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RÉSUMÉ
De nombreux polymères filmogènes rentrent dans la formulation des peintures et des vernis, leur nature est fonction de l’agressivité du milieu dans lequel l’objet peint sera exposé. Liant ou résine, composés organiques ou minéraux, ces macromolécules constituent un feuil après durcissement, c’est-à-dire une protection continue et adhérente aux propriétés spécifiques. Selon le type de séchage (à l’air, étuvage ou au four), la formation du feuil de peinture obéira à des mécanismes différents.
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Jean-Claude LAOUT : Docteur en chimie (3e cycle) - Ancien responsable du service « Peintures » des Laboratoires Wolff (Lyon)
INTRODUCTION
Ce dossier a pour but de présenter les polymères les plus utilisés dans l’industrie des peintures et vernis ainsi que les propriétés y afférant. La sélection des produits manufacturés se fait essentiellement en fonction des atmosphères dans lesquelles l’objet peint est exposé. Celles-ci sont classées selon l’agressivité du milieu : atmosphère rurale peu agressive chimiquement, atmosphère industrielle, atmosphère marine dont les principaux polluants sont des composés chlorurés, atmosphère marine et industrielle qui mêle à la fois les polluants dus à l’environnement marin auxquels s’ajoutent ceux issus de la chimie tels que composés nitrés, sulfatés…
Les peintures, préparations liquides ou pulvérulentes, permettent de protéger et/ou de décorer les supports les plus variés : métaux (acier, aciers galvanisés, alliages d’aluminium…), bois, verre, matériaux plastiques. Néanmoins, pour obtenir une efficacité maximale, il sera indispensable d’associer à leur application une préparation de surface réalisée dans les règles de l’art. Celle-ci doit impérativement prendre en compte :
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la température du subjectile, l’hygrométrie ambiante ;
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l’atmosphère dans laquelle est localisé l’objet à peindre ;
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le matériel et les conditions d’application.
Après une présentation des revêtements filmogènes, la formation du feuil de peinture sera examinée en fonction de sa structure, c’est-à-dire en fonction des principaux groupements fonctionnels qui participent à la structure chimique du revêtement.
Un paragraphe sera consacré aux principales propriétés des revêtements filmogènes, à leur caractérisation. Quelques notions essentielles sur la réglementation seront exposées en .
Le lecteur pourra se reporter au dossier pour l’étude de la physico-chimie des composés et les principales matières pulvérulentes utilisées.
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Classification des peintures
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1. Polymères filmogènes
1.1 Classification des polymères filmogènes
Les peintures et vernis renferment comme constituant principal un polymère filmogène (liant ou résine) qui, après durcissement, forme sur le support un feuil continu et adhérent, aux propriétés spécifiques. Par définition, ces polymères ou macromolécules sont des composés organiques ou minéraux dont les masses moléculaires sont comprises entre 300 et 106 daltons. On distingue habituellement plusieurs types de polymères filmogènes.
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Polymères d’origine naturelle, parmi lesquels les résines et les gommes naturelles, produits de sécrétion de végétaux (gemme des pins des Landes) ou d’insecte (gomme laque) et les substances fossiles désignées sous l’appellation « Copal » (gomme Copal Zanzibar, Madagascar, Congo, Kauri…).
Ces polymères, constitués de mélanges complexes à base d’huile, de composés terpéniques ou phénoliques ne sont plus utilisés actuellement dans la fabrication des produits manufacturés.
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Polymères artificiels obtenus par réactions chimiques sur des polymères naturels en vue d’en modifier leur masse moléculaire, leur solubilité, tout en conservant le squelette originel. Parmi ces polymères, citons les nitrates de cellulose, esters obtenus par action de l’acide nitrique sur la cellulose.
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Polymères synthétiques, omniprésents dans la formulation des peintures modernes, obtenus à partir de monomères, c’est-à-dire de composés organiques de faible masse moléculaire. Ces polymères sont synthétisés par voie radicalaire en milieu solvant ou aqueux (polymères vinyliques), par polycondensation (résines polyesters, résines aminoplastes…), par polyaddition (résines époxydes polyuréthanes).
Pour des raisons techniques et économiques, seuls ces polymères retiendront notre attention. En effet, depuis plus de cinquante ans, ces polymères connaissent un essor considérable dont les principales raisons se résument comme suit :
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maîtrise de leur fabrication de manière à optimiser leurs propriétés ;
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difficulté au niveau industriel de proposer un liant « universel » pour la protection et la décoration des matériaux ;
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obtention...
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Polymères filmogènes
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - * - Brevet UCB-W 0981887 A1
-
(2) - * - Brevet UCB-W 0981886 A1
-
(3) - * - Brevet UCB-U 55639560
-
(4) - LAOUT (J.C.) - Protection et décoration par peinture - . [M 1 505]. Traité Traitement des métaux (1999).
-
(5) - MATHIEU (S.) - Tôles d’acier prélaquées - . [M 1 509]. Traité Corrosion et vieillissement (2002).
-
(6) - PITOUN (Y.) - Inventaire des textes réglementaires relatifs aux installations classées - . [SE 3 100]. Traité Sécurité et gestion des risques (2003).
-
(7) - SAVOSTIANOFF...
1 Normalisation dans le domaine des peintures
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Différents types de normes existent :
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les normes nationales propres à chaque pays (AFNOR en France, ASTM aux États-Unis, DIN en Allemagne, BSI en Grande-Bretagne) ;
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les normes internationales de portée mondiale mises en place par l’ISO mais dont l’utilisation n’est pas obligatoire dans les différents pays ;
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les normes européennes développées par le CEN (Comité européen de normalisation), qui propose des normes susceptibles de remplacer les normes nationales. Lorsqu’elles sont adoptées ces normes permettent l’harmonisation des essais au sein de l’Union européenne.
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La qualité de l’échantillonnage et la préparation des plaquettes-échantillons sont primordiales pour obtenir des essais représentatifs et ce aussi bien sur les produits liquides que sur les produits appliqués.
À titre d’exemple nous présentons de manière succincte les normes utilisées dans l’Union européenne.
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Normes concernant les peintures liquides qui permettent d’identifier les peintures après leur fabrication. Ces grandeurs sont principalement :
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l’extrait sec pondéral (%) ;
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la masse volumique (g/mL) ;
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la consistance (s) ;
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la finesse de broyage.
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Normes concernant les peintures appliquées qui permettent de contrôler les caractéristiques des feuils secs. Ces normes sont relatives à la détermination :
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de la résistance à l’abrasion...
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