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RÉSUMÉ
Les peintures doivent se concevoir à partir bien sûr de la connaissance des matières premières, mais également à partir de la compréhension des phénomènes physico-chimiques interagissant pendant les différentes étapes de la vie du produit : fabrication, application, conservation, adhésion au support, séchage, aspect, dégradation. La grandeur fondamentale à considérer dans l’optimisation de la formulation des peintures est la concentration pigmentaire volumique. Ce paramètre définit le rapport des volumes de matières pulvérulentes contenu dans le produit à la valeur de l’extrait sec.
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Jean-Claude LAOUT : Docteur en Chimie (3e cycle) - Ancien responsable du service « Peintures » des Laboratoires Wolff (Lyon)
INTRODUCTION
Cet article ne se propose en aucun cas de fournir des formulations types de fabrication, mais de montrer comment il est possible d’approcher la conception de la formulation des peintures à partir de la maîtrise des grandeurs physiques et de la connaissance des matières premières. Elles doivent d’une part répondre aux besoins des utilisateurs et d’autre part être adaptées à la protection et/ou à la décoration des subjectiles. C’est pourquoi, selon l’usage auquel elles sont destinées, les peintures seront formulées de manière différente. Leur spécificité dépendra pour l’essentiel de leur domaine d’utilisation : peintures décoratives « bâtiment » et « grand public », peintures anticorrosion, peintures industrielles, peintures marines. La physico-chimie intervient au cours de toutes les étapes de la vie de la peinture : fabrication, application, conservation, adhésion au support, séchage, aspect, dégradation. Ainsi la concentration pigmentaire volumique est considérée comme la grandeur fondamentale dans le domaine de l’optimisation de formulation des peintures. En outre, il convient de connaître aussi bien les limites des simples mesures de viscosité que l’étude du comportement rhéologique des produits prêts à l’emploi afin d’éviter des défauts tels que les coulures. Les travaux de Hildebrand, à partir de l’enthalpie de mélange, complétés par ceux de Hansen, permettent de prévoir le comportement des couples solvants / polymères grâce aux paramètres de solubilité. De même, la notion de mouillabilité, proposée dès 1805 par Young, trouve-t-elle aussi son application dans l’étalement des peintures.
L’ensemble de ces informations abordées dans cette première partie montrera que la mise au point d’une formulation de peinture relèvera plus de la connaissance fondamentale de la physico-chimie que de celle des « recettes de cuisine » ; la seconde partie traitera plus spécifiquement des polymères utilisés dans la formulation (résines alkydes, époxydes, etc.), ainsi que de leurs propriétés et de leurs applications.
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5. Conclusion
La formulation d’une peinture se conçoit à partir de la connaissance, d’une part, des matières premières et, d’autre part, de la compréhension des phénomènes physico-chimiques mis en jeu au cours des différentes étapes de sa vie. Elle ne doit plus être considérée uniquement comme un simple mélange, ni comme un savoir-faire immuable qui se transmettait de génération en génération, car la réglementation et la législation obligent le fabricant de peinture à développer de nouveaux produits qui respectent mieux l’homme et son environnement et dont les caractéristiques mécaniques et chimiques sont comparables à celles des peintures traditionnelles.
Si les principes de la formulation n’ont pas évolué de manière significative ces dernières années, l’approche analytique à partir des techniques statistiques permet actuellement un gain de temps considérable et un choix raisonné des matières premières.
Pour formuler, le technicien des peintures dispose de plusieurs méthodes analytiques selon le type d’information recherchée : analyses de variances, analyses en composantes principales et réseaux-simplex de Scheffé pour l’essentiel [37] [38] [39] [40].
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L’analyse en composantes principales des résultats ne fait appel à aucun modèle fixé a priori, mais permet de se faire une idée précise des corrélations existant entre les différentes propriétés [34].
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La planification des expériences, par l’analyse de variance, assure au technicien de ne retenir que la peinture la plus performante au vu d’une propriété déterminée (dureté du feuil de peinture, résistance aux liquides, etc.) [34] [35].
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L’utilisation des réseaux-simplex de Scheffé, lors des mélanges de polymères ou de peintures, permet de trouver un modèle mathématique représentatif du phénomène pour chacune des propriétés physico-chimiques étudiées. La superposition des diagrammes de chacune de ces propriétés permet de déterminer, à partir des courbes de niveaux ou courbes d’isoréponse, la zone qui prend en compte l’ensemble des propriétés, ce qui permet d’accéder à l’optimum de la réponse. Généralement les mélanges ternaires suffisent au formulateur pour optimiser la formulation...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - PETIT (J.), ROIRE (J.), VALOT (H.) - Encyclopédie de la peinture : formuler, fabriquer, appliquer - . Érec-Puteaux, 429 p., tome 1 (1999) – 431 p., tome 2 (2001) – tome 3 (1999) (à paraître 2e trimestre 2005).
-
(2) - PATTON (T.C.) - Paint flow and pigments dispersion - . 479 p., Interscience Publishers a division of J. Wiley and Sons New-York, London, Sydney (1979).
-
(3) - LAOUT (J.C.), RHOME (M.T.) - Mémento des peintures - . Laboratoires Wolff, 29 p. (déc. 1997).
-
(4) - LAMBOURNE (R.) - Paint and surface coatings : Theory and practice - . 695 p., John Wiley and Sons New-York, Chichester, Brisbane, Toronto (1987).
-
(5) - DAVIS (A.), MÜNSTER (I.) - Titanium dioxide pigments in industrial coatings - . 89 p., Kronos International Inc. (1996).
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(6) - ROIRE (J.) - Les...
ANNEXES
GERMAIN (Ch.) - * - cf. réf.
CHOPINEZ (F.) - Influence de la formulation de propylènes choc injectés sur l’adhérence d’une peinture - . École nationale supérieure des mines de Paris (2002).
BEN TADJIME (S.) épouse BEN YAHIA - Mécanismes de formation et propriétés physico-chimiques et mécaniques des interphases époxy-diamine/métal. - Institut national des sciences appliquées de Lyon (1992).
HAUT DE PAGE2 Principales revues dans le domaine des peintures
Double liaison chimie des peintures
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