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CIRES DANS LES REVÊTEMENTS :
1. INTRODUCTION:
Les cires sont fréquemment utilisées comme additifs dans les formulations de revêtement.
Les cires de polyéthylène peuvent être utilisées dans un certain nombre de types de revêtements, en particulier dans :
Revêtements en poudre
Peut revêtements
Revêtements de bobines
Revêtements bois/meubles
2.PROPRIÉTÉS OBTENUES À PARTIR DES CIRES :
2.1. Résistance à l'abrasion, au frottement et aux rayures
Les cires sont utilisées pour protéger un revêtement et/ou son substrat des dommages esthétiques et physiques.
La dureté de la cire déterminera l'efficacité de l'amélioration de la résistance à l'abrasion.
La cire d'une couche de finition extérieure pour canettes de boisson doit contribuer à protéger l'aspect décoratif du contenant, c'est-à-dire l'encre.
De plus, l'utilisation de cire dans la formulation de revêtement empêche les dommages physiques à la couche de finition provoqués par le contact avec une autre boîte.
2.2. Coefficient de friction
De nombreuses applications nécessitent que la surface revêtue glisse contre une surface fixe, ce qui peut se produire lors de la fabrication ou de l'utilisation finale.
S'assurer que le coefficient de frottement du revêtement est à une faible valeur facilite le processus.
Les cires réduisent le coefficient de frottement du système.
Les farts plus durs sont plus efficaces pour réduire le coefficient de friction.
2.3. Résistance chimique
Les cires peuvent contribuer aux propriétés de résistance d'un revêtement.
La résistance au brouillard salin d'un revêtement extérieur qui sera exposé à de fortes intempéries peut être améliorée en ajoutant une cire améliorant la barrière.
2.4. Résistance aux blocs et propriétés anti-adhésives
Les cires confèrent un caractère antiadhésif à un revêtement qui diminue la tendance au blocage.
Le transfert ou l'adhérence indésirable du revêtement sur une surface en contact est ainsi empêché.
2.5. Influence sur la brillance
Les cires peuvent être utilisées pour contrôler la brillance afin d'obtenir l'effet mat souhaité.
Un exemple de ceci est les revêtements de finition satinée pour le bois.
3. MÉTHODES DE TRAITEMENT DE LA CIRE
La cire est introduite dans le revêtement sous forme de particules microfines discrètes.
La forme sous laquelle la cire est incorporée dans la formulation du revêtement est un facteur important à considérer.
Plusieurs procédés sont utilisés pour réduire les cires à la granulométrie requise.
3.1. Composé
La production d'un composé de cire consiste à dissoudre la cire dans un solvant puis à refroidir rapidement la solution avec un solvant froid.
Ce processus de «refroidissement choc» peut produire des dispersions de cire avec une granulométrie extrêmement fine.
Ce procédé est très difficile à maîtriser et est utilisé là où les propriétés très particulières des dispersions réalisées par ce procédé sont requises.
Dans le cas de la dispersion de pigments, la cire peut agir comme espaceur pour réduire la sédimentation.
La structure de gel créée par la méthode de mélange aide à réduire la sédimentation.
3.2. émulsifiant
Une vraie émulsion est une dispersion d'un liquide dans un liquide non miscible.
Une émulsion de cire est en réalité une dispersion granulométrique très fine d'une cire solide dans l'eau avec l'ajout d'un tensioactif ou d'un agent émulsifiant.
On parle d'émulsion car la cire fondue est dispersée dans l'eau en présence d'émulsifiant puis recristallise en fines particules dispersées.
Les cires polaires (oxydées ou modifiées) sont plus facilement émulsionnables.
Les émulsions de cire fournissent la plus petite taille de particules.
La taille moyenne des particules de cire dans une émulsion est souvent inférieure à un micron.
La taille fine des particules peut entraîner un manque d'efficacité en tant qu'additif de revêtement.
