Formulation d une peinture

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1 Formulation d une peinture

2 Cahier des charges Performances techniques Exigences règlementaires Pouvoir opacifiant à 150 µm humides > 95 % Taux de COV 0 g.l -1 Brillant à ± 5 ub Matières premières écorespectueuses Résistance à l abrasion sèche, 100 T Résistance à l abrasion humide Dureté Persoz, 20 C < 20 mg > 2000 a/r > 60 s Extrait sec massique (1h30, 165 C) 60 ± 1 % Application / mise en œuvre Contraintes économiques Viscosité Brookfield, 10T/min, 20 C 3000 ± 200 mpa.s Prix, 1L < 10 Viscosité apparente 1000 s -1, 20 C 1700 ± 200 mpa.s Produit monocouche Résistance à la coulure > 150 µm Temps de séchage, 20 C, 50% HR < 30 min

3 Liant Bayhydrol U 475 Acronal S790 Bayhydur 3100, dilué à 75 % dans l eau Coporob 2426 HV Polyol en dispersion aqueuse Dispersion aqueuse de polymère acrylique Polyisocyanate en dispersion aqueuse Résine glycérophtalique en solution dans le white spirit Extrait sec massique : 75 % Densité sèche : 1,1 teneur en hydroxyle : 1,1 % sur la résine sèche Extrait sec massique : 50 % Densité sèche : 1,04 Extrait sec massique : 75 % Densité sèche : 1,16 Teneur en NCO : 17,4 % sur la résine solide Extrait sec massique : 50 % Densité sèche : 1,06 Teneur en huile : 63 %

4 Liant Bayhydrol U 475 Acronal S790 Bayhydur 3100, dilué à 75 % dans l eau Coporob 2426 HV Polyol en dispersion aqueuse Dispersion aqueuse de polymère acrylique Polyisocyanate en dispersion aqueuse Résine glycérophtalique en solution dans le white spirit Extrait sec massique : 75 % Densité sèche : 1,1 teneur en hydroxyle : 1,1 % sur la résine sèche Extrait sec massique : 50 % Densité sèche : 1,04 Extrait sec massique : 75 % Densité sèche : 1,16 Teneur en NCO : 17,4 % sur la résine solide Extrait sec massique : 50 % Densité sèche : 1,06 Teneur en huile : 63 %

5 Liant

6 Liant Evaporation de l eau

8 Liant Pas d adhésion Pas de cohésion

9 Liant

10 Liant

12 Liant Adhésion Cohésion

13 Pulvérulents Tioxide HRC 1 Kronos 2056 Durcal 5 BMP C200 Dixoyde de titane anatase Dioxyde de titane rutile, traité à l alumine Carbonate de calcium (charge) Carbonate de calcium (charge) Densité : 3,85 Prise d huile : 18 % Densité : 4,1 Prise d huile : 21 % Densité : 2,75 Prise d huile : 15% Diamètre de particule moyen : 5 µm Répartition granulométrique comprise entre 2 et 25 µm Densité : 2,8 Prise d huile : 15% Diamètre de particule moyen : 80 µm Répartition granulométrique comprise entre 10 et 160 µm

14 Pulvérulents Tioxide HRC 1 Kronos 2056 Durcal 5 BMP C200 Dixoyde de titane anatase Dioxyde de titane rutile, traité à l alumine Carbonate de calcium (charge) Carbonate de calcium (charge) Densité : 3,85 Prise d huile : 18 % Densité : 4,1 Prise d huile : 21 % Densité : 2,75 Prise d huile : 15% Diamètre de particule moyen : 5 µm Répartition granulométrique comprise entre 2 et 25 µm Densité : 2,8 Prise d huile : 15% Diamètre de particule moyen : 80 µm Répartition granulométrique comprise entre 10 et 160 µm

15 Additifs Tego Foamex 805 Borchers Dry 0133 Coadis BR3 Borchi Gen 1253 Texanol Borchers LH 10 Antimousse Mélange de siccatifs Agent dispersant pour pigments inorganiques Agent mouillant pour pigments organiques Agent de coalescence Catalyseur de la réticulation des systèmes polyuréthanes ; teneur en matière active : 10 % Dosologie : 0.5 % sur la masse totale de peinture Dosologie : 5% en masse sur le liant sec Dosologie : 1,5% sur la masse de pulvérulents Dosologie : 5% sur la masse de pigments organiques Dosologie : 10% sur la masse sèche de liant Dosologie : 0.5 % en masse de produit sous forme commercial sur le liant sec

