La base hydrodiluable

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Description détaillée

• Le liant de la base hydrodiluable :

Pour des contraintes de pulvérisation, il a été impossible d'éliminer tous les solvants contenus dans les bases colorantes. Il fallait donc trouver un produit de substitution aux solvants. Les chercheurs et chimistes ont imaginé que l'eau pouvait être utilisée. L'eau peut remplacer certains solvants, et être utilisé comme diluant nécessaire à l'application.
Simple sur le tableau, mais extrêmement complexe dans la réalité, il a fallu trouver et développer des liants et résines compatibles avec l'eau.

Dans les produits solvantés, la résine des laques est complètement dissoute par des liquides organiques, appelés solvants. Il en découle une solution claire. Dans les produits hydrodiluables, le liant est sous forme de petites billes en dispersion dans l'eau. Le trouble de la laque liquide est provoqué par ces petites billes (aspect laiteux). Les pigments sont préalablement ajoutés en dispersion. Après transfert de la pâte obtenue dans une cuve, le liant est mis en émulsion sous faible agitation. Une émulsion est un mélange de deux substances liquides non miscibles comme l'eau et l'huile, c'est à dire qu'une substance se disperse dans une seconde substance sous forme de petites gouttelettes, et pour que ce mélange reste stable un troisième ingrédient est ajouté : un émulsifiant.

Les émulsifiants, appelés parfois émulsionnants, stabilisent l'émulsion de la dispersion. Par exemple, le jaune d'œuf sert d'émulsifiant dans la préparation de sauces en cuisine. Dans la base hydrodiluable, ce sont des tensio-actifs ou agents de surface, généralement issus d'éthers de glycols. 

La formation du feuil (pellicule solide après l'application et séchage d'un liquide) est obtenue par coalescence, c'est-à-dire par fusion des particules entre elles sous l'action des forces capillaires lors de l'évaporation de l'eau. Des agents de coalescence (cosolvants ou co-solvants), permettent une plastification externe de la résine et de rendre plus aisé l'étalement de la peinture sur les subjectiles.
Les cosolvants entrainent les molécules d'eau plus lentes à l'évaporation permettant au liant restant qui emprisonne les pigments, à se restructurer sur le substrat.

  

 

Des additifs sont ajoutés en faible quantité dans la fabrication des bases hydrodiluables pour remplir des fonctions spécifiques telles que stabilité au stockage, formation du feuil, amélioration de la dispersibilité des pigments, etc.

Les principaux ingrédients d'une base hydrodiluable sont un liant (mélange d'une résine polymère avec de l'eau, des cosolvants, des tensio-actifs et des additifs) et des pigments.

      

• Les pigments de la base hydrodiluable :

Les bases hydrodiluables sont très concentrées en pigments, donc très couvrantes.
Les pigments sont des particules colorées très fines, sous forme de poudres sèches, et insolubles dans un liant dans lequel elles restent en suspension.

  Les pigments utilisés pour les coloris opaques :

 

- les pigments minéraux : Ils sont à la base extraits de mines, mais actuellement ce sont principalement des pigments minéraux synthétiques qui contiennent moins d'impuretés, qui ont des particules plus petites que leurs équivalents naturels. Ces pigments ne sont pas très chers, mais limités en couleurs. Ils ont un fort pouvoir couvrant mais sont faiblement colorants, et donc plus utiles pour les teintes opaques (bleu, rouge jaune, blanc, etc.).

- les pigments organiques : Ils sont obtenus par la chimie ; ce sont tous les pigments qui ne se trouvent pas dans la nature.
Ils sont choisis en fonction de leur résistance aux rayons ultraviolets. Ils sont plus onéreux que les pigments minéraux, mais offrent plus de choix de couleurs. Ils ont un fort pouvoir colorant mais sont faiblement couvrants. Cette "transparence" s'avère plus utile pour colorer les teintes métallisées ou nacrées.

  Les pigments utilisés pour les teintes métallisées :

 

La particularité des coloris métallisés réside dans un brillant et une luminosité du film de peinture, grâce à l'ajout de pigments d'aluminium obtenus par le broyage du minerai.
C'est la grosseur, la forme, le pourcentage différent des paillettes introduites dans un certain volume de liant qui donnent les reflets.
La géométrie  d'un pigment d'aluminium influencera l'effet esthétique final. Il y a trois géométries de base : standard (cornflake), lenticulaire, et sphéroïde. Les deux premières sont de loin les plus répandues en industrie automobile.