Étant donné que la cire doit dépasser à travers la surface du revêtement pour avoir un effet, les particules plus petites sont moins susceptibles de se projeter au-delà des irrégularités de surface, en particulier dans les revêtements pigmentés.
3.3. Dispersion
Les cires solides peuvent également être broyées dans un véhicule (huile, solvant ou eau) à l'aide de différents broyeurs.
La procédure standard serait de broyer à billes ou à galets la cire dans un solvant ou un mélange solvant/véhicule approprié.
Les avantages de cette méthode sont que n'importe quelle cire friable peut être utilisée et que la cire peut être dispersée dans n'importe quel liquide dans lequel elle n'est pas soluble à la température de dispersion.
Lors de la dispersion de cires dans des solvants puissants, il faut veiller à contrôler la température du procédé car une température élevée peut provoquer une dissolution partielle et une recristallisation incontrôlée de la cire.
La dispersion de cire finie peut être suffisamment grossière pour permettre une pénétration adéquate à travers la surface dans les revêtements durcis à température ambiante, ou dispersée à une finesse qui se rapproche de celle d'une émulsion.
La sélection du solvant/véhicule est importante pour s'assurer que la dispersion de cire peut être utilisée dans diverses applications de revêtement.
La dispersion de la cire dans un solvant différent fournira parfois un effet qui ne pourrait pas être obtenu autrement.
Une série de dispersions d'une cire donnée dans une variété de solvants augmentera la gamme potentielle d'utilité de cette cire.
Le solvant modifie les caractéristiques de surface de la cire.
Cela peut modifier le degré de compatibilité de la cire avec le revêtement et augmenter la quantité de cire qui monte à la surface du revêtement.
Dans les cas extrêmes, cela peut faire la différence entre le succès et l'échec.
Ceci est de la plus grande importance dans les finitions de cuisson, où la mobilité de la cire pendant le cycle de cuisson est essentielle à la fonction de la cire.
La prédispersion d'une cire dans un solvant lui permettra de fonctionner dans des revêtements où l'addition directe peut ne donner aucun avantage.
Un autre avantage des dispersions de cire est qu'elles sont thixotropes.
Dans les systèmes de vernis et de peinture, les particules de cire forment un réseau qui réduit la sédimentation des agents matifiants (anti-brillant) et améliore ainsi leur effet matifiant.
La taille des particules de la dispersion de cire affecte également la brillance du revêtement.
Une combinaison de dispersions de cire avec des silices donne un matage efficace, une résistance aux rayures et un glissement de surface.
D'autres facteurs physiques et d'application qui ont une influence majeure sur l'efficacité de la cire dans le système de revêtement comprennent :
- la densité des particules de cire dans le système de revêtement
- la polarité de la cire
- la granulométrie, la distribution granulométrique et la forme des particules de la cire
- le dosage de la dispersion de cire
- l'épaisseur du film du revêtement
- le séchage ou la réactivité du système de revêtement
Micronisation :
3.4.1. Affûtage
Les cires peuvent être réduites à une taille de particules utilisable à l'état solide par un procédé appelé broyage à jet.
La cire granulée est soufflée dans une chambre à très grande vitesse.
Les particules se fracturent par contact avec les parois du broyeur et par impact de particule à particule.
Ces particules sont classées, ce qui donne des particules fines avec une plage granulométrique très étroite.
3.4.2. Pulvérisation
Les cires liquides peuvent être pulvérisées à une granulométrie très fine.
En utilisant la pression et la configuration de filière correctes, des particules sphériques sont formées qui sont ensuite classées selon une distribution granulométrique étroite.
La forme sphérique de la particule pulvérisée améliore la résistance au frottement et le glissement.
3.4.3. Incorporation
Le produit micronisé broyé ou pulvérisé est incorporé dans le revêtement par prémélange ou incorporation directe.
Le prémélange consiste à mettre la cire dans le véhicule sous agitation à grande vitesse, ou à la mettre dans la partie à viscosité plus élevée du mélange et à la disperser soigneusement.
