PEINTURE INDUSTRIELLE : TYPES ET CARACTÉRISTIQUES

Qu’est-ce que la peinture industrielle?

Du point de vue technique, on peut dire que la peinture industrielle est un produit qui, présenté sous forme de liquide, de pâte ou de poudre, et appliqué par le procédé approprié sur une surface, sera transformé grâce à un processus de durcissement en un film solide, plastique et adhérent qui protège et/ou décore simultanément.

Dans le domaine industriel, on peut définir comme revêtement industriel les produits impliqués dans les processus de peinture, de conservation et d’entretien des structures, des machines, des biens de consommation ainsi que tout produit associé à un secteur industriel déterminé.

Finalité de la peinture industrielle

La peinture industrielle a deux objectifs principaux:

• D’une part, protéger les différents supports des agressions auxquelles ils peuvent être soumis, qu’elles soient physiques (impacts) ou chimiques et environnementales (corrosion, climatologie, etc.).
• D’autre part, donner à la pièce un plus bel aspect esthétique afin d’obtenir une finition optimale, voire augmenter sa valeur ajoutée.

Ce dernier point étant un peu plus subjectif et difficile à évaluer, nous nous concentrerons sur les informations d’un système de peinture qui nous garantit une excellente performance en fonction du milieu auquel il sera exposé.

Pour atteindre ces objectifs, la peinture industrielle se compose essentiellement des éléments suivants :

Éléments qui composent la peinture industrielle

Pigments

Leur fonction principale est d’apporter couleur et opacité à la couche de peinture. Il s’agit généralement de substances solides sous forme de poudres à granulométrie très fine qui, grâce à un procédé de broyage approprié en présence du liant, sont décomposées en particules élémentaires pour obtenir une performance de couleur maximale.

Nous pouvons classifier les différents pigments en:

• Pigments couvrants : ce sont les plus largement utilisés. Ils confèrent une opacité à la peinture grâce à l’effet combiné de leur indice de réfraction par rapport au liant, à leur granulométrie et aux phénomènes de réflexion de la lumière qui a une incidence sur la couche de peinture.
• Pigments anticorrosion : utilisés dans les enduits ou les premières couches en contact direct avec l’acier, ils préviennent et inhibent la corrosion par passivation anodique ou cathodique du courant électrochimique produit à la surface du métal.
• Pigments inertes ou matières de charge : ils n’ont pas d’opacité et influencent peu la couleur des peintures en raison de leur faible indice de réfraction. Ils sont généralement utilisés dans les enduits et les sous-couches pour obtenir des films mats ou satinés et pour servir de charge dans la couche de peinture. Exemples : carbonate de calcium, talc, mica, kaolin, etc.
• Pigments spéciaux : certains pigments utilisés dans les revêtements industriels qui ne peuvent être classifiés dans les catégories ci-dessus en raison de leur spécificité, seraient :
  • Pigments métalliques.
  • Pigments nacrés.
  • Pigments intumescents.
  • Pigments toxiques.

Liants

C’est le composant de base de la peinture qui lui permet de donner la possibilité de former un film adhérent après que la peinture a séché. Les propriétés mécaniques et chimiques de la peinture, et donc sa capacité de protection, dépendent des liants.

Du point de vue technique, ce sont des polymères à faible ou moyen poids moléculaire qui, sous l’action de l’oxygène de l’air, de la chaleur, etc., augmentent leur degré de polymérisation jusqu’à devenir des solides plus ou moins plastiques et insolubles. Quelques exemples de liants:

• Résines alkydes.
• Résines acryliques.
• Résines vinyliques.
• Résines époxy.
• Résines de polyester.
• Résines polyuréthanes.
• Résines cellulosiques.
• Résines de caoutchouc chloré.
• Etc.

Diluants

La mission des diluants est essentiellement de permettre l’application de la peinture par le procédé choisi, en lui donnant une consistance appropriée, car une peinture sans diluant, uniquement à base de pigment et de liant, aurait une viscosité très élevée.

