Essai des revêtements de peinture

Les experts en caractérisation des matériaux d'Exeter Advanced Technologies ont utilisé la machine d'essai EZ20 pour mesurer le comportement des couches de peinture.
Essai des revêtements de peinture
Introduction
Le pire scénario pour un revêtement de peinture extérieur est la dégradation précoce due aux conditions environnementales exigeantes. Alors que les entreprises peuvent tester des échantillons dans des variations climatologiques sur des longues périodes, il est possible d'aborder le problème dans une échelle de temps plus courte en étudiant le comportement des produits dans des conditions simulées en laboratoire. Les spécialistes de caractérisation des matériaux à Exeter Advanced Technologies (X-AT), basé à l'Université d'Exeter, font ceci en examinant les effets des conditions environnementales sur les propriétés mécaniques des enductions de bandes en continu de Becker Industrial Coatings (BIC) dans un programme de recherche en trois ans.

Qu'est-ce qu'une enduction de bandes en continu ?
Des enductions de bandes en continu sont des enduits liquides appliqués à des bandes continues de métal, généralement en acier ou en aluminium revêtues de zinc, dans des conditions soigneusement contrôlées. La peinture est durcie en utilisant des fours à haute efficacité énergétique, dans des périodes aussi courtes que 20 secondes, et tout solvant évaporé est incinéré dans une manière respectueuse de l'environnement. Les bandes revêtues sont ensuite reculées et envoyées à un formeur à galets, où a lieu le post-formage du métal peint. La performance mécanique supérieure des enductions de bandes en continu permet à l'utilisateur final de couper et de former le métal dans le produit final sans se fissurer ou provoquer d'autres dommages à la surface de la peinture. Il est essentiel de tester ces produits pour s'assurer que le revêtement de surface ne se cassera pas lorsque les bandes métalliques revêtues sont roulées, pliées ou profilées.

Applications exigeantes
Les enductions de bandes en continu sont utilisées pour protéger le revêtement interne et externe des enveloppes de bâtiment, des carcasses d'appareils ménagers, des panneaux de carrosserie automobile et bien d'autres utilisations industrielles. Les bâtiments peuvent être exposés à un certain nombre de conditions environnementales telles que : la chaleur et le froid extrême, des humidités élevées et basse et celles qui favorisent la corrosion. Le dernier scénario se produit surtout à proximité des côtes.

Par conséquent, les peintures extérieures doivent être résistantes à la corrosion, posséder une stabilité de couleur lorsqu'elles sont exposées à une forte lumière UV et avoir une bonne durabilité, qui comprend la résistance au délaminage. La résistance à la rétention de salissures est une autre exigence majeure pour les revêtements extérieurs utilisés dans certaines parties du monde. Pour une utilisation domestique, la peinture doit être résistante aux chocs et aux taches, et avoir la capacité de se plier aisément sans se fissurer.

La gamme de revêtements des fabricants BIC est principalement destinée aux marchés industriels et de construction à travers le monde. Leurs produits d'enduction de bandes en continu ont eu un tel succès que BIC a été le fournisseur numéro un en Europe pour ce type de peinture depuis de nombreuses années.

Le projet
Pour bien comprendre le comportement des revêtements externes partout dans le monde ils sont exposés, quel que soit le climat, idéalement les peintures doivent être testées et examinées dans sur place. Cependant, ce n'est pas toujours possible, ainsi il est critique d'obtenir une information de bonne qualité sur le comportement du produit dans un ensemble donné de circonstances. 

Beckers est particulièrement préoccupé par la compréhension des effets que les conditions environnementales extrêmes ont sur ses produits, en particulier les enductions de bandes en continu. Le laboratoire de développement à long terme de la société a décidé que cela pourrait être atteint en soutenant une université pour le développement d'une enceinte à environnement contrôlé qui pourrait être placée autour d'échantillons situés dans une machine d'essai de traction. Pour de tels expertises et équipement spécialisés, la société attend que Exeter Advanced Technologies (X-AT), basé à l'Université d'Exeter trouve une solution. 

Le laboratoire de caractérisation des matériaux X-AT est équipé de différents équipements de caractérisation des matériaux Machine d'essai universelle EZ20 de Lloyd Instruments. En plus de bénéficier d'une puissante capacité de force 20 kN, cette machine dispose également d'un taux d'échantillonnage de données de 1000 Hz pour une sensibilité inégalée pour tester des échantillons de films de peinture mince que BIC nécessite. En outre, le cadre robuste en colonnes jumelées garantissant la précision n'est pas compromis lorsqu'il est utilisé en conjonction avec les enceintes thermiques et les chambres environnementales de l'entreprise. Il est donc possible d'effectuer des essais de traction à la rupture sur ses revêtements de mince film avec une humidité contrôlée avec précision et des températures allant de -30 à + 60 °C.

