La science derrière Nanoxeal

Qu’est-ce qu’un revêtement hydrofuge et comment l’« effet perlant » est-il mesuré ?

Une surface est dite hydrophobe lorsque l’angle de contact statique de l’eau atteint 90 degrés ou plus, et superhydrophobe à 150 degrés ou plus, l’eau roulant alors en quasi-sphères (Brighton Science). La norme ASTM D7334-08(2022) confirme ce classement par mesure de l’angle de contact à l’avancement : hydrophile sous 45 degrés, intermédiaire de 45 à 90 degrés, hydrophobe au-delà de 90 degrés. L’effet perlant est donc une grandeur mesurable, pas une impression visuelle.

Le mouillage obéit à l’équation de Young :

$${\gamma }_{\text{lv}}\cos \theta ={\gamma }_{\text{sv}}-{\gamma }_{\text{sl}}$$

Plus l’énergie de surface du solide est basse, plus l’angle de contact de l’eau est élevé. C’est le principe physique fondamental sur lequel reposent tous les répulsifs de cette classe.

Le modèle de référence biologique est l’« effet lotus » : la feuille de Nelumbo affiche un angle de contact d’environ 162 degrés, non pas grâce à la chimie seule, mais grâce à une rugosité hiérarchique micro/nano combinée à une cire épicuticulaire à faible énergie de surface (Barthlott et Neinhuis, Planta, 1997 ; valeur d’angle, Neinhuis et Barthlott, Annals of Botany, 1997). Cette double contribution (chimie à faible énergie + texture nano) est exactement la logique d’un système polysiloxane/fluoropolymère/nano-silice.

Comment fonctionne un répulsif au silane/siloxane, et pourquoi reste-t-il « respirant » ?

Les répulsifs pénétrants au silane et au siloxane ne forment pas un film : ils pénètrent dans les pores et subissent une hydrolyse puis une condensation pour lier une résine hydrophobe sur les parois des pores (un tapissage, pas un remplissage). L’énergie de surface effective chute, l’eau perle, mais les pores restent ouverts à la diffusion de la vapeur (Euclid Chemical). Le siloxane est indépendant du pH et réagit avec l’humidité ; le silane, plus petit, pénètre plus profondément. Dans les deux cas, le substrat « respire ».

La littérature évaluée par les pairs quantifie l’effet. Une revue de 2024 dans le Journal of Materials Science indique que les traitements de surface au silane/siloxane atteignent de façon constante des réductions de 70 à 95 % de l’absorption d’eau des matériaux cimentaires. Concrètement, les répulsifs de cette classe coupent fortement la remontée capillaire des substrats minéraux poreux tout en laissant les pores ouverts à la vapeur, ce qui distingue un hydrofuge respirant d’un film étanche.

Application par type de surface (maçonnerie, béton, bois) : voir le produit Nanoxeal.

Combien de temps dure la protection hydrofuge ?

Une étude de terrain de référence (Christodoulou et coll., Construction and Building Materials, 2013) a prélevé des carottes sur des poutres de pont en béton armé traitées au silane environ 20 ans plus tôt : l’absorption d’eau restait fortement réduite, démontrant un effet protecteur résiduel après deux décennies. L’imprégnation au silane conserve donc une large part de son effet hydrofuge sur une à deux décennies, tout en déclinant graduellement avec le temps.

La durabilité d’un revêtement de cette classe se vérifie en laboratoire par vieillissement accéléré sous UV fluorescents et condensation selon la norme ASTM G154 : lampes UVA-340 simulant la lumière solaire d’été, cycles alternés UV et humidité.

Pourquoi le polysiloxane résiste-t-il aussi bien aux UV ?

La résistance UV du polysiloxane vient de sa liaison de squelette silicium-oxygène (Si-O), d’environ 444 kJ/mol, plus forte que la liaison carbone-carbone (C-C, environ 348 kJ/mol). Un photon de lumière solaire à 300 nm transporte environ 398 kJ/mol : assez pour rompre une liaison C-C, mais pas une liaison Si-O (figures de tables de référence ; conclusion qualitative confirmée par Silicones Europe). C’est la raison fondamentale pour laquelle les silicones résistent à la scission de chaîne induite par les UV.

