Application du séchage micro-ondes aux peintures acryliques en phase aqueuse

Development of microwave-dryable waterbone polymers and coatings

• Auteur / Autrice : Sylvie Barra
• Direction : Daniel Cabrol-Bass
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Peinture (produit chimique)

Peinture-émulsion

Micro-ondes

Résumé

Les nombreuses contraintes et pressions environnementales ont conduit les grandes sociétés de vernis et peintures industrielles à développer de nouvelles formulations sans solvant, respectant ainsi les exigences vis-à-vis de l’environnement et des normes en vigueur. Le remplacement des peintures solvants par des peintures en phases aqueuses a permis de réduire la quantité de solvants émise par cette industrie. Cependant, le temps de séchage important des peintures en phase aqueuses constitue un obstacle considérable en termes de productivité. Un moyen de réduire ce temps de séchage est d’employer les micro-ondes pour sécher ces peintures. Pour les peintures aqueuses, il s’avère que l’idée du séchage micro-ondes est particulièrement intéressante. Cependant, les formulations actuelles des peintures aqueuses ne sont pas adaptées à ce mode de séchage. Il faut donc entièrement repenser leur formulation, en vue de les rendre plus réactive vis-à-vis de ce mode de séchage. Trois objectifs ont été réalisés dans cette étude. Dans un premier temps, il s’agissait de déterminer les règles de formulations des peintures aqueuses pour les rendre plus performantes vis-à-vis du séchage micro-ondes. Ce travail a fait l’objet d’un plan d’expériences, dans lequel ont été étudiés les composants majeurs rentrant dans la constitution des vernis et peintures aqueuses. Cette phase d’optimisation nous a permis de déterminer les meilleures formulations de peintures aqueuses destinées à être séchées par micro-ondes. La deuxième partie de ce travail a consisté à analyser au niveau microscopique et macroscopique les films de peintures obtenus à partir des meilleures formulations issues du plan d’expériences. Des différences structurales ont été observées au niveau microscopique, pouvant ainsi expliquer les différences examinées au niveau macroscopique. Enfin, la troisième et dernière partie de ce travail nous a amené à réaliser une étude théorique de modélisation moléculaire sur le transport de l’eau dans diverses matrices polymères. Cette étude théorique a confirmé les résultats obtenus lors du plan d’expérience, démontrant ainsi la capacité des peintures aqueuses à être séchées par micro-ondes.

Heightened environmental awareness has lead nowadays, major paint companies to develop environmentally friendly waterbone coatings. Using waterbone paints allows to drastically reducing the quantity of hazardous air polluants emitted by the coatings industry. However this mutation is very slow and be confronted with a problem : the amount of time needed for a traditional drying drives the productivity down. One way to reduce this long drying time is to use microwaves to dry waterbone paints. For a waterborne coating, the idea of microwave drying is particularly interesting. However the ability to dry waterbone paints by microwaves requires adapting formulations to this new technology and present a continuing challenge for formulators. The aim of the study was three-fold. First we identified the principles and the rules governing the formulation of microwave-dryable waterbone coating, by an experimental design, in which major components of water-bone paints have been studied. This optimisation phase, allowed us to find the best microwave-dryable waterbone paint formulation. The second phase has been consisted in the analysis of resulting paint film at the macroscopic and microscopic level. Structure differences have been found at the microscopic level and can explain the macroscopic differences observed. The third and final phase was to understand in details the water transport in polymer matrix using molecular modelling. This theoretical study has been confirmed the results obtained in the experimental design, proving the capability for water-borne coatings to be dry by microwaves energy.