Nouvelles avancées en matière d application et de séchage des produits de finition - Automobile

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1 Nouvelles avancées en matière d application et de séchage des produits de finition - Automobile 2006 SOURCE D INFORMATION Cette note de veille technique a été essentiellement établie à partir de documents étudiés et réalisés dans le cadre d un groupe de travail national sur la problématique «Energie & Carrosserie automobile», notamment pour l application et le séchage des produits de finitions. Ce groupe de travail regroupe le CNIDEP, le CNPA (Conseil National des Professions de l Automobile), la FNAA (Fédération Nationale de l Artisanat Automobile) et le GNCR (Groupement National des Carrossiers Réparateurs. PREAMBULE Cette note de veille technique concerne les entreprises artisanales de réparation automobile (code NAF 502 Z) voire motocycle pour l application et le séchage des produits de finition (mastics, apprêts, peintures et vernis). Dans cette note, sont présentés : 1. les résultats d une enquête sur des cabines de peinture utilisées dans des carrosseries automobiles ; 2. la cabine de peinture à séchage infrarouges électriques ; 3. les avancées dans le domaine des UV.

2 I. Résultats d une enquête sur des cabines de peinture I.1. Préambule Enquête effectuée fin 2005-début 2006 par : CNPA - FNAA - GNCR Questionnaire identique et validé par le groupe de travail «Energie & Carrosserie automobile» : Nombre de cabines de peinture par entreprise Type de chauffage par cabine de peinture : Veine d Air (VA) Echangeur Indirect (EI) Infrarouges Gaz (IG) Type d énergie thermique utilisée pour le chauffage par cabine de peinture : Gaz Naturel (GN) Gaz Propane (GP) Fioul Domestique (FD) Type(s) de peinture(s) utilisée(s) par cabine de peinture : Solvant (S) Haut extrait Sec (HS) Hydrodiluable (H) I.2. Questionnaire 1

3 I.3. Résultats Nombre d entreprises : Réponses : 503 Exploitables : 487, soit 96,8% Nombre de cabines de peinture : Exploitables : 578 Nombre de cabines de peinture par entreprise (% d entreprises) : 2 cabines 13,8% 3 cabines 2,5% 1 cabine 83,8% 16% des entreprises ont plus d une cabine de peinture Types de chauffages (% de cabines) : IG 2,4% Sans réponse 3,1% VA 43,3% EI 51,2% 51% des cabines utilisent un chauffage à échangeur indirect 2

4 Types de chauffages (% d énergies thermiques utilisées) : VA : 80,0% GN - 19,2% GP - 0,8% Sans réponse EI : 18,2% GN - 9,8% GP - 71,6% FD - 0,4% Sans réponse IG : 57,1% GN - 35,7% GP - 7,2% Sans réponse Types d énergies thermiques (% de cabines) : Sans réponse 1,2% FD 37,4% GN 46,7% GP 14,7% 61% des cabines utilisent du gaz pour le chauffage Types d énergies thermiques (% de chauffages utilisés) : GN : 74,0% VA - 20,0% EI - 3,0% IG - 3,0% Sans réponse GP : 56,5% VA - 34,1% EI - 5,9% IG - 3,5% Sans réponse FD : 98,1% EI - 1,9% Sans réponse Types de peintures (% de cabines) : Sans réponse 2,1% S 22,7% S + HS 2,4% S + H 3,5% S + HS + H 0,7% HS 7,4% HS + H 6,2% H 55,0% 23% des cabines utilisent des peintures non «conformes» 3

5 Nombre de types de peintures utilisées (% de cabines) : 1 : 85,1% 2 : 12,1% 3 : 0,7% Sans réponse : 2,1% I.4. Cabine de peinture «développement durable» Cabine de peinture «Développement durable» : Consommation d énergie / CO 2 Type de chauffage : VA Coût / CO 2 / Santé Energie thermique utilisée : GN COV / Santé Peinture(s) utilisée(s) : HS ou H Résultats (% de cabines) : VA - GN - HS ou H : 30,6% Compléments d une chaîne «Développement durable» : Préparation de la peinture Box de préparation ventilé Pulvérisation de la peinture HVLP (Basse Pression) Nettoyage des pistolets de peinture Technologie utilisant des ultrasons et un «solvant» de nettoyage qui peut être un éco-solvant de qualité professionnelle (Voir note de veille technique du CNIDEP sur ce sujet) Attention, les fontaines a eau, utilisées pour nettoyer des pistolets de peinture hydrodiluable et fonctionnant par floculation-filtration des boues, ne doivent pas être raccordées directement aux égouts. En effet, les eaux usées, qui en ressortent, peuvent encore contenir des polluants non conformes à la réglementation. Ces eaux usées doivent être stockées, collectées et éliminées par des filières homologuées «Agence de l Eau». I.5. Remerciements CNPA Conseil National des Professions de l Automobile FNAA Fédération Nationale de l Artisanat Automobile GNCR Groupement National des Carrossiers-Réparateurs Entreprises de (mécanique)-carrosserie 503 réponses à l enquête 4