Objectifs
BIC espère que les essais de laboratoire vont :
• révéler la nature et l'ampleur des effets de l'humidité sur les propriétés mécaniques que les systèmes de peinture utilisent.
• relier les changements dans les propriétés des difficultés ressenties lors du traitement des bobines peintes, c'est à dire la fissuration lors du formage, les couches de peinture qui collent l'une à l'autre dans la bande reculé (blocage) et la mauvaise résistance à l'abrasion.
• rapporter des changements de propriétés de la performance dans le domaine, c'est à dire aux intempéries dans des environnements humides et la résistance à la rétention de salissures.
• établir une relation entre les données d'essai de la traction, la température de transition vitreuse et la transition fragile-résistante

Solution
En adaptant les accessoires des chambres environnementales et des cabinets thermiques, les spécialistes du laboratoire Exeter sont en mesure de reproduire fidèlement les conditions environnementales auxquelles les utilisateurs finaux sont confrontés. Les effets de l'humidité et le liquide d'immersion sur les propriétés physiques du système peuvent être prévus de sorte que des ajustements peuvent être effectués avant l'exposition à des conditions extrêmes d'humidité, de température, de dose d'UV et de contamination atmosphérique.

Pour simuler différentes conditions d'humidité ainsi que l'évolution des conditions de température, les échantillons sont également placés à l'intérieur de la chambre d'humidité spécialement conçue, qui est à son tour montée à l'intérieur de l'armoire thermique. En outre, un four a été conçu pour être rempli d'eau pour simuler des conditions humides.

En utilisant une carafe d'immersion spéciale, la tension des échantillons est testée sous l'eau. Exeter utilise également le logiciel puissant de NexygenPlus logiciel d'essai des matériauxpour contrôler le EZ20. Entièrement compatible avec Windows®, ce célèbre logiciel flexible possède une immense bibliothèque d'essais des normes internationales pour la conformité de fabrication. 

Pour tester l'enduction de bandes en continu, 2 types d'essai sont effectués : un essai de traction et un essai de pelage. Les échantillons de traction à 30 microns de longueur sont préparés par revêtement d'une surface antiadhésive, traités de la manière habituelle, en enlevant l'échantillon et en utilisant des attaches de traction spécialement conçues pour serrer l'échantillon. Les essais effectués comprennent la traction à la rupture et les essais de fluage sous charge contrôlée. Les essais sont répétés dans différentes conditions environnementales et les données sont stockées et analysées au moyen d'essai de traction standard configuré dans le logiciel d'essai des matériaux NEXYGENPlus. Les essais de pelage sont également effectués sur des films de peinture.

Satisfaire à la norme
BIC fonctionne sous une norme propriétaire interne. Le projet sera finalement de définir des normes d'essai interne éprouvées auxquelles devront se conformer les futures formulations d'enduction de bandes en continu produites par la société.

Les autres normes internationales pour les essais physiques des peintures, vernis et revêtements comprennent :
• ISO 4624:1978 - Peintures et vernis : Essai de traction
• BS EN 24624:1993 - Peintures et vernis : Essai de traction pour l'adhésion
• ASTM D 4541 - Revêtements : Essai de traction pour l'adhésion

Résumé
Cette approche flexible pour les essais de laboratoire est idéale pour tout fabricant de revêtements, peintures et encres imprimées ou toute autre industrie où l'accès à des solutions d'essai des matériaux puissants et sensibles serait bénéfique pour le développement de leurs produits. BIC continue d'envoyer des panneaux à des sites d'exposition à travers le monde, mais avec cette nouvelle capacité à reproduire des conditions environnementales beaucoup plus proches de la maison, la société est en mesure de conduire son programme de R&D d'une façon beaucoup plus rapide et plus rentable.

Jusqu'à présent, le projet a démontré que l'humidité a une influence considérable sur la température de transition vitreuse des systèmes de peinture, qui à son tour, aura une incidence sur les propriétés mécaniques. En définitive, il est souhaité que les données puissent être utilisées pour définir des protocoles d'essai par rapport auxquels les autres produits peuvent être testés.