De plus, comme la liaison Si-O est déjà fortement oxydée, le squelette polysiloxane ne peut pas être oxydé davantage comme une chaîne C-C. Les revêtements silicones offrent ainsi une résistance UV, oxydative et thermique supérieure aux liants organiques (acryliques, uréthanes), tout en gardant une chaîne Si-O-Si flexible. C’est ce qui permet de former une membrane à la fois durable et souple.

Pourquoi ajouter un fluoropolymère ?

Les fluoropolymères comptent parmi les énergies de surface solides les plus basses connues (environ 18 à 20 mN/m pour le PTFE), ce qui donne des angles de contact de l’eau d’environ 105 à 115 degrés sur surface lisse (Scientific Reports, 2019). Leur durabilité exceptionnelle face aux UV vient de la liaison carbone-fluor (C-F), d’environ 486 kJ/mol, supérieure à l’énergie d’un photon UV à 300 nm (environ 399 kJ/mol) : la lumière solaire ne peut donc pas la photolyser (PCI Magazine / AGC Chemicals LUMIFLON ; American Coatings Association). Les revêtements architecturaux PVDF et FEVE conservent couleur et brillance pendant 30 ans ou plus.

Combiné au polysiloxane, le fluoropolymère apporte donc une seconde barrière chimique à très faible énergie de surface et à très haute stabilité aux UV.

Surfaces les plus exposées au rayonnement solaire (toiture et métal) : voir le produit Nanoxeal.

À quoi sert la nano-silice ?

La nano-silice apporte la rugosité à double échelle qui transforme une chimie à faible énergie en surface très répulsive. Le mouillage suit les modèles de Wenzel et Cassie-Baxter : une chimie lisse à faible énergie donne environ 90 à 110 degrés, et la rugosité nano-silice (régime Cassie-Baxter, air piégé) pousse l’angle de contact vers 150 degrés et plus (Shirtcliffe et coll., Advances in Colloid and Interface Science, 2010).

L’effet est documenté quantitativement. En ajoutant de la silice à un polymère à faible énergie (PVDF), l’angle de contact de l’eau passe de 95 à 168 degrés à mesure que la charge de silice augmente (Materials Letters, 2016). Dans une matrice silicone, des nanocomposites PDMS-silice atteignent un angle de contact statique d’environ 152,6 degrés tout en restant mesurablement durs et résistants à l’usure par nano-indentation (Nanomaterials, 2025), et un revêtement PDMS/SiO2 conserve sa performance hydrophobe sous abrasion normalisée au papier de verre et au test Taber (Coatings, 2018). Un nanocomposite PDMS/silice à 156,4 degrés a même conservé sa superhydrophobie après UV, abrasion par sable, impact d’eau, arrachage au ruban et exposition acide/base forte (ACS Omega, 2020). La nano-silice n’est donc pas qu’un additif d’angle de contact : elle contribue à la robustesse mécanique du revêtement.

Pourquoi la « respirabilité » (perméabilité à la vapeur) est-elle si importante ?

La perméabilité à la vapeur est essentielle pour les revêtements extérieurs de maçonnerie et de bois : un film non respirant emprisonne l’humidité et provoque cloquage, écaillage, écaillage par gel-dégel, efflorescence et pourriture (principe de building science confirmé par Euclid Chemical). Un bon hydrofuge doit donc repousser l’eau liquide tout en laissant la vapeur s’échapper.

Ces deux propriétés sont indépendantes et normalisées séparément. Le cadre EN 1062-1 classe d’un côté la perméabilité à l’eau liquide (valeur w, w inférieur à 0,5 = répulsif) et de l’autre la perméabilité à la vapeur d’eau (valeur Sd, classes V1 haute / V2 moyenne / V3 basse via EN ISO 7783) : un revêtement peut donc être à la fois faiblement perméable à l’eau liquide ET hautement perméable à la vapeur. Sous EN 1504-2, la respirabilité se classe par valeur Sd : Classe I, Sd inférieur à 5 m (perméable) ; Classe II, 5 à 50 m ; Classe III, Sd supérieur à 50 m (non perméable).