 Les pigments utilisés pour les teintes nacrées :

Grâce à une technique industrielle, il est possible d'imiter l'effet observé sur des coquillages ou des perles, sous la forme de pigments nacrés et de le reproduire à grande échelle, pour un coût acceptable. Il existe trois familles de nacres synthétiques, que l'on classe en fonction de la nature du cœur transparent de ces pigments : à base de mica (la plus utilisée), à base de silice ou d'alumine.
Ces deux dernières familles fournissent plus d'effets mais sont plus coûteuses.
Les pigments à cœur transparent de mica : les nacres, perles ou pearl en anglais, caractérisés par leur forme lamellaire, leur très faible épaisseur, leur transparence et leur alignement dans le feuil de peinture, ils permettent à la lumière visible qui les traverse d'être simultanément réfléchie et transmise. La famille des micas enrobés d'oxyde titane ou de fer utilisée en automobile se divise en trois catégories : les nacres blanches, les nacres irisées (ou interférentielles) et les nacres colorées.

 Les pigments utilisés pour les teintes à effets spéciaux :

- Les pigments nacrés à cœur transparent de silice ou d'alumine :
  

Ces pigments à effet variable contiennent au moins une couche d'un matériau à faible indice de réfraction. Comme dans le cas des bulles de savon, cette couche génère un jeu de couleurs très différent selon l'angle d'observation. Ce phénomène particulier se produit grâce à une superposition de rayons lumineux qui rencontrent une fine couche de matière dioptrique (traversée par la lumière).
   
- Les pigments à cœur opaque effet caméléon :
  

Les pigments à cœur opaque sont obtenus par dépôt chimique en phase vapeur sur une base aluminium  ou un oxyde de fer.
Le cœur des particules est opaque et réfléchissant, avec plusieurs couches d'enrobage, ce qui a pour conséquence l'apparition de différentes couleurs d'interférences. Ces peintures produisent de nombreux changements de couleur selon l'angle de vue. Ainsi lorsqu'on tourne autour du véhicule, on perçoit différentes couleurs. On les appelle plus communément : « peintures caméléon » ou « à effet caméléon ».
   
- Les pigments aluminium sphéroïdes :
   

Beaucoup moins utilisée que les deux autres géométries des teintes métallisées ('cornflake' et lenticulaire), cette forme sphérique fournit un type différent d'apparence esthétique. Ces pigments fournissent beaucoup moins d'opacité en raison de leur petite superficie, et la lumière reflétée des surfaces polies produit l'effet de multiples pointes d'épingles qui miroitent.
    
- Les pigments leafing à effet chrome :
  

Les pigments « leafing » ou bien pelliculants restent à la surface de la peinture, s'orientent parallèlement aux interfaces et forment sur la surface de la peinture une couche métallique dense, qui donne un pouvoir réflecteur très élevé (effet chrome).
  
- Les pigments diffractifs :

Les peintures holographiques ou prismatiques sont constituées de pigments diffractifs qui décomposent la lumière en un arc-en-ciel. Le pigment contient un matériau optiquement transparent, sur lequel est disposée une couche de métallisation réfléchissante.
  
- Les cristaux liquides :
  

Les cristaux liquides sont des molécules organiques qui ont des propriétés intermédiaires entre celles d'un solide et celles d'un liquide. La structure de ces pigments en forme d'hélice est constituée de différentes couches superposées, chaque couche de cristaux étant orientée différemment, impliquant un brillant élevé dû aux réflexions sur les arêtes des cristaux et une réflexion sélective de la lumière dépendante de l'angle incident.
  
- Les pigments thermochromiques et photochromiques :

Certaines peintures à effet spéciaux sont constituées de pigments thermochromiques appelés aussi photochromiques. Cette catégorie de peinture change de couleur d'incolore à colorée quand elle est exposée à la lumière et aux rayonnements UV, ou d'autres sources similaires. Les rayonnements UV changent la structure chimique des molécules, de telle sorte qu'elles absorbent une certaine longueur d'onde (la faisant apparaître comme une couleur pour l'œil). Le changement de couleur apparait graduellement.
   