Une autre de ses missions est de faciliter la fabrication de la peinture et de préserver sa stabilité dans le récipient.

Généralement, plusieurs types de diluants sont utilisés dans une même peinture afin d’ajuster le pouvoir de dilution, la facilité d’application, le nivellement, etc. Quelques exemples : hydrocarbures aliphatiques, hydrocarbures aromatiques, alcools, chlorures, cétones, etc.

Additifs

Il s’agit de produits chimiques à action spécifique qui sont ajoutés en petites proportions aux principaux composants de la peinture pour atteindre différents objectifs tels qu’améliorer la qualité du produit, produire des effets spéciaux, accélérer le durcissement, conférer une thixotropie, nuancer, etc.

Exemples d’additifs en peinture : agents mouillants, épaississants, matants, siccatifs, fongicides, plastifiants, etc.

Caractéristiques de la peinture industrielle

Tout type de peinture, quelle que soit sa composition, son application ou fonction à remplir, peut être définie par une série de caractéristiques mesurables qui servent à la contrôler, tant par le fabricant que par l’utilisateur, et à savoir si le produit est en état et conforme aux spécifications.

Au sein des revêtements industriels, ces caractéristiques peuvent être divisées selon l’état de la peinture : peinture liquide ou peinture sèche.

Propriétés de la peinture liquide

Parmi les principales caractéristiques mesurables de la peinture liquide, on peut citer:

• Stabilité: la peinture doit avoir un aspect uniforme et sans grumeaux dans son récipient.
• Viscosité : c’est l’une des caractéristiques les plus visibles de la peinture et elle affecte sa stabilité et son application. Elle nous indique la consistance du produit. La température ambiante influence la viscosité de la peinture.
• Poids spécifique ou densité : indique le poids de l’unité en volume. C’est une information importante à prendre en compte car elle sert à calculer les rendements. Un poids spécifique élevé entraînera de faibles rendements.
• Finesse du broyage : une bonne dispersion du pigment et du liant assure la qualité de la peinture et permet d’optimiser le pouvoir colorant des pigments, en améliorant l’application et le nivellement de la peinture. Lors de l’application au pistolet, c’est un facteur à prendre en compte car la finesse de la peinture est conditionnée par le diamètre de la buse.
• Teneur en solides en poids ou en volume : c’est le pourcentage de pigments et de liants par rapport à la peinture totale. C’est un aspect qui influence le coût et la qualité de la peinture.
• Durée de vie du produit : dans les peintures bi-composants, il est important de savoir pendant combien de temps le mélange peut être utilisé après sa préparation. Elle dépendra des conditions environnementales, entre autres facteurs.
• Application : la peinture doit être en bon état pour pouvoir être appliquée après avoir été secouée. Si un diluant est ajouté, la quantité doit être appropriée pour obtenir une bonne viscosité, sans réduire excessivement la teneur en solides.
• Séchage : lors du séchage, différentes phases ont lieu en raison de l’évaporation des diluants et des réactions de polymérisation (sec au toucher, sec à la poussière, séchage complet, séchage dur).

Propriétés du film sec de peinture

Une fois que la couche de peinture est sèche, il est possible de déterminer et d’évaluer un certain nombre de caractéristiques du film formé.

L’épaisseur déposée dépendra de la composition de la peinture (teneur en solides) et de la manière dont elle est appliquée. Chaque peinture doit être appliquée en tenant compte de l’épaisseur recommandée par le fabricant dans sa fiche technique.