La respirabilité se mesure : la transmission de vapeur d’eau se quantifie par la norme ASTM E96 (et ASTM D1653 pour les films de revêtement), donnant un indice « perm » (un matériau au-dessus de 10 perms est considéré perméable à la vapeur). À titre d’exemple commercial vérifiable, le revêtement Sikagard-670 W est documenté à 17,9 US perms (ASTM E96) avec un Sd d’environ 0,4 m : la preuve que la respirabilité est un critère testable et standardisé, pas un argument marketing.

Que fait concrètement le revêtement contre les UV, selon la surface ?

Le rayonnement UV dégrade chaque matériau différemment, et c’est précisément ce qu’un revêtement à haute stabilité UV ralentit.

• Bitume (bardeaux d’asphalte) : la photo-oxydation UV volatilise les huiles légères et oxyde les maltènes vers les asphaltènes, fragilisant le liant et réduisant souplesse, ductilité et auto-cicatrisation (Construction and Building Materials, 2026). Sur les bardeaux, les granules minéraux protègent le bitume sous-jacent ; la perte de volatils affaiblit la liaison bitume-granule, les granules se détachent, puis le bitume mis à nu se dégrade plus vite (InterNACHI).
• Bois : les UV photo-oxydent surtout la lignine (le chromophore UV), la dépolymérisant en produits solubles dans l’eau et laissant une surface riche en cellulose qui grisaille, s’érode et laisse les revêtements se délaminer (Wood and Fiber Science, 2005). Cette photodégradation reste confinée à une mince zone de surface : les UV pénètrent environ 75 micromètres et la lumière visible environ 200 micromètres, ce qui explique l’efficacité des revêtements et écrans UV de surface (Evans et coll., 2007 ; profondeurs établies dans la littérature).
• Polymères et revêtements organiques : la photo-oxydation UV provoque farinage, perte de brillance, jaunissement, fissuration, fragilisation et perte de résistance en traction ; les absorbeurs UV et les écrans inorganiques prolongent la durée de vie (Polymers, MDPI, 2022).

Bois, toiture et métal : voir le produit Nanoxeal.

Comment vérifie-t-on tout cela en pratique ?

L’efficacité et la durabilité d’un traitement hydrofuge se vérifient sur le terrain par des essais d’absorption d’eau : le tube RILEM mesure l’absorption sous faible pression avant et après traitement (une baisse marquée indique une application correcte), et l’absorption globale et le volume de vides se mesurent par la norme ASTM C642 (Brick Industry Association ; ASTM C642). La durabilité UV se confirme en laboratoire par ASTM G154. Autrement dit, chaque grande affirmation de cette page (perlage, réduction d’absorption, respirabilité, tenue aux UV) correspond à une méthode d’essai normalisée.