16 Additifs Tego Foamex 805 Borchers Dry 0133 Coadis BR3 Borchi Gen 1253 Texanol Borchers LH 10 Antimousse Mélange de siccatifs Agent dispersant pour pigments inorganiques Agent mouillant pour pigments organiques Agent de coalescence Catalyseur de la réticulation des systèmes polyuréthanes ; teneur en matière active : 10 % Dosologie : 0.5 % sur la masse totale de peinture Dosologie : 5% en masse sur le liant sec Dosologie : 1,5% sur la masse de pulvérulents Dosologie : 5% sur la masse de pigments organiques Dosologie : 10% sur la masse sèche de liant Dosologie : 0.5 % en masse de produit sous forme commercial sur le liant sec

17 Notion de CPV (concentration pigmentaire volumique) CPV < CPVC CPV CPVC CPV > CPVC Brillant Satiné Mat

18 Notion de CPV (concentration pigmentaire volumique) CPV < 70 % CPV > 70 % CPV > 70 % avec un agent hydrophobant

19 Notion de CPV (concentration pigmentaire volumique) = CPV / CPVC

20 Notion de CPV (concentration pigmentaire volumique)

21 Détermination de la CPVC à partir des prises d huile Pulvérulent Prise d huile Volume Masse m (huile de lin) TiO 2 21 % 40 ml 164 g 34,5 g CaCO 3 15 % 60 ml 165 g 25 g CPVC = V p V p + V huile lin = ,5+25 0,93 = 61 %

22 Détermination expérimentale de la CPVC (méthode de la tension interne)

23 Détermination de la formule CPV = 40% V sec = 100mL V pulv = 40 ml V liant sec = 60 ml Matières premières Volumes Masses % massiques Sec Liant Total 60 Dioxyde de titane Carbonate de calcium 40 Additif 1 Additif 2 Additif 3 Eau TOTAL

24 Détermination de la formule Répartition des pulvérulents en volume : 40 % TiO 2 60 % CaCO 3 Matières premières Volumes Masses % massiques Sec 60 Liant Total Dioxyde de titane 16 Carbonate de calcium 24 Additif 1 Additif 2 Additif 3 Eau TOTAL

25 Détermination de la formule Utilisation des densités Matières premières Volumes Masses % massiques Sec 60 62,4 Liant Total Dioxyde de titane 16 65,6 Carbonate de calcium Additif 1 Additif 2 Additif 3 Eau TOTAL

26 Détermination de la formule Extrait sec massique du liant : 50 % Matières premières Volumes Masses % massiques Sec 60 62,4 Liant Total 124,8 Dioxyde de titane 16 65,6 Carbonate de calcium Additif 1 Additif 2 Additif 3 Eau TOTAL

27 Détermination de la formule Masse sèche de peinture : 62,4 + 65, = 194 g Extrait sec de la peinture (cahier des charges) : 60 % Masse totale de peinture = 194 / 0,6 = 323 g Matières premières Volumes Masses % massiques Sec 60 62,4 Liant Total 124,8 Dioxyde de titane 16 65,6 Carbonate de calcium Additif 1 Additif 2 Additif 3 Eau TOTAL 323

28 Détermination de la formule Calcul des masses des additifs (dosologie indiquée dans la fiche technique) Matières premières Volumes Masses % massiques Sec 60 62,4 Liant Total 124,8 Dioxyde de titane 16 65,6 Carbonate de calcium Additif 1 1,62 Additif 2 1,97 Additif 3 6,2 Eau TOTAL 323

29 Détermination de la formule Calcul de la masse d eau par différence : m eau = ,8 65,6 66 1,62 1,97 6,2 = 121,5 g Matières premières Volumes Masses % massiques Sec 60 62,4 Liant Total 124,8 Dioxyde de titane 16 65,6 Carbonate de calcium Additif 1 1,62 Additif 2 1,97 Additif 3 6,2 Eau 56,8 TOTAL 323

30 Détermination de la formule Calcul des pourcentages massiques Matières premières Volumes Masses % massiques Sec 60 62,4 Liant Total 124,8 39 Dioxyde de titane 16 65,6 20 Carbonate de calcium Additif 1 1,62 0,5 Additif 2 1,97 0,5 Additif 3 6,2 2 Eau 56,8 18 TOTAL