• Aspect: une fois la peinture sèche, le film doit être lisse, de couleur et de brillance uniformes, sans défauts de peinture superficiels, présentant une bonne adhérence entre les couches ou au support.
• Résistance à la rayure : la plus ou moins grande résistance à la rayure d’une peinture est liée à sa dureté. L’utilisation de faibles pourcentages d’additifs spéciaux peut augmenter considérablement cette propriété.
• Résistance au brouillard salin (milieux marins) : il s’agit d’un essai accéléré (mesuré en heures) destiné à essayer de prédire le comportement possible de la peinture contre la corrosion dans des conditions d’humidité maximale.
• Brillance : la surface peut être brillante, semi-brillante, satinée ou mate. En peinture, le degré de brillance est déterminé par le rapport pigment/liant, les degrés de dispersion, l’épaisseur de couche ou la méthode d’application et de séchage.
• Adhérence : c’est l’une des principales exigences de la peinture, puisque la protection que l’on attend dépend de cette capacité. Grâce à différents essais, on vérifie la capacité d’une peinture à résister au détachement du support sur lequel elle a été appliquée.
• Résistance aux intempéries : une caractéristique fondamentale de la peinture. Ce contrôle est généralement effectué dans des simulateurs de climat artificiel dans lesquels il est possible de programmer différents cycles de température, l’humidité, la condensation, le rayonnement ultraviolet, etc.
• Pouvoir couvrant : c’est la mesure de la capacité de la peinture à couvrir par opacité la surface sur laquelle elle a été appliquée. Il est directement déterminé par l’épaisseur de la couche déposée.
• Souplesse : il existe plusieurs méthodes pour tester la souplesse d’un film de peinture sec. Parmi les plus connus, citons l’emboutissage et le pliage par mandrin.
• Jaunissement : ce phénomène se produit généralement dans les peintures blanches ou de couleurs claires formulées avec des résines contenant des huiles insaturées telles que les alkydes. Il se produit principalement par des réactions d’oxydation lors du séchage ou par la dégradation produite par une exposition continue de la surface aux rayons ultraviolets.
• Couleur : la couleur d’un objet dépend du type de lumière sous laquelle il est observé. Afin d’obtenir une information de la couleur exacte, nous pouvons utiliser différents outils, tels qu’un spectrophotomètre.
• Résistance aux chocs, aux rayures et aux abrasions : une série d’essais sont effectués pour vérifier la résistance et la dureté d’une peinture aux différents impacts mécaniques.
• Dureté : il existe des appareils et des essais permettant de vérifier la dureté de la peinture, afin de mesurer la résistance de la couche de peinture à la pénétration.
• Résistance aux températures extrêmes : les surfaces exposées à des températures extrêmes nécessitent un choix minutieux de la peinture à utiliser, car des pigments et des liants inadaptés peuvent entraîner une perte d’adhérence, des fissures, des modifications de la couleur ou la destruction du film.

Types de peintures industrielles

Il est difficile de classifier de manière définitive les différents types de peintures et de revêtements industriels, car il peut y avoir différentes interprétations en fonction de facteurs tels que leur composition, leur position dans le système de finition ou même en fonction de la façon dont la peinture sèche et durcit après son application.

En fonction de leur position dans le système de finition

Pour qu’une peinture industrielle remplisse ses fonctions de protection et de décoration, il est essentiel de connaître les particularités de chaque système et processus de peinture. Nous pouvons effectuer une classification de la peinture industrielle en fonction de sa position dans la couche d’application :

► Enduits

Ce sont les premières couches de peinture en contact direct avec le substrat, fortement pigmentées et à faible teneur en liant.

Leur mission est de servir d’ancrage pour les couches de peinture ultérieures et de prévenir l’oxydation des surfaces métalliques grâce aux pigments anticorrosion qu’il contient. Types d’enduits pour la peinture industrielle.

► Couches intermédiaires de peinture

Ces couches sont appliquées sur l’enduit, avec pour mission, en général, d’augmenter l’épaisseur du système de peinture, afin d’éviter de donner plusieurs couches de finition, réduisant ainsi les coûts d’application.

Le rapport pigment/liant est inférieur à celui des enduits mais il est supérieur à celui des peintures de finition.

De nos jours, les couches intermédiaires à forte épaisseur sont très largement utilisées pour obtenir des films de 100 ou 200 microns par couche.

► Peintures de finition

Comme leur nom l’indique, ce sont celles qui sont appliquées comme dernière couche du système de peinture, soit sur l’enduit, soit sur la couche intermédiaire.

