CMC ou CMS : carboxyméthylcellulose ou carboxyméthylamidon — coût, performances et domaines de prédilection
Ce qui distingue la carboxyméthylcellulose du carboxyméthylamidon en chimie, viscosité, stabilité et coût d’usage, et où chacun est le meilleur choix en papeterie, fluides de forage, textile et détergence.
Laboratoire d’application Sentai · · 6 min de lecture
La CMC et la CMS sont obtenues par la même chimie de carboxyméthylation appliquée à des polysaccharides différents : la cellulose pour la CMC, l’amidon pour la CMS. La CMS est généralement l’option la moins chère au kilogramme et donne de bons résultats lorsqu’une viscosité modérée, la formation de film et la rétention d’eau suffisent, par exemple pour le collage en surface du papier, l’encollage textile et le contrôle du filtrat dans les boues à température modérée. La CMC l’emporte lorsqu’il faut une viscosité élevée à faible dosage, un DS ou une pureté élevés, de la limpidité, une tolérance au sel ou une stabilité des solutions dans le temps.
Chimie : même réaction, squelette différent
Les deux produits partent d’un polymère de glucose alcalinisé à l’hydroxyde de sodium puis éthérifié à l’acide monochloroacétique, et tous deux contiennent du chlorure de sodium et du glycolate de sodium comme sous-produits, sauf s’ils sont éliminés par lavage. La différence tient au squelette. La cellulose est une chaîne linéaire d’unités glucose liées en β-1,4 avec un degré de polymérisation élevé : ses dérivés développent donc une forte viscosité. L’amidon, issu du maïs, du manioc, de la pomme de terre ou du blé, se compose d’amylose essentiellement linéaire et d’amylopectine très ramifiée, avec des liaisons α-1,4 et α-1,6 ; les molécules ramifiées occupent un volume hydrodynamique plus faible, si bien que la CMS épaissit moins par gramme.
Les grades de CMS de Sentai présentent un DS de 0.30–0.85 et une pureté ≥ 80 %, avec un pH en solution de 8–12 (7–11 pour le grade papetier) et une finesse de 60–80 mesh. Ses grades de CMC couvrent un DS de 0.4 à ≥ 1.2 et une pureté de 55 % pour les grades techniques à ≥ 99.5 % pour les grades raffinés.
Performances comparées
| Propriété | CMC (gammes Sentai) | CMS (gammes Sentai) |
|---|---|---|
| Squelette | Cellulose : linéaire, liaisons β-1,4 | Amidon : liaisons α-1,4 et α-1,6, partiellement ramifié |
| Degré de substitution | De 0.4 à ≥ 1.2, selon le grade | 0.30–0.85 |
| Pureté | De 55–70 % (technique) à ≥ 99.5 % (raffiné) | ≥ 80 % |
| Viscosité | De 5–40 mPa·s à 2 % jusqu’à 7 000–8 000 mPa·s à 1 % | De 8–60 mPa·s (CMS-L) à 150–200 mPa·s (CMS-H) à 2 % ; CMS-P 10–300 mPa·s à 2 % |
| pH de la solution | 6.0–8.5 pour la plupart des grades ; 7–10 pour les grades techniques | 8–12 ; 7–11 pour la CMS-P |
| Humidité | ≤ 8–10 % | ≤ 12 % |
| Stabilité biologique | Résiste à l’amylase ; dégradée par la cellulase | Dégradée par l’amylase et les microbes ; conserver les solutions |
| Code HS | 3912.31 | 3505.10 |
| Capacité de Sentai | 10 000 t/yr (CMC et PAC) | 5 000 t/yr sur une ligne dédiée |
Stabilité et température
Les liaisons α-glycosidiques de l’amidon sont la cible naturelle des amylases, produites par de nombreux microbes : les solutions de CMS, sauces d’encollage et boues perdent donc plus vite leur viscosité si elles sont stockées ou recirculées sans conservateur. Dans les fluides de forage, les réducteurs de filtrat à base d’amidon sont typiquement limités à environ 120 °C (250 °F), alors que la PAC et la CMC sont typiquement utilisées jusqu’à environ 120–150 °C. Les dérivés d’amidon tolèrent toutefois bien le sel et sont utilisés de longue date dans les boues saturées en sel.
Limpidité, pureté et résidus
La CMC raffinée donne des solutions limpides et lisses, très peu salées. La CMS est généralement fournie à une pureté plus faible et donne des solutions plus troubles, ce qui est sans importance pour le papier, les boues ou l’encollage, mais l’exclut des boissons limpides, des pâtes d’électrode et des autres applications haute pureté.
