CIRES

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 à l'usure
 
Les cires sont utilisées pour protéger un revêtement et/ou son substrat des dommages cosmétiques et physiques.
La dureté de la cire déterminera l'efficacité d'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 causés par le contact avec une autre boîte.
2.2 Coefficient de frottement
 
De nombreuses applications nécessitent que la surface revêtue glisse contre une surface fixe, ce qui peut se produire pendant la fabrication ou 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 cires plus dures sont plus efficaces pour réduire le coefficient de friction.
 
2.3 Résistance chimique
 
Les cires peuvent contribuer aux propriétés de résistance d'un revêtement.
Résistance au brouillard salin d'un extérieur
Le revêtement qui sera exposé aux intempéries peut être amélioré en ajoutant une cire améliorant la barrière.
 
2.4 Résistance au blocage et propriétés de libération
 
Les cires confèrent un caractère antiadhésif à un revêtement qui diminue la tendance au blocage.
Le transfert ou l'adhérence indésirable du revêtement à 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 Composition
 
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 par choc » peut produire des dispersions de cire avec une granulométrie extrêmement fine.
Ce procédé est très difficile à contrôler et est utilisé là où les propriétés très particulières des dispersions réalisées par ce procédé sont requises.
Dans le cas d'une dispersion de pigment, la cire peut agir comme un espaceur pour réduire la sédimentation.
La structure de gel créée par la méthode de mélange aide à réduire la sédimentation.
 
3.2 Émulsionnant
 
Une véritable 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.
Les cires sont appelées 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 émulsionnées.
 
Les émulsions de cire fournissent la plus petite taille de particule.
La taille moyenne des particules de cire dans une émulsion est souvent inférieure à un micron.
La granulométrie fine peut entraîner un manque d'efficacité en tant qu'additif de revêtement.
Étant donné que la cire doit dépasser de 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 à médias.
La procédure standard consisterait à broyer la cire en boules ou en galets dans un solvant approprié ou un mélange solvant/véhicule.
Les avantages de ce procédé sont que toute cire friable peut être utilisée et que la cire peut être dispersée dans tout 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 approche celle d'une émulsion.
La sélection du solvant/du véhicule est importante pour garantir que la dispersion de cire peut être utilisée dans diverses applications de revêtement.
La dispersion de la cire dans un solvant différent produira 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 altère 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 critique pour la fonction de la cire.
La prédispersion d'une cire dans un solvant lui permettra de fonctionner dans des revêtements où l'ajout direct peut ne donner aucun avantage.

Un autre avantage des dispersions de cires 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-brillants) et améliore ainsi leur effet matifiant.
La taille des particules de la dispersion de cire affecte également le brillant du revêtement.
Une combinaison de dispersions de cires 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 Broyage
 
Les cires peuvent être réduites à une taille de particule utilisable à l'état solide par un procédé appelé broyage par 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 jusqu'à une granulométrie très fine.
En utilisant la pression et la configuration de matrice 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 Constitution
 
Le produit micronisé broyé ou pulvérisé est incorporé à l'enrobage par pré-mélange 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 de viscosité la plus élevée du mélange et à la disperser soigneusement.
Étant donné qu'une cire micronisée a déjà été optimisée pour la taille et la portée des particules, aucun autre broyage 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 ce critère, les revêtements peuvent être
divisé en trois catégories, à savoir;
 
1) revêtements architecturaux (décoratifs)
2) revêtements spéciaux (d'entretien), et
3) OEM (fabricants finaux d'origine)/revêtements (industriels).
 
Le marché architectural représente la catégorie de marché qui comprend toutes les peintures, vernis et laques vendus pour l'application directe sur les surfaces intérieures ou extérieures des bâtiments résidentiels, commerciaux, institutionnels et industriels.
 Le marché de la spécialité/de la maintenance représente des revêtements qui peuvent résister à une exposition inhabituelle à des conditions d'abrasion/usure, de corrosion ou de température élevées ainsi qu'à une exposition prolongée à des produits chimiques dangereux ou à de 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 d'origine durable dans les limites d'un processus de fabrication établi.
Les produits typiques auxquels 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 sa principale application dans ces types de revêtements.
Un certain nombre de types différents sont discutés ci-dessous.


Tableau 1 : Répartition des trois principales catégories

Revêtements architecturaux
Peintures extérieures de maison
Peintures d'intérieur de maison
Taches
Sous-couches, apprêts et scellants


Revêtements OEM
appareils électroménagers
Automobile
Isolation électrique
Bois fini en usine
Film, papier et feuille
Machines et équipements
Marin
Conteneurs métalliques
Meubles et accessoires en métal
Tuyau
Feuille, bande et bobine
Meubles et accessoires en bois Produits divers de consommation et industriels Jouets et articles de sport
Machines et équipements
Marin
Conteneurs métalliques
Meubles et accessoires en métal
Tuyau
Feuille, bande et bobine
Meubles et accessoires en bois Produits divers de consommation et industriels Jouets et articles de sport

Les cires sont fréquemment utilisées comme additifs dans les formulations de revêtement. Les cires sont un type de lipide non polaire à longue chaîne.