Elles sont formulées avec un faible rapport pigment/liant pour obtenir les meilleures propriétés de perméabilité et de résistance. Il s’agit normalement de peintures brillantes, bien qu’il y ait une demande croissante de finitions satinées et mates sur le marché.

► Vernis

Ce sont des revêtements composés de liant et de diluants. Les vernis en peinture industrielle ont deux objectifs principaux : d’une part, embellir la pièce peinte et, d’autre part, lui fournir une protection supplémentaire contre les agents extérieurs ou les chocs mécaniques

Il en existe plusieurs types : vernis synthétique, vernis acrylique, vernis polyuréthane, effet brillant, effet mat, etc.

En fonction de leur composition

On peut aussi établir une classification de la peinture industrielle en fonction de sa composition:

► Peinture nitrocellulose

La nitrocellulose est l’une des plus anciennes résines utilisées dans la fabrication des peintures et des vernis. Ce type de peinture a représenté une étape importante dans le développement de la peinture industrielle, car elle permet d’obtenir des finitions faciles à appliquer, un séchage rapide et une performance optimale.

Les peintures nitrocellulose présentent une série de caractéristiques propres qui leur permettent d’obtenir des avantages supplémentaires dans de nombreuses applications, parmi lesquelles nous pouvons citer:

• Haute solubilité dans les solvants organiques.
• Compatibilité avec différentes résines et plastifiants.
• Films transparents et incolores.
• Inodore et non toxique.
• Élimination rapide des solvants lors de l’application et faible rétention de solvants résiduels.
• Séchage rapide.
• Disponibilité dans différentes viscosités.

Les nitrocelluloses sont très sensibles à l’humidité, c’est pourquoi le temps de séchage est très important, étant donné qu’il convient d’utiliser des diluants appropriés, généralement à évaporation lente.

► Peinture synthétique ou peinture alkyde

Le développement industriel s’est accompagné du développement de la synthèse chimique appliquée à des fins industrielles.

Parmi les nombreuses recherches menées pour améliorer les performances des peintures à base d’huile, un produit synthétique a été développé, obtenu par la réaction d’un acide polybasique tel que l’acide phtalique avec un polyalcool tel que la glycérine, ayant pour résultat un polyester.
Ce polyester ne pouvait être utilisé pur car il était extrêmement dur. La modification de sa molécule avec une huile a donné naissance à un produit aux caractéristiques spécifiques, classifié comme résine alkyde.

Le rapport polyester glycérophtalique/huile et/ou le type d’huile sélectionné lui conférait des caractéristiques propres en termes de séchage, de dureté, d’élasticité, de solubilité, etc. ; permettant de formuler des résines alkydes spécifiques pour une utilisation de peinture donnée.

Il s’agit d’un type de peinture industrielle qui utilise l’oxygène pour achever la réaction chimique et offrir ainsi des finitions durables.

Ces revêtements sont plus longs à sécher que d’autres types de peinture car l’oxygène doit se disperser sur la totalité du film de peinture pour une application correcte.

► Peinture époxy

La peinture époxy est l’un des revêtements industriels les plus utilisés. Elle offre des performances équilibrées pour différents types de projets de peinture industrielle, grâce à ses excellentes propriétés de protection contre la corrosion, les chocs ou l’abrasion.

Elle offre également des temps de séchage très rapides, favorisant ainsi la productivité, ainsi qu’une grande capacité d’adhérence sur différents matériaux et surfaces (fer, zinc, aluminium, etc.).

► Peinture polyuréthane

Les revêtements polyuréthane sont généralement présentés comme des peintures bi-composants (la base peut être un « polyol » et le durcisseur un polyisocyanate).

Une fois mélangés, ces composants réagissent pour former un polymère qui donne comme résultat un film qui combine des caractéristiques esthétiques, physiques et chimiques différentes des autres revêtements séchant à l’air. Ils ont généralement une haute teneur en solides, ce qui permet de créer un film épais et durable.

Parmi les principales caractéristiques de ce type de peinture figurent sa grande résistance à la corrosion, à l’abrasion et aux températures extrêmes, grâce entre autres aux additifs spéciaux qu’elle incorpore. Elle offre également une grande polyvalence dans différentes applications industrielles.