Étant donné qu'une cire micronisée a déjà été optimisée pour la taille et la gamme des particules, aucun broyage supplémentaire n'est nécessaire.
4. TYPES DE REVÊTEMENTS SPÉCIFIQUES
Une ventilation typique de l'industrie de la peinture et du revêtement peut être effectuée en examinant les catégories de marché.
En utilisant ces critères, les revêtements peuvent être divisés en trois catégories, à savoir ;
1) revêtements architecturaux (décoratifs)
2) revêtements spécialisés (entretien) et 3) revêtements OEM (fabricants finaux d'origine)/produits (industriels).
Le marché architectural représente la catégorie de marché qui comprend toutes les peintures, vernis et laques vendus pour une application directe sur les surfaces intérieures ou extérieures des bâtiments résidentiels, commerciaux, institutionnels et industriels.
Le marché spécialisé/de maintenance représente des revêtements qui peuvent résister à une exposition inhabituelle à des conditions élevées d'abrasion/d'usure, de corrosion ou de température ainsi qu'à une exposition prolongée à des produits chimiques dangereux ou à l'eau.
Le marché OEM/produit représente la catégorie de marché qui comprend les revêtements formulés selon les spécifications spécifiques du client et appliqués à l'équipement original et durable dans les limites d'un processus de fabrication établi.
Les produits typiques sur lesquels les revêtements sont appliqués comprennent les appareils électroménagers, les automobiles, les machines industrielles, les navires, les conteneurs métalliques, les avions et les meubles en bois.
L'utilisation de cires dures comme additifs de surface dans les revêtements trouve de loin son application principale dans ces types de revêtements.
Un certain nombre de types différents sont discutés ci-dessous.
Tableau 1 : Répartition en trois grandes catégories :
Enduits architecturaux
Peintures extérieures de la maison
Peintures intérieures de la maison
Taches
Sous-couches, apprêts et scellants
Revêtements OEM
appareils électroménagers
Automobile
Isolation électrique
Bois fini en usine
Film, papier et aluminium
Machines et équipements
Tuyau
Feuille, bande et bobine
Meubles et accessoires en bois Produits de consommation et industriels divers Jouets et articles de sport
Machines et équipements
Marin
Conteneurs métalliques
Meubles et luminaires en métal
Revêtements spéciaux
Aérosols
Art et Bricolages
Entretien du pont
Maintenance performante
Métalliques
Multicolore
Toit
Piscine
Marquage routier
Toit multicolore
Piscine
Marquage routier
4.1. Revêtement en poudre
Les revêtements en poudre sont similaires à d'autres types de revêtements ou de peintures, mais sont appliqués sous forme de poudre au lieu de sous forme liquide.
La fabrication de revêtements en poudre commence par une recette sur la base de laquelle des résines, des durcisseurs, des pigments et des additifs sont combinés.
Un revêtement en poudre typique contient 50 à 60 % de liant, de résine et de durcisseur, 40 à 50 % de pigments et de charges et 1 à 2 % d'additifs.
Ces ingrédients sont mélangés dans un mélangeur de taille appropriée et donnent ce qu'on appelle un composé de base.
Le processus de mélange peut être décrit comme une action de culbutage.
Ce composé mixte de base est ensuite extrudé.
Au cours de ce processus, les matières premières fondent et sont fusionnées en une masse homogène.
Lorsque le matériau, après quelques secondes, a traversé l'extrudeuse, il a atteint une température d'environ 100°C.
Pendant le processus d'extrusion, la cire agit comme un lubrifiant pour abaisser la pression et augmenter le débit.
La cire aide également en augmentant la capacité de mouillage du mélange de résine pour les pigments et les charges.
La pâte est pressée à travers une paire de rouleaux refroidis et refroidit sur une bande de refroidissement.
Lorsque le matériau a été refroidi et broyé, il est broyé à la bonne taille de particules.
Étant donné que la technologie d'installation et d'application de chaque utilisateur final est unique, les paramètres du broyeur doivent être ajustés de sorte que la taille finale des particules de poudre convienne à chaque utilisateur.
