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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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3. Matières de charge et pigments
Pour de plus amples renseignements, le lecteur se reportera aux références [1] [3].
3.1 Point d’écoulement de Daniel ou point de mouillage
Si le choix des matières pulvérulentes est primordial lors de la conception de la formulation des peintures, l’aptitude à les « enrober » avec un minimum de liant lors du « broyage » est une des préoccupations du formulateur. Pour cela, il dispose d’une méthode dite point d’écoulement de Daniel (Flow Point en anglais) dont la détermination s’effectue comme suit.
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Première étape : détermination du « Wet Point »
Le « Wet Point » consiste à déterminer le volume de liant nécessaire pour mouiller les matières pulvérulentes et obtenir une masse cohérente, volume exprimé en millilitres par gramme de matière pulvérulente. Cette détermination est comparable à celle de la prise d’huile.
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Deuxième étape : détermination du « Flow Point »
Il s’agit de déterminer quelle quantité supplémentaire de liant il faut ajouter à la masse précédente pour qu’elle devienne fluide. Cette quantité est exprimée en volume, celle de la poudre en masse. Le mouillage du solide par le liquide dépend aussi de la tension superficielle du liquide utilisé.
3.2 Matières de charge
Sans entrer dans le détail, nous listerons leurs principales propriétés en fonction de la destination de la peinture, qu’il s’agisse de peintures en phase solvant ou en phase aqueuse à séchage air ou à réticulation four. Bien qu’offrant un choix plus limité que celui des pigments, ces matières de charge permettent d’ajuster certaines propriétés telles que matité, consistance et de diminuer le coût des formulations [1] [3] [5].
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Les matières de charge minérales naturelles sont obtenues à partir de gisements de minerais par des procédés essentiellement mécaniques : extraction, concassage, broyage, lavage puis séchage. Les plus utilisées appartiennent à la famille des charges carbonatées...
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Matières de charge et pigments
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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).
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(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
Livres...
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