Légende
  • Halogènes
  • Métaux alcalino-terreux
  • Actinides
  • Gaz nobles
  • Métaux de transition
  • Autres
  • Métaux alcalins
  • Lanthanides
14
Si
Silicium
Produit organique

Les silicones ou polysiloxanes sont des polymères qui possèdent une très grande stabilité thermique et inertie chimique. Elles sont hydrophobes, organophobes, anti-adhérentes, tensioactives, lubrifiantes, isolants électriques. Elles se présentent sous forme d’huiles, d’élastomères, de résines ou de gels.

Données industrielles

Les silicones ou polysiloxanes sont des polymères de formule [R2SiO]n, avec R, généralement un groupe méthyl (CH3) mais aussi éthyl ou phényl. Elles se présentent sous 3 formes physiques : élastomères (56 % du chiffre d’affaires), huiles (31 %), résines (7 %), gels et autres (5 %). Elles existent sous forme de plus de 2000 produits.

  • Huiles silicones : les huiles silicones sont des polymères linéaires pouvant présenter une longueur de chaîne de plus de 1 000 atomes de Si, en alternance avec des ponts oxygène. Utilisées, en particulier, dans le refroidissement et l’isolation des transformateurs. Elles sont également beaucoup utilisées dans les accessoires de câbles haute tension.
  • Élastomères silicones : ils sont subdivisés en plusieurs catégories selon leur viscosité et leur mode de réticulation.
  • Résines siloxanes : les résines siloxanes se distinguent par leur haute stabilité thermique, une propriété que l’on exploite dans l’isolation des grosses installations électriques.
  • Gels silicones : les gels silicones peuvent remplacer les huiles ou les élastomères, suivant le type d’application. Par rapport aux huiles, ils réduisent le risque de fuites et comparés aux élastomères, ils remplissent parfaitement les cavités de géométrie complexe et adhèrent solidement aux parois intérieures des pièces.

Propriétés

Elles possèdent une très grande stabilité thermique (de -100 à 300°C) et inertie chimique. Hydrophobes, organophobes, anti-adhérentes, tensioactives, lubrifiantes, isolants électriques, les élastomères silicones sont très résistants au rayonnement ultraviolet. Les propriétés mécaniques sont améliorées par des charges, par exemple de silice précipitée.

Fabrication industrielle

Par action, vers 300°C, de composés organochlorés, principalement le chlorure de méthyle (CH3Cl), sur le silicium de qualité métallurgique, en présence de catalyseurs (dérivés de cuivre). Le principal composé fabriqué est le diméthyldichlorosilane, (CH3)2SiCl2, séparé par distillation, qui par hydrolyse donne le diméthylsilanediol, (CH3)2Si(OH)2. L’élimination d’eau entre deux molécules conduit à la formation de chaînes de polysiloxanes (silicones).

Productions

Les capacités mondiales de production sont, en 2016, de 2,3 millions de t, à 45 % en Chine, 26 % en Europe de l’Ouest, 17 % aux États-Unis. En 2019, la production de l’Union européenne est de 840 000 t dont 518 002 t en Allemagne, 15 855 t en Espagne, 12 785 t en Belgique, 11 733 t aux Pays Bas, 8 224 t en Italie. La production française est confidentielle.

Commerce international : sous forme primaire, en 2019.

Principaux pays exportateurs, sur un total de 1,107 million de t en 2018 :

en tonnes
Chine 223 651 Corée du Sud 40 808
États-Unis 161 915 Pays Bas 30 457
Belgique 111 038 Inde 23 815
Japon 84 389 Italie 18 171
Thaïlande 75 511 Hong Kong 17 540

Source : ITC

Les exportations chinoises sont destinée à 13 % à la Corée du Sud, 12 % à l’Inde, 9 % aux États-Unis.

Principaux pays importateurs :

en tonnes
Belgique 187 476 Inde 70 538
Chine 136 419 Italie 63 949
Corée du Sud 112 217 Pays Bas 49 965
États-Unis 95 790 France 44 573
Allemagne 83 425 Espagne 40 190

Source : ITC

Les importations belges proviennent à 47 % du Royaume Uni, 24 % d’Allemagne, 12 % des Pays Bas, 9 % des États-Unis.