Parce que la cire est cristalline, elle ajoute à l'efficacité de l'étape de broyage.
Après le broyage, la poudre est tamisée pour éliminer toutes les particules grossières restantes du produit final.
Le produit est emballé et est maintenant prêt à être livré.
Dans l'usine de fabrication du client, l'article à revêtir de poudre est nettoyé et un prétraitement est appliqué.
Le revêtement en poudre peut être appliqué directement sur du métal nettoyé et traité ou sur une surface apprêtée.
La poudre est fluidisée ou mélangée à de l'air comprimé pour pouvoir être pompée dans des pistolets pulvérisateurs et recevoir ensuite une charge électrique.
La pièce à revêtir est mise à la terre électriquement, de sorte que la poudre chargée y adhère.
Lors de l'application, la cire réduit le risque de mottage et assure ainsi un revêtement sans problème.
En même temps, les buses ne s'usent pas si vite.
Une fois enduite, la pièce est transférée dans un four et chauffée jusqu'à ce que les particules de poudre durcissent et fusionnent en un revêtement solide et résistant.
Lors de l'application finale du revêtement en poudre, la cire agit comme un additif d'écoulement.
Il réduit la viscosité du système et donc le flux des résines, ce qui donne une surface plus uniforme avec un brillant plus élevé.
Ceci est très important dans les applications décoratives, c'est-à-dire les applications où le revêtement a un but esthétique et où la brillance, la couleur et l'apparence sont d'une importance primordiale.
Il est important de connaître l'application, car un système plus flexible est nécessaire si une post-formation du produit final doit être effectuée, par exemple un étirage.
Le but principal de l'ajout de cire est d'influencer la brillance et d'améliorer la dureté de surface, la résistance aux rayures, la résistance aux éraflures et aux marques du film de revêtement fini.
Les niveaux d'ajout de cire varient entre 0,2 et 1,5 %.
Un revêtement en poudre présente plusieurs avantages par rapport aux revêtements liquides traditionnels.
La peinture est sans solvant, ne coule pas, a très peu de déchets et est durable.
Il présente un taux d'efficacité de transfert supérieur, c'est-à-dire le rapport du revêtement utilement déposé sur le substrat à la quantité totale pulvérisée.
La surpulvérisation de poudre peut être récupérée et recyclée, ce qui réduit le temps nécessaire au nettoyage et minimise le coût de l'élimination des déchets.
4.2. Revêtement de boîte (boîte en aluminium en deux parties)
Une considération importante ici est que les cires utilisées dans les revêtements de boîtes nécessitent normalement une approbation alimentaire, par exemple F&DA.
Le corps de la canette est formé à l'aide d'un processus d'étirage et de fer.
Un morceau d'aluminium est étiré et formé dans la forme appropriée.
Ensuite, un revêtement aqueux est pulvérisé sur la surface intérieure de la boîte et durci à la chaleur.
Le but de la cire en tant qu'additif au revêtement aqueux est de favoriser la libération du produit, de maintenir l'intégrité et la saveur du produit et de protéger le revêtement contre la rupture lors d'une légère flexion du bord de la boîte lors du scellage.
Les cires sont des composants mineurs de ce revêtement puisque la boîte a été formée avant l'application du revêtement, et par conséquent, le revêtement est soumis à une contrainte physique minimale.
La fabrication de l'embout (en haut) offre un exemple d'application qui impose au revêtement des exigences sévères en matière de flexibilité et d'onctuosité de surface.
Dans ce processus, les disques en aluminium sont découpés dans un matériau plat pré-enduit, façonnés en extrémités qui ont une zone rainurée et une languette attachée par un rivet tiré du disque.
La contrainte sur le revêtement à ce stade est énorme, car le métal peut s'allonger jusqu'à 300 % lorsqu'il est en contact avec les matrices de formage.
La cire doit protéger le revêtement de l'abrasion par les matrices et assurer le démoulage des matrices après formage.