6 II. Cabine de peinture à séchage infrarouges électriques II.1. Applications «Chocs urbains» Opération moyenne (rayures et chocs sur différentes parties des véhicules) : 80 à 85% des travaux de carrosserie en France En complément d une cabine de peinture traditionnelle à échangeur indirect ou à veine d air : 15 à 20% des travaux de carrosserie en France II.2. Caractéristiques de la cabine de peinture identifiée Chauffage à échangeur indirect pour la phase application de la peinture : 232 kw Chauffage à infrarouges électriques pour la phase séchage de la peinture : 7 kw 5

7 Ventilation à m 3 /h avec des vitesses respectées à 0,4 m/s (2 x 7,5 kw : moto-ventilateurs à action en entrée et sortie) Eclairage respecté à lux au moyen de tubes fluorescents (24 tubes de 58 W = 1,392 kw) 6

8 Panneaux à rideaux électriques sur 1 à 3 côtés en fonction de la configuration de production souhaitée Concept avec aire(s) de préparation : 1 à 3 sur les côtés en fonction de la configuration de production souhaitée 7

9 II.3. Coûts d investissement Cabines de peinture traditionnelles : Echangeur indirect ou veine d air pour les 2 phases d application et de séchage des peintures 30 à 40 k HT pour m 3 /h (20 m 2 au sol), soit 35 k HT en moyenne 25 à 30 HT/kW pour le chauffage Cabine de peinture à séchage infrarouges électriques (rail de translation + bras articulé) : 40 k HT pour m 3 /h (20 m 2 au sol) Surcoût d environ 5 k HT / Cabine de peinture traditionnelle 10 k HT pour les infrarouges électriques seuls, soit environ HT/kW II.4. Cabine / Opération de peinture moyenne française Puissance thermique utile = 232 kw Rendement : Veine d Air = 100% / Echangeur Indirect = 90% Puissance électrique (ventilation + éclairage = 2 x 7,5 + 1,5) = 16,5 kw Température annuelle moyenne française = 12 C Phase application pour une opération moyenne : Températures : Peinture solvantée = 20 C Peinture hydrodiluable = 24 C Débit de ventilation = m 3 /h (100% pris à l extérieur) Durée = 15 minutes Consommation d énergie : Peinture solvantée = 20,4 kwh (VA) / 22,7 kwh (EI) Peinture hydrodiluable = 30,6 kwh (VA) / 34,0 kwh (EI) Phase séchage pour une opération moyenne : Températures Peinture solvantée = 55 C Peinture hydrodiluable = 65 C Débit de ventilation = m 3 /h (20% pris à l extérieur = INRS) Durée : Peinture solvantée = 20 minutes Peinture hydrodiluable = 30 minutes Consommation d énergie : Peinture solvantée = 29,2 kwh (VA) / 32,4 kwh (EI) Peinture hydrodiluable = 54,1 kwh (VA) / 60,1 kwh (EI) 8

10 II.5. Consommations d énergie Type de cabine Veine d'air (VA) Echangeur Indirect (EI) EI + IR électriques Type de peinture Solvantée Hydrodiluable Solvantée Hydrodiluable Solvantée Hydrodiluable Puissance thermique utile application (kw) Temps d'application (minutes) Température ( C) Application / Séchage 20 / / / / Puissance thermique utile séchage (kw) Temps de séchage (minutes) Consommation d'énergie thermique (kwh) Gain d'énergie thermique 52% 58% 57% 63% Consommation d'énergie électrique en ventilation et éclairage (kwh) Gain d'énergie électrique 34% 44% 34% 44% Gain total d'énergie 49% 57% 54% 61% II.6. Coûts des consommations d énergie Type de cabine Veine d'air (VA) Echangeur Indirect (EI) EI + IR électriques Type de peinture Solvantée Hydrodiluable Solvantée Hydrodiluable Solvantée Hydrodiluable Consommation d'énergie thermique (kwh) Coût en gaz naturel ( HT) 1,7 3,0 1,9 3,3 0,9 1,3 Gain en coût gaz naturel 49% 56% 54% 60% Coût en gaz propane ( HT) 3,7 6,4 4,1 7,1 1,8 2,7 Gain en coût gaz propane 52% 58% 57% 62% Coût en fioul domestique ( HT) 3,0 5,1 3,3 5,6 1,5 2,2 Gain en coût fioul domestique 51% 57% 56% 62% Consommation d'énergie électrique en ventilation et éclairage (kwh) Coût électrique en ventilation et éclairage ( HT) 1,0 1,2 1,0 1,2 0,6 0,7 Gain en coût électrique 34% 44% 34% 44% Gain total et moyen en coût 47% 55% 51% 58% 9