Nous distinguons deux types de peinture polyuréthane :

• Peinture acrylique : il s’agit d’un type de revêtement industriel à base d’eau, qui prend de plus en plus d’importance dans les applications industrielles, mais toujours loin derrière des peintures époxy ou alkydes. Elle contient de faibles dispersants pigmentaires permettant d’améliorer sa capacité anticorrosive.
• Peinture polyester : elles offrent une excellente résistance aux intempéries dans les conditions atmosphériques les plus diverses, telles que : les zones maritimes, les zones à forte incidence de rayonnement solaire, les zones industrielles à forte humidité ou les zones où le dépôt de résidus en suspension sur la surface peinte est agressif pour le revêtement. Elles peuvent être appliquées, par exemple, dans des secteurs tels que l’aviation ou le secteur naval.

En fonction de leur séchage

Enfin, nous pouvons classifier les peintures industrielles en les distinguant par la façon dont elles sèchent et durcissent après application.

► Peintures à séchage par évaporation

Dans celles-ci, le liant ne subit aucune variation au cours du processus de séchage. Il s’agit de résines dures qui ont été préalablement dissoutes dans des diluants appropriés et qui, après évaporation, retrouvent leur état initial.

Ces résines présentent des degrés de polymérisation moyens-élevés, afin d’obtenir une bonne résistance, de sorte qu’elles offrent généralement des solutions à haute viscosité et ont donc une faible teneur en solides si elles ne sont pas modifiées avec d’autres résines.

Dans ce groupe se trouvent les types à base de :

• Résines nitrocellulosiques.
• Résines vinyliques.
• Résines de caoutchouc chloré et cyclisé.
• Résines acryliques thermoplastiques.
• Goudrons et asphaltes.
• Etc.

► Peintures à séchage oxydatif

Dans les peintures industrielles à séchage oxydatif, les liants sont caractérisés par une structure possédant des acides gras.

Le séchage s’effectue par absorption de l’oxygène de l’air après l’évaporation des diluants. Les résines sont transformées au cours de la réaction de séchage en composés de poids moléculaire plus élevé avec des propriétés différentes de celle de départ, perdant ainsi leur solubilité dans leurs diluants.

Les peintures à base suivantes appartiennent à ce groupe :

• Huiles végétales (lin, bois, huile de ricin déshydratée…).
• Résines alkydes modifiées avec des huiles siccatives
• Vernis phénoliques modifiés avec des huiles (bois, lin).

► Peintures à séchage au four

Dans les revêtements industriels séchant au four, la polymérisation du liant est réalisée par la chaleur externe fournie par des fours à convection, infrarouges, etc.

La température de séchage est contrôlée à l’aide de dispositifs spéciaux dans différentes parties du four, ce qui influence l’homogénéité de la finition et la couleur du revêtement.

Une combinaison entre température idéale et temps de séchage correct garantira un durcissement optimal de la surface, tout en assurant un résultat adéquat en ce qui concerne les propriétés mécaniques, chimiques et d’apparence de la peinture.

• Résines alkydes combinées avec des résines aminiques.
• Résines acryliques thermodurcissables.
• Résines époxy combinées à des résines phénoliques ou aminiques.
• Résines de silicone.

► Peintures à séchage réactif

Dans ces peintures, la réaction doit avoir lieu avec un second composant appelé durcisseur qui est ajouté avant l’application.

Ces peintures, bien qu’elles nécessitent plus de temps pour un durcissement total, présentent des propriétés similaires, voire supérieures à celles du séchage par température, grâce aux niveaux élevés de réticulation obtenus lors de la réaction des deux composants.

Les peintures à séchage réactif ou bi-composants les plus couramment utilisées sont:

• Résines époxydiques catalysées avec des amides ou des polyamides.
• Résines polyesters catalysées avec des isocyanates.
• Résines polyesters catalysées avec des peroxydes.
• Résines alkydes catalysées avec des acides.
• Goudrons et résines époxy ou polyuréthane.