En même temps, les cires ne doivent pas affecter l'intégrité de la barrière pelliculaire du revêtement lorsqu'il s'étire avec le métal.
Le principal mécanisme de protection dans cette application est la réduction du coefficient de frottement par la cire.
Un coefficient de frottement élevé entraîne une fracture accrue du revêtement et une défaillance ultérieure.
4.3. Revêtement en continu
Dans les applications de recul de pré-revêtement, la bobine métallique est revêtue, durcie puis rembobinée pour le stockage et la manipulation avant d'être utilisée pour la formation de pièces.
Dans le processus de recul, la cire dans le revêtement réduit ou élimine considérablement les marques et les blocages.
La post-formation de la bobine implique l'estampage, le pliage et la manipulation ultérieure.
Dans le processus d'estampage et de pliage, la cire dans le revêtement aide à la lubrification de la surface et provoque moins d'usure sur l'équipement de formage.
Au cours de ces opérations, le contact entre le métal et la surface revêtue peut entraîner des marques et des éraflures sur le métal.
Lors de la manipulation ultérieure du produit fini, la résistance à l'abrasion est importante.
Lors du transport, une abrasion peut se produire à partir d'un emballage en carton ondulé.
La cire dans le revêtement minimise ces conditions.
La propriété de recouvrabilité nécessite la sélection d'une cire qui ne contribue pas à une mauvaise adhérence entre les couches.
4.4. Finitions bois
Le rôle de la cire est d'agir comme un agent anti-intempéries, d'empêcher le filigrane, d'abaisser le MVTR et d'embellir le bois, la préservation et la texturation.
La cire migre vers la surface pour donner un effet mat ainsi qu'un fini de surface satiné.
4.5. Revêtement marin
Les coques en bois, en fibre de verre et en métal des navires de mer sont enduites pour les protéger contre l'encrassement et la corrosion.
L'encrassement entraîne une maintenance supplémentaire et l'augmentation de la traînée entraîne une consommation de carburant plus élevée.
Les revêtements antisalissures biocides contiennent des toxines, telles que l'oxyde cuivreux ou des composés de tributylétain.
Ces revêtements ne sont pas respectueux de l'environnement et sont limités dans de nombreux domaines.
La cire est utilisée comme additif antiadhésif ou anti-adhésif dans la couche de finition pour les applications marines.
La faible énergie de surface de la cire réduit la capacité des organismes à adhérer à la surface du revêtement.
Au fur et à mesure qu'un navire se déplace dans l'eau, les organismes perdent plus facilement leur emprise et tombent.
Un autre avantage est une réduction substantielle de la difficulté de nettoyage et d'entretien de la coque.
Un revêtement formulé avec de la cire minimise le besoin de grattage et de sablage intensifs.
En raison de la réduction des besoins d'entretien, le revêtement a une durée de vie prolongée.
4.6. Revêtement automobile
La cire abaisse la viscosité du revêtement et contribue ainsi à une orientation accrue du pigment métallique dans les peintures métalliques.
4.7. Des peintures
Les cires confèrent aux peintures décoratives une résistance au frottement et au glissement.
Un facteur qui doit être pris en considération ici est la taille des particules.
Une taille de particules d'environ 40 microns doit être utilisée, en raison de l'épaisseur du film.
5. GÉNÉRAL
Le meilleur choix de cire et de méthode de dispersion dépend de facteurs tels que le type de résine, l'épaisseur du film et le niveau de brillance.
La porosité du substrat est souvent négligée.
Sur un substrat non poreux tel que du métal ou du plastique, les particules de cire resteront sur le substrat.
Sur un substrat poreux comme le bois ou le papier, les particules de cire auront tendance à pénétrer dans le substrat.
Ainsi, un matériau de granulométrie extrêmement fine tel qu'une émulsion peut être très efficace sur un substrat non poreux.
Une particule de taille plus grande ou micronisée peut être nécessaire sur un substrat poreux.