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Paraffine, cire d'abeille, cire, cires, émulsions de cire, additif, formulations de revêtement, candelilla, produit chimique, cire de polyéthylène


Revêtements spéciaux
Aérosols
Art et Bricolages
Entretien des ponts
Maintenance performante
Métalliques
Multicolore
Toit
Piscine
Marquage du trafic
Toit multicolore
Piscine
Marquage du trafic
 
 
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 plutôt que de 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 fondues 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 courroie de refroidissement.
Lorsque le matériau a été refroidi et broyé, les cires sont broyées à la bonne taille de particule.
Étant donné que l'usine et la technologie d'application de chaque utilisateur final sont uniques, les paramètres du broyeur doivent être ajustés de sorte que la granulométrie finale de la poudre convienne à chaque utilisateur.
Parce que la cire est cristalline, les cires ajoutent à l'efficacité de l'étape de broyage.
 
Après broyage, la poudre est tamisée pour éliminer 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 peindre en 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 d'agglomération et garantit ainsi un revêtement sans problème.
En même temps, les buses ne s'usent pas si vite.
 
Une fois revêtue, 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.
Les cires abaissent la viscosité du système et donc l'écoulement des résines, résultant en 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.
Les cires sont importantes pour connaître l'application, car un système plus flexible est nécessaire si la post-formation du produit final doit être effectuée, par exemple l'étirage.
 
Le but principal de l'ajout de cire est d'influencer le brillant et d'améliorer la dureté de la surface, la résistance aux rayures, la résistance aux éraflures et à l'usure du film de revêtement fini.
Les taux 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.
Les cires ont un taux d'efficacité de transfert plus élevé, 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 ex. F&DA.
Le corps de la boîte est formé à l'aide d'un procédé d'étirage et de fer.
Une limace d'aluminium est étirée et façonnée 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 de la rupture lors d'une flexion mineure 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 de sévères exigences de flexibilité et d'onctuosité de surface au revêtement.
Dans ce processus, les disques en aluminium sont découpés à partir d'un stock plat pré-revêtu, façonnés en extrémités qui ont une zone rainurée et une languette fixée 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 la libération des matrices après formage.
En même temps, les cires ne doivent pas affecter l'intégrité de la barrière de film 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 conduit à une rupture accrue du revêtement et à une défaillance ultérieure.
 
 
4.3 Revêtement en continu
 
Dans les applications de recul de précouche, la bobine métallique est enduite, 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 un emboutissage, un pliage et une manipulation ultérieure.
Dans le processus d'estampage et de pliage, la cire dans le revêtement contribue à la lubrification de la surface et provoque moins d'usure sur l'équipement de formage.
Au cours de ces opérations, le contact de la surface métal sur revêtement 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.
Pendant le transport, l'abrasion peut se produire à partir des emballages en carton ondulé.
La cire dans le revêtement minimise ces conditions.
La propriété de recouvrabilité nécessite le choix d'une cire qui ne contribue pas à une mauvaise adhérence intercouche.

4.4 Finitions du 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, de le préserver et de le texturer.
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 revêtues pour les protéger contre l'encrassement et la corrosion.
L'encrassement entraîne une maintenance supplémentaire et la traînée accrue entraîne une consommation de carburant plus élevée.
Les revêtements antisalissures biocides contiennent des toxines, telles que l'oxyde cuivreux ou les 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 antiadhésif 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.
Lorsqu'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 d'un grattage et d'un sablage importants.
En raison de la réduction du besoin d'entretien, le revêtement a une durée de vie utile prolongée.
 
4.6 Revêtement automobile
 
La cire abaisse la viscosité du revêtement et augmente ainsi l'orientation du pigment métallique dans les peintures métalliques.
 
 
4.7 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 granulométrie d'environ 40 microns doit être utilisée, en raison de l'épaisseur du film.

5. GÉNÉRALITÉS
 
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 le métal ou le plastique, les particules de cire resteront sur le substrat.
Sur un substrat poreux tel que le bois ou le papier, les particules de cire auront tendance à pénétrer dans le substrat.
Ainsi, un matériau de granulométrie extrêmement fine telle qu'une émulsion peut être très efficace sur un substrat non poreux.
Une particule de taille plus grande ou micronisée peut être requise sur un substrat poreux.

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