31 Fiche de fabrication Description : Peinture acrylique blanche, essai n 1 Matériel : Hélice dentée 40 mm Pot métallique 500 ml Fabrication : Matières premières Quantité (g) Commentaires Eau 17 Coatex BR 3 1,6 Tego Foamex 805 0,77 Homogénéisation sous lente agitation (300 tr/min) Kronos ,8 Introduction en pluie fine Durcal 2 35,2 (300 tr/min) Dispersion à 10,47 m/s (5000 tr / min) pendant 15 min Finesse de grains obtenue : 7 Hegman Mowilith LDM ,5 Coatex Rheotec ,8 Eau 40 Introduction sous lente agitation (200 tr/min) Hexylène glycol 19 Ammoniac 5 gouttes ph = 8 Aspect du produit : Viscosité en pot élevée (produit gélifié) après 24h Petites bulles apparaissant en surface

32 Fiche de contrôle Produit liquide Propriété contrôlée Test / Norme / Matériel Valeur de référence Peinture testée Masse volumique à 20 C Mesure au pycnomètre (ISO ) 1,25 ± 0,01 g.ml -1 1,23 ± 0,01 g.ml -1 Extrait sec 1h30 à 165 C (NF T30-085) 51 ± 1 % 49 ± 1 % Viscosité Brookfield à 25 C Mobile n 3, 10 tr.min -1 (ISO 2555) 660 cp 980 cp Temps de séchage Mesure à 20 C, 50% d humidité (ISO ) 20 min 20 min Film sec Propriété contrôlée Test / Norme / Matériel Valeur de référence Peinture testée Brillance Brillancemètre, 60 (ISO 2813) 7,8 ± 0,2 ub 10,8 ± 0,2 ub Pouvoir masquant Rapport de contraste (ISO 6504) 96,3 ± 0,5 % 96,3 ± 0,5 % Résistance à la rayure Dureté crayon (ISO 15184) 3H 3H Lessivabilité Abrasion humide 200 a/r (ISO ) Perte de 5 µm Perte de 7 µm Dureté Dureté Persoz (DIN ) 47 s 54 s Adhérence sur acier Essai de quadrillage (ISO 2409) Cot. 1 Cot. 1 Résistance au choc direct Chute de masse, essai en tout-ou-rien (ISO ) 36 kg.cm 36 kg.cm

33 Formation des films Adhésion Cohésion

34 Formation des films Séchage Physique Simple évaporation du solvant Coalescence - Acrylique (phase solvant) - Nitrocellulose (phase solvant) - Alcool polyvinylique (ph. aq.) - Acryliques en dispersion aqueuse - Vinyliques en dispersion aqueuse - Polyuréthannes en dispersion aqueuse Siccativation - Alkydes - Huiles siccatives - Huiles d uréthanne Séchage Chimique Mélange de 2 composants Action de la T ou catalyse Rayonnements - Acryliques - Polyuréthannes - Polyesters - Polyuréthannes 2K - Epoxy 2K - Polyuréthannes 2K, 1K - Epoxy 2K - Aminoplastes - Phénoliques - Polyesters

35 Formation des films Evaporation du solvant Coalescence Siccativation Mélange de 2K T ou catalyse Rayonnements

37 Formation des films Evaporation du solvant Coalescence Siccativation Mélange de 2K T ou catalyse Rayonnements Laques cellulosiques / Vernis cellulosiques

44 Formation des films Evaporation du solvant Coalescence Siccativation Mélange de 2K T ou catalyse Rayonnements [ ( CH 2 CH ) ( CH CH) ] n O O C =O C =O CH 3 R 1 -C-CH 3 Liants vinyliques (ex : copolymères du PVAc) R 2

45 Formation des films Evaporation du solvant Coalescence Siccativation Mélange de 2K T ou catalyse Rayonnements Acide acrylique CH 2 CH COOH CH 3 Acide méthacrylique CH 2 C COOH Liants acryliques H ( CH 2 C ) n COOR CH 3 ( CH 2 C ) n COOR

46 Formation des films Evaporation du solvant Coalescence Siccativation Mélange de 2K T ou catalyse Rayonnements Basse Tg Avantages Flexibilité / ductilité Adhérence Peu de cosolvants Inconvénients Salissant (ext.) Blocking (int.) Haute Tg Avantages Peu salissant (ext.) Résistance au blocking Inconvénients Cosolvants Rigidité Faible adhérence

47 Formation des films Evaporation du solvant Coalescence Siccativation Mélange de 2K T ou catalyse Rayonnements O 2 O 2 O 2 O 2 O 2 O2 O O O O O O