Principaux producteurs, en 2016, en parts du total des capacité mondiales de production :

Dow 27 % Momentive 9 %
Wacker 12 % Shin-Etsu 8 %
Elkemsilicones 11 %

Sources : Freedonia et Elkem

  • Dow (États-Unis), n° 1 mondial, issu de DowCorning, après l’achat par Dow, en juin 2016, de la moitié des parts détenues par Corning Incorporated. Possède des unités de production aux États-Unis, dans le Kentucky, à Carrollton et Elizabethtown, dans le Michigan à Auburn et Midland, en Caroline du Nord à Greenboro, dans l’Indiana à Kendallville, en Allemagne, à Wiesbaden, en Belgique à Seneffe, au Royaume Uni, à Barry dans le Pays de Galles, au Brésil à Campinas, au Japon en association avec Toray, en Corée du Sud, en Chine à Zhangjiagang (joint venture avec Wacker).
  • Wacker (Allemagne), n°2 mondial : possède des sites de production en Allemagne à Burghausen et Nünchritz, au Brésil à Jandira, en Chine à Zhangjiagang, en Inde à Kolkata, au Japon à Akeno en association avec Asahi-Kasei, en Corée du Sud à Suwon, en Norvège à Holla, en République tchèque à Plzen, aux États-Unis à Adrian (Michigan), Chino (Californie), North Canton (Ohio).
  • Elkemsilicones (France/Chine) : filiale du groupe China National Bluestar Corporation au travers de sa filiale Elkem, son siège social mondial est basé à Lyon. Produit en France, voir ci-dessous, aux États-Unis à York, en Caroline du Sud avec 24 000 t/an de silicones, en Allemagne à Lubeck avec 1 500 t/an de silicones, en Italie à Caronno avec 6 500 t/an de silicones, en Espagne à Santa Perpetua avec 19 000 t/an de silicones, au Brésil à Joinville avec 15 000 t/an de silicones, en Chine à Shanghai avec 20 000 t/an de silicones et Jinjiang, dans la province de Jiangxi avec 220 000 t/an de siloxane. Possède une capacité de production de 300 000 t/an de siloxane.
  • Momentive (États-Unis), produit du siloxane aux États-Unis à Waterford (New York), en Allemagne à Leverkusen, au Japon à Ohta, en Chine à Jiande.
  • Shin-Etsu (Japon) : produit au Japon, dans le complexe de Gunma, à Naoetsu et Takefu, aux États-Unis à Akron dans l’Ohio, au Brésil à Sao Paulo, aux Pays Bas à Almere, en Corée du Sud, à Taipei chinois, en Thaïlande, en Chine.

Situation française

En 2019.

Production : par Bluestar Silicones, devenu Elkem Silicones, qui a repris, le 1er janvier 2007, l’activité silicones de Rhodia. La production de siloxanes est effectuée à Roussillon (38) avec 80 000 t/an et celle de silicones à Saint Fons (69) avec des capacités annuelles de 200 000 t/an.

Commerce extérieur : sous forme primaire.

Les exportations sont confidentielles.

Les importations s’élevaient à 44 656 t en provenance principalement à :

  • 32 % d’Allemagne,
  • 23 % de Belgique,
  • 15 % de Chine,
  • 6 % des Pays Bas.

Utilisations

Les consommations estimées, en 2019, à 2,2 millions de t sont réalisées à 42 % en Chine, 17 % en Europe de l’Ouest, 15 % aux États-Unis.

Secteurs d’utilisation, en 2016 :

Construction 20 % Santé et soins personnels 12 %
Électricité, électronique 19 % Chimie 9 %
Transports 17 %

Sources : Freedonia et Elkem
Les élastomères sont plutôt utilisés en construction et dans les transports, les huiles et les gels, dans la santé et les soins personnels, les résines, en construction.

Utilisations diverses : dans les bains d’huile (fluide caloporteur), la lubrification, dans les transformateurs (propriétés isolantes), dans les produits d’entretien (hydrophobie), comme agent de démoulage de plastiques et caoutchoucs (organophobie), en cosmétologie et en alimentation (inertie chimique et innocuité), en hydrofugation et comme mastic et colle dans le bâtiment, en imperméabilisation des tissus, comme anti-adhérent (ustensiles de cuisine), comme anti-mousse…

Quelques exemples d’utilisation :

  • Mastic de scellement des 60 000 vitres de 1,8 m par 3,6 m de la Bibliothèque Nationale de France François Mitterrand.
  • Recouvre le papier qui protège les adhésifs.
  • Pour la consolidation et hydrofugation de l’Arc de Triomphe de Paris.
  • Utilisées pour mouler la grotte de Tautavel (400 m2) afin de la reproduire en grandeur nature à quelques centaines de mètres : consommation de 2,4 t de silicones sur 3 mm d’épaisseur.
  • L’implantation de prothèses mammaires en silicones est effectuée depuis 1965.
  • Matériau des lentilles de contact.
  • Les élastomères siliconés sont utilisés pour fabriquer des claviers (montre, calculatrice, orgues…).
  • Utilisation de plus en plus fréquente dans l’alimentaire avec les moules à gâteaux, à tartes, les ustensiles de cuisine…

Bibliographie