- Les pigments phosphorescents et fluorescents :

La phosphorescence est observée lorsqu'une matière continue à émettre de la lumière après avoir été éclairée. Les pigments d'aluminates de strontium permettent de reproduire ce phénomène.

La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par l'excitation d'une molécule immédiatement suivie d'une émission spontanée. Une molécule fluorescente contenue dans différents minéraux fluorophores ou fluorochromes, possède la propriété d'absorber de l'énergie lumineuse (lumière d'excitation) et de la restituer rapidement sous forme de lumière fluorescente (lumière d'émission).
   
- Les encres Candy :

Les Candy sont des encres transparentes réalisées à base de résines acryliques à l'eau. Ces encres sont le plus souvent mélangées dans du vernis ou un liant transparent (base hydrodiluable sans pigment), puis appliquées sur une couche de fond (ou sous-couche) : base opaque, métallisée ou nacrée. Leur transparence permet à la lumière qui les traverse de jouer avec la couleur de la sous-couche, mariant ainsi les couleurs et créant un effet de brillance en profondeur.

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Méthodes et pratiques

• Application de la base hydrodiluable :

Pour chaque application, il faut connaître au préalable les différentes informations relatives à la base hydrodiluable. Toutes ces informations se trouvent sur une fiche technique, document relié à chaque produit, éditée par le fabricant.
Dans ces fiches techniques sont indiquées : la description du produit (nom, composition, utilisation, couleur...), les caractéristiques techniques (conservation, densité, rendement théorique, extrait sec ...), la préparation du support, la dilution et la durée de vie en pot, le matériel d'application, les méthodes d'application et de séchage préconisées.
Pour chacune des étapes du travail de peintre, il est indispensable de prendre en compte :
- La nature des emballages, la connaissance des composants présentant un risque,
- Le contrôle de la température, de la ventilation et des normes électriques des zones de stockage, de manipulation et d'application des bases hydrodiluables,
- Les protections individuelles (EPI) à porter, la protection du proche environnement et de l'environnement en général.
      
La gestuelle d'application :
La régularité de l'application dépendra de 2 facteurs principaux : un mouvement  bien parallèle par rapport au support et un chevauchement des passes correct et régulier.

Les couches d'application :
Le nombre de couches à déposer,  la distance de pulvérisation pour chacune (comme pour le voile de placement par exemple) et s'il faut sécher entre chaque couche ou non changera en fonction des marques de peinture.

Exemple ci-dessus : Le voile de placement nécessaire aux teintes métallisées se fera sans temps d'attente pour certaines marques et avec pour d'autres. Idem pour les couches intermédiaires, certains fabricants préconisent un séchage entre 2 couches et d'autres n'en ont pas besoin.
Ces indications propres à chaque marque se trouvent dans les fiches techniques des bases hydrodiluables.
La maîtrise du peintre peut lui permettre d'exploiter le produit au rendement défini par la fiche technique du fabricant.

• Séchage de la base hydrodiluable :

Les bases hydrodiluables sèchent en fonction d'un temps d'attente indiqué par chaque fabricant de peinture. C'est le temps qu'il faut pour l'évaporation des matières volatiles (eau et co-solvants) dans une cabine de peinture à bonne température et vitesse d'air. Ce temps d'attente peut être réduit par l'emploi d'un système de ventilation forcée, appelé système venturi, qui est un séchage par convection : séchage par circulation d'air.

 

     
Les co-solvants entrainent les molécules d'eau plus lentes à l'évaporation permettant au liant restant, qui emprisonne les pigments, à se restructurer sur le substrat.
  

 

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Impact sur les compétences en atelier

Compétences génériques :

• Savoir appliquer les teintes opaques, métallisées, nacrées, et les effets spéciaux.
• Connaître les différentes techniques d'application de chaque famille de coloris.
• Connaître le matériel d'application.

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Exemple d’outillage approprié

Le matériel le plus souvent préconisé pour appliquer une base hydrodiluable est un pistolet basse pression HVLP («High Volume Low Pressure en anglais») , avec une buse et un pointeau adaptés au produit.

L'application de la base hydrodiluable doit se faire dans une cabine de peinture répondant aux normes en vigueur. Les cabines servant à l'application des peintures solvantées conviennent parfaitement à l'application de la base hydrodiluable. Il faut toutefois contrôler la vitesse d'air et la température conformément aux consignes préconisées par les fiches techniques des fabricants.