Compréhension des mécanismes de délamination dans le feuil peinture automobile

Understanding interfacial delamination mechanisms in car coatings

• Auteur / Autrice : Marie-Florence Arvieu
• Direction : Maxence Bigerelle, Pierre-Emmanuel Mazeran
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique avancée
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Compiègne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cisaillement (mécanique)

Travail de la tôle

Réticulation (polymérisation)

Traitements de surface

Surfaces (technologie)

Adhésion (physique)

Automobiles -- Carrosseries

Automobiles -- Peinture

Peinture industrielle

Peinture (produit chimique)

Mots clés libres

Feuil peinture

Délamination

Interface

Emboutissage

Test Erichsen

Résumé

Le feuil peinture automobile est un système multicouches protégeant la carrosserie des agressions extérieures et participant à l’esthétisme du véhicule. C’est pourquoi, afin d’assurer la qualité de l’adhésion interfaciale entre les différentes couches, le feuil peinture est testé, notamment lors de variations des conditions d’application et de modifications des formulations. Ainsi, dans une politique industrielle de contrôle qualité du feuil peinture et de contrôle des risques, l’objectif de ce travail est de comprendre les mécanismes de délamination. Dans un premier temps, l��influence du taux de réticulation (et donc de la température du procédé) sur les évolutions chimiques et mécaniques des couches du système métal/feuil et ainsi sur leurs interfaces a été mis en évidence. En particulier, la qualité de l’adhésion des interfaces de type polymère/polymère dépend de la formation de liaisons covalentes fortes et donc de la réticulation. Dans un deuxième temps, il s’agit de vérifier que la variation du support métallique et du traitement de surface ne détériore pas le comportement mécanique du feuil peinture. L’étude des mécanismes de délamination interfaciale du feuil peinture dans les conditions particulières du test d’emboutissage ERICHSEN (à déformation plastique imposée) a montré que la délamination se produit systématiquement entre la carrosserie et le feuil. Dans un troisième temps, un nouveau test d’adhésion en cisaillement pur et sans déformation plastique, rayures ou chocs du feuil, est mis en place. Il mesure directement la contrainte de cisaillement provoquant la délamination et caractérise l’interface la moins adhésive en fonction des paramètres d’application.

Coatings are used for protective and decorative purposes. Particularly car coatings are multi-layers systems deposited onto car metal sheets. The interactions inside layers and between layers are responsible for the whole coating performances. It is essential that each layer remains firmly coherent inside, adherent to each others and to the metal surface whatever the physicochemical and mechanical strain. To improve the quality of coatings, to optimize painting processes and to qualify adhesion and cohesion of coatings when varying formulation and processing parameters, it is necessary to understand the interfacial delamination mechanisms. The first investigation is to point out the impact of the cross-linking (as a function of the curing temperature) on chemical and mechanical evolutions of each layer. Indeed the interfacial adhesion quality is depending on the strong covalent bonds formation between polymer layers. In a second way we have to check thanks to the ERICHSEN punch test that the modification of the metallic substrate and the surface treatment will not damage the behavior of standard car coatings. It brings out that the delaminating interface is always the coating/metal one because of plastic deformation. The third part consists on a quantitative and qualitative characterization of the interfacial delamination thanks to a new shear test without any plastic deformation, scratch or punch. This test measures directly the shear strain leading to the delamination, depending on the surface treatment nature and it points out the less adhesive interface, depending on the process parameter (i. E. The curing temperature).