Logique de coût : prix au kilogramme ou coût d’usage
L’amidon est une matière première moins chère que la cellulose raffinée : la CMS est donc généralement moins chère au kilogramme. Ce qui compte, toutefois, c’est le coût pour atteindre l’objectif de performance. Une formule utile : coût d’usage = prix au kilogramme × dose nécessaire pour atteindre l’objectif. À titre purement indicatif, si une CMS coûte 60 % du prix au kilogramme d’une CMC mais exige 1.4 fois la dose pour la même rétention d’eau, son coût d’usage représente 84 % de celui de la CMC : c’est encore une économie, mais bien moindre que ne le laisse penser la liste de prix.
Les coûts cachés doivent aussi entrer dans le calcul : conservateurs, dissolution plus longue, volumes plus importants à stocker et à doser, et risque d’un lot hors spécification. Le classement douanier diffère également, la CMC relevant du HS 3912.31 et la CMS du HS 3505.10 : vérifiez le taux de droits applicable sur votre marché.
Domaines de prédilection
| Application | Les atouts de la CMS | Les atouts de la CMC |
|---|---|---|
| Papier | Rétention des charges, collage en surface et co-liant de couchage lorsque le coût prime (CMS-P) | Rétention d’eau des sauces de couchage, vecteur d’azurants optiques, résistance aux graisses et résistance à sec en partie humide |
| Fluides de forage | Contrôle du filtrat dans les boues salées à température modérée, avec un biocide | Boues à l’eau de mer, au KCl et polymères à faible teneur en solides, températures plus élevées et longue durée de vie du fluide (PAC et CMC) |
| Textile | Encollage de chaînes et épaississement des pâtes d’impression économiques | Impressions réactives nettes et lavage propre (CMC à DS élevé) |
| Détergents | Épaississant ou liant économique pour formulations d’entrée de gamme | Anti-redéposition sur le coton, où le squelette cellulosique de la CMC s’adsorbe sur la fibre |
| Matériaux de construction | Épaississement et rétention d’eau à moindre coût | Rétention d’eau à viscosité plus élevée, à faible dose |
Mélange et substitution partielle
Les deux chimies sont compatibles, et la solution la plus économique est souvent un mélange. Remplacez la CMC par la CMS par paliers, par exemple un quart puis la moitié, et mesurez à chaque palier la propriété qui compte : rétention d’eau et roulabilité dans les sauces de couchage, filtrat API dans les boues, ou rendement de tissage en encollage. Arrêtez-vous dès que la propriété ou la fenêtre de procédé commence à bouger.
Comment Sentai peut vous aider
Sentai produit les deux chimies sur un même site à Xiangtan : 10 000 t/yr de CMC et PAC, et une ligne CMS dédiée de 5 000 t/yr produisant CMS-H, CMS-M, CMS-L et le grade papetier CMS-P. Pour les papeteries, la CMC papetière de la série PC couvre 7–600 mPa·s (solution à 2 %) aux côtés de la CMS-P : l’équipe d’application peut ainsi proposer une CMC, une CMS ou un mélange et les comparer dans le même essai. Des échantillons gratuits de 100–300 g sont disponibles.
FAQ
Quelle est la différence entre la CMC et la CMS ?+
Ce sont deux éthers carboxyméthyliques sodiques obtenus avec de l’hydroxyde de sodium et de l’acide monochloroacétique. La CMC est issue de la cellulose et offre une viscosité plus élevée, des options haute pureté et une meilleure stabilité des solutions dans le temps. La CMS est issue de l’amidon, coûte moins cher au kilogramme et donne une viscosité plus faible.
La CMS est-elle moins chère que la CMC ?+
Généralement au kilogramme, car l’amidon est une matière première moins chère. Comparez plutôt le coût d’usage : le prix multiplié par la dose nécessaire pour atteindre votre objectif de performance. La CMS peut nécessiter une dose plus élevée, ce qui réduit l’économie.
La CMS peut-elle remplacer la CMC en papeterie ?+
En partie. La CMS donne de bons résultats pour la rétention des charges, le collage en surface et comme co-liant de couchage, et elle est souvent mélangée à la CMC. La CMC reste le meilleur choix pour la rétention d’eau des sauces de couchage, le transport des azurants optiques et les films résistants aux graisses.
Le carboxyméthylamidon est-il utilisé dans les fluides de forage ?+
Oui. La CMS est un réducteur de filtrat économique, en particulier dans les boues salées à température modérée, mais elle nécessite un biocide et est généralement limitée à environ 120 °C. La PAC est préférée pour les puits plus chauds et les boues polymères exigeantes.
Quels sont les codes HS de la CMC et de la CMS ?+
La carboxyméthylcellulose sodique relève du HS 3912.31 et le carboxyméthylamidon sodique du HS 3505.10. Consultez les tarifs douaniers locaux, car les taux de droits peuvent différer entre les deux.
Sources