FAQ

Références

1. 1. Brighton Science, « What is a Contact Angle? » https://www.brighton-science.com/what-is-contact-angle
2. 2. ASTM D7334-08(2022), Surface Wettability by Advancing Contact Angle Measurement. https://store.astm.org/d7334-08r22.html
3. 3. Barthlott & Neinhuis (1997), « Purity of the sacred lotus », Planta 202:1-8 ; angle from Neinhuis & Barthlott (1997), Annals of Botany 79:667-677. https://doi.org/10.1007/s004250050096
4. 4. Euclid Chemical, « Silane and Siloxane Water Repellents for Concrete and Masonry ». https://www.euclidchemical.com/company/blog/archive/silane-and-siloxane-water-repellents-for-concrete-and-masonry/
5. 5. « A review on silane and siloxane materials », Journal of Materials Science (2024). https://link.springer.com/article/10.1007/s10853-024-09771-6
6. 6. Christodoulou et al. (2013), « Long-term performance of surface impregnation of reinforced concrete with silane », Construction and Building Materials 48:708-716. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.07.038
7. 7. Scientific Reports 9:8675 (2019), « Water Repellent Superhydrophobic PTFE Surface ». https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6572853/
8. 8. American Coatings Association, « Fluoropolymer Coatings for Architectural Applications » (2020). https://www.paint.org/coatingstech-magazine/articles/fluoropolymer-coatings-for-architectural-applications/
9. 9. PCI Magazine / AGC Chemicals (LUMIFLON), « FEVE Powder Technology » (2020). https://www.pcimag.com/articles/107819-feve-powder-technology-for-weather--and-corrosion-resistant-coatings
10. 10. Silicones Europe, « Performance properties - UV Stability ». https://www.silicones.eu/about-silicones/performance-properties-uv-stability/
11. 11. « Superhydrophobic PVDF coatings », Materials Letters (2016). https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0300944016301783
12. 12. Yao et al. (2025), « PDMS-Silica Superhydrophobic Nanocomposite Coating », Nanomaterials 15(12):898. https://doi.org/10.3390/nano15120898
13. 13. « Abrasion Resistance of PDMS/SiO2 Coatings », Coatings 8(11):414 (2018). https://www.mdpi.com/2079-6412/8/11/414
14. 14. « Durable Superhydrophobic PDMS/Silica », ACS Omega 5(8):4100-4108 (2020). https://doi.org/10.1021/acsomega.9b03775
15. 15. Shirtcliffe et al. (2010), « An introduction to superhydrophobicity », Advances in Colloid and Interface Science 161:124-138. https://doi.org/10.1016/j.cis.2009.11.001
16. 16. EN 1062-1 framework ; BS EN 1062-3:2008 (perméabilité à l’eau liquide) et EN ISO 7783 (vapeur d’eau). https://www.en-standard.eu/bs-en-1062-3-2008-paints-and-varnishes-coating-materials-and-coating-systems-for-exterior-masonry-and-concrete-determination-of-liquid-water-permeability/
17. 17. EN 1504-2:2004, Surface protection systems for concrete (classes Sd via EN ISO 7783). https://standards.iteh.ai/catalog/standards/cen/ac5d306d-e443-4023-9888-5ff3dbdf5dfc/en-1504-2-2004
18. 18. ASTM E96/E96M, Water Vapor Transmission of Materials (et ASTM D1653 pour les films). https://www.astm.org/e0096_e0096m-16.html
19. 19. Sika USA, Sikagard-670 W technical data (17,9 perms ASTM E96, Sd 0,4 m). https://usa.sika.com/en/construction/repair-protection/coatings-water-repellents/building-facade-coatings/sikagard-670-w.html
20. 20. ASTM G154 (Q-Lab), vieillissement accéléré UV fluorescent / condensation. https://www.q-lab.com/weathering/weathering-test-standards/ASTM-G154
21. 21. « Performance of UV aged asphalt mixture », Construction and Building Materials (2026). https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0950061826001728
22. 22. InterNACHI, « Mastering Roof Inspections: Asphalt Composition Shingles, Part 30 ». https://www.nachi.org/asphalt-comp-shingles-part30-84.htm
23. 23. « Photodegradation and Photoprotection of Wood Surfaces », Wood and Fiber Science (2005). https://wfs.swst.org/index.php/wfs/article/download/1520/1520/0
24. 24. Evans, Urban, Chowdhury (2007), « Violet light photodegradation of wood », US Forest Service FPL. https://research.fs.usda.gov/treesearch/29235
25. 25. « UV Absorbers in Polymers », Polymers (MDPI), PMC8747282 (2022). https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8747282/
26. 26. Frontiers in Materials (2025), « Silane-cement permeable crystalline composite coating ». https://doi.org/10.3389/fmats.2025.1627957
27. 27. Li, Fan, Lv, Fan (2020), « Hydrophobic Treatments and Salt Frost Resistance », Materials 13(23):5361. https://doi.org/10.3390/ma13235361
28. 28. Brick Industry Association, « RILEM Tube Testing and Brick Masonry » ; ASTM C642. https://www.gobrick.com/media/file/bb-rilem-tube-testing_final.pdf