Une émulsion est un système biphasé de liquides non miscibles. En fonction de la composition de la phase continue et de la phase dispersée, on peut obtenir des émulsions huile-dans-eau ou eau-dans-huile. L’ajout d’un tensioactif est essentiel pour stabiliser toutes les émulsions, car il réduit la tension interfaciale entre les deux liquides. D’autres additifs peuvent également être utilisés pour accroître cette stabilité.
Les émulsions de cire offrent un moyen efficace d’incorporer de la cire dans un produit, puisqu’elles s’intègrent facilement dans les formulations de revêtements et de peintures à base d’eau par simple mélange, grâce à leur forme liquide. Les cires sont des additifs courants qui influencent considérablement les propriétés de surface de tout revêtement, en améliorant et en protégeant son apparence.
En raison de leur structure chimique, les cires confèrent une amélioration notable de la résistance à l’eau. Comme son nom l’indique, cette propriété protège une surface contre la pénétration de l’eau, qui peut provoquer des problèmes de moisissure (insalubres et peu esthétiques) et même des dommages structurels irréversibles.
Les cires de paraffine offrent souvent une performance excellente, particulièrement sur les surfaces poreuses, car elles sont principalement composées de chaînes d’alcane linéaires et présentent une bonne structure cristalline, fournissant ainsi d’excellents effets de barrière contre l’eau.
La gamme d’émulsions de cire EMULTROL comprend une variété de cires telles que paraffine, polyéthylène, lignite, carnauba, entre autres. Combinées avec différents émulsifiants, ces cires couvrent la majorité des besoins de nos clients. Parmi elles, les produits EMULTROL CM-2469 SPL et CM-2655 E se distinguent comme les candidats les plus efficaces pour améliorer la résistance à l’eau des peintures à base d’eau. Toutes deux sont des émulsions de cire de paraffine, de couleur blanche, avec une taille de particule faible (< 1 µm), une faible viscosité et un pH alcalin (voir Figure 1 et Tableau 1).
Figure 1 – Apparence de l’EMULTROL CM-2469 SPL et CM-2655 E et leur distribution de taille de particules.
Tableau 1 – Propriétés de l’EMULTROL CM-2469 SPL et CM-2655 E.
Étude
L’analyse de l’interaction d’un liquide avec une surface peut fournir des indications précieuses sur les caractéristiques de cette surface et sur son comportement dans d’autres environnements connexes. L’angle de contact d’une goutte d’eau est un indicateur clé de la modification de surface, révélant si celle-ci a été conçue pour remplir des fonctions spécifiques via l’ajout de revêtements.
Une goutte qui reste ronde, avec un angle de contact élevé (voir Figure 2, gauche), indique une surface hydrophobe ou répulsive à l’eau. En revanche, une goutte qui s’étale sur la surface (voir Figure 2, droite), révélant un faible angle de contact, indique une surface hydrophile.
Figure 2 – Surfaces revêtues (gauche) et non revêtues (droite) pour améliorer l’hydrophobicité.
Pour évaluer le comportement hydrophobe de chaque produit, une couche de 30 µm (en état humide) de chaque émulsion a été appliquée sur du papier et laissée à sécher complètement (au moins 12 h à température ambiante). Ensuite, une goutte d’eau a été déposée délicatement sur cette couche pour observer sa forme.
Pour démontrer les avantages de l’utilisation des émulsions de cire comme additifs dans les peintures, un ajout de 2 % et de 3 % de chaque émulsion a été fait à deux résines commerciales différentes, l’une styrène-acrylique et l’autre acrylique, toutes deux utilisées dans les peintures et les revêtements. Les caractéristiques de ces résines sont présentées dans le Tableau 2. Le même procédé décrit précédemment a été appliqué en utilisant les résines modifiées comme revêtement.
Tableau 2 – Propriétés des résines.
Résultats
Il est bien connu qu’un papier non revêtu s’imbibe immédiatement lorsqu’il est exposé à l’eau. Cependant, en utilisant le revêtement approprié, une surface hydrophobe peut être obtenue. Dans la Figure 3, nous observons le comportement des gouttes d’eau sur le papier revêtu. Comme mentionné précédemment, le caractère hydrophobe est plus prononcé avec les émulsions de cire (a), en comparaison avec les résines purement acryliques (b), car une forme plus sphérique est obtenue, ce qui implique un angle de contact plus élevé.
Figure 3 – Gouttes d’eau sur papier revêtu avec a) émulsions de cire EMULTROL CM-2469 SPL et CM-2655 E et b) résine 1 et résine 2.
De plus, dans la Figure 4, on observe une amélioration de l’hydrophobicité du revêtement lors de l’utilisation d’émulsions de cire comme additifs dans les résines acryliques. Cet effet est plus accentué avec la résine 2 (b), où l’on remarque une forme plus arrondie de la goutte d’eau. Comme prévu, lorsque la concentration augmente de 2 % à 3 %, l’hydrophobicité de la surface s’améliore (Figure 5).
En conclusion, EMULTROL CM-2469 SPL et EMULTROL CM-2655 E sont d’excellents candidats comme additifs d’émulsion de cire pour les peintures à base d’eau, en particulier celles formulées avec des dispersions polymériques.
Figure 4 – Gouttes d’eau sur papier revêtu avec a) résine pure et additivée 1 et b) résine pure et additivée 2 à 2 % d’émulsions de cire.
Figure 5 – Gouttes d’eau sur papier revêtu avec a) résine 1 et b) résine 2 avec 2 % et 3 % d’émulsions de cire respectivement.
Conclusions
EMULTROL CM-2469 SPL et EMULTROL CM-2655 E sont des émulsions de cire de paraffine spécialement développées pour les revêtements à base d’eau. Elles sont formulées avec des systèmes émulsifiants différents qui augmentent la compatibilité avec les résines aqueuses communes. Le principal avantage de ces émulsions de cire dans les revêtements à base d’eau est l’augmentation de l’hydrophobicité du film. L’efficacité de ces émulsions est démontrée dans cette étude.
Il est important de noter que chaque formulation est unique et peut nécessiter des tests de compatibilité pour assurer des résultats optimaux.
AUTEUR: Carlota Clarasó
