché pour le dioxyde de silicium agent d'ouverture évoluent constamment vers une haute transparence, une haute pureté, une haute efficacité et de faibles pertes. Forte de décennies d'accumulation technique et d'une gamme complète de produits, Evonik fournit non seulement à l'industrie des produits standardisés matures et fiables, mais propose également à ses clients des solutions personnalisées de formulation et de procédé grâce à son équipe technique d'application mondiale.
La publication du guide technique TI 1206 améliore encore le système théorique technique et les normes de sélection d'application pour les agents d'ouverture à base de silice, et favorisera la mise à niveau standardisée de la technologie anti-blocage dans l'industrie mondiale du film. À l'avenir, avec le développement de filières émergentes telles que les films biodégradables et les films fonctionnels, Evonik continuera à faire évoluer la technologie de la silice comme agent d'ouverture afin de fournir des solutions matérielles plus efficaces, plus sûres et plus durables à l'industrie mondiale de la transformation des plastiques.
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