11 II.7. TRB par rapport aux cabines de peinture traditionnelles Hypothèses : Calculs pour une opération moyenne TRB = Temps de Retour Brut du surcoût IR de 5 k HT sur les économies d énergie Le temps de retour brut dépend : du type de combustible utilisé (gaz naturel, gaz propane ou fioul domestique) ; du type de peinture utilisée (solvantée ou hydrodiluable) : à partir du 1 er janvier 2007, les peintures hydrodiluables et à haut extrait sec deviennent obligatoires (directives 1999/13/CE et 2004/42/CE décret et arrêté du 29 mai 2006) ; du type de cabine de peinture traditionnelle utilisée auparavant (veine d air ou échangeur indirect) ; du temps d utilisation annuel de la cabine de peinture traditionnelle utilisée auparavant. Utilisation de gaz naturel 10 9 Temps de retour brut en années Temps d'utilisation annuel de la cabine de peinture traditionnelle en heures Peinture solvantée (VA) Peinture hydrodiluable (VA) Peinture solvantée (EI) Peinture hydrodiluable (EI) 10

12 Utilisation de gaz propane 10 9 Temps de retour brut en années Temps d'utilisation annuel de la cabine de peinture traditionnelle en heures Peinture solvantée (VA) Peinture hydrodiluable (VA) Peinture solvantée (EI) Peinture hydrodiluable (EI) Utilisation de fioul domestique 10 9 Temps de retour brut en années Temps d'utilisation annuel de la cabine de peinture traditionnelle en heures Peinture solvantée (VA) Peinture hydrodiluable (VA) Peinture solvantée (EI) Peinture hydrodiluable (EI) 11

13 II.8. Impact carbone Type de cabine Veine d'air (VA) Echangeur Indirect (EI) EI + IR électriques Type de peinture Solvantée Hydrodiluable Solvantée Hydrodiluable Solvantée Hydrodiluable Consommation d'énergie thermique (kwh) Consommation d'énergie électrique en ventilation et éclairage (kwh) Impact carbone total et gaz naturel (kg CO 2 ) 12,0 20,3 13,3 22,5 5,6 8,3 Impact carbone total et gaz propane (kg CO 2 ) 14,0 23,7 15,5 26,3 6,6 9,6 Impact carbone total et fioul domestique (kg CO 2 ) 15,3 25,9 16,9 28,7 7,1 10,5 Gain total moyen en CO 2 53% 59% 58% 63% II.9. Avantages / Cabines de peinture traditionnelles Economie d énergie totale (thermique et électrique) : 49 à 54% en peinture solvantée & 57 à 61% en peinture hydrodiluable Temps de retour brut moyen inférieur à 5 ans (exprimé à partir de la durée, en heures/an, de la cabine de peinture traditionnelle utilisée auparavant) : Peinture solvantée : 775 Gaz naturel Gaz propane Fioul domestique Peinture hydrodiluable : 475 Gaz naturel Gaz propane Fioul domestique Réduction de l impact carbone total : 53 à 58% en peinture solvantée & 59 à 63% en peinture hydrodiluable Réduction de la durée du mode opératoire : 35% en peinture solvantée & 45% en peinture hydrodiluable Tarifs «carrosserie minute» : environ 100 HT pour une rayure Temps d immobilisation du véhicule < 1 journée d où une diminution des frais pour les carrosseries et les assurances et une satisfaction pour les clients Augmentation du CA Carrosserie : 15 à 20% pour les carrosseries Primes supplémentaires pour les carrossiers-peintres selon leur productivité II.10. Remerciements LAGOS (La Corogne - Espagne) : Fabrication d aires de préparation et de cabines de peinture traditionnelles Fabrication de cabines de peinture à séchage infrarouges électriques sur rail + bras articulé ou sur pied mobile Fabrication d échangeurs de chaleur permettant de récupérer la chaleur de l'air extrait pour chauffer l'air introduit dans les cabines de peinture traditionnelles Recherche et developpement sur l application et le séchage UV en cours Site professionnel-test : «Automobiles Franc-Comtoises» à Besançon 12

14 III. Avancées dans le domaine des UV III.1. Quels sont les familles de produits UV existants? Les mastics Les apprêts Les peintures sont en phase de recherche et de développement Les vernis sont encore à l essai au plan professionnel Ces familles de produits sont 2 à 3 fois plus chères que les produits solvantés ou hydrodiluables. III.2. Comment sécher ces produits UV? Ces produits UV sous formes pâteuses ou liquides contiennent des composants, qui sous l action d un rayonnement UV, réticulent pour former un revêtement de qualité. La durée de séchage varie de 30 secondes à 2 minutes en fonction de la famille de produits et de la surface à sécher. Le séchage est effectué au moyen de lampes UV manuelles ou sur support mobile. Ce séchage est essentiellement réservé aux «chocs urbains». Un sécheur UV coûte entre et HT. Appareil type d une puissance d environ 1,2 kw. Exemple d appareil pour le séchage des mastics et des apprêts UV - Source STANDOX III.3. Quelles sont les précautions à prendre pour appliquer les produits UV? Port de gants et de lunettes de protection pour l opérateur Ventilation des aires d application des produits pour évacuer les quelques résidus de solvants et l ozone formée par le rayonnement UV III.4. Quelles sont les avantages des mastics et des apprêts UV? Moins de solvants dans les produits Bonne qualité de finition Par rapport à l utilisation d infrarouges électriques : Séchage plus rapide et gain de productivité : environ 75% Economie d énergie et réduction de l impact carbone : environ 93% 13

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