FR3105028A1

FR3105028A1 - Procédé d’application d’une peinture substantiellement exempte de dioxyde de titane

Info

Publication number: FR3105028A1
Application number: FR1915516A
Authority: FR
Inventors: Maryse ROCHETEAU-TRIDANT BEL; Thierry Jeannette
Original assignee: Cromology
Current assignee: Cromology
Priority date: 2019-12-23
Filing date: 2019-12-23
Publication date: 2021-06-25
Anticipated expiration: 2039-12-23
Also published as: FR3105028B1

Abstract

L’invention concerne un procédé d’obtention d’un revêtement de surface à base de peinture comprenant les étapes successives suivantes : application sur un support d’au moins une couche de peinture mate comprenant entre 0% et 1% en poids de dioxyde de titane par rapport au poids total de la peinture ; application, après séchage de l’au moins une couche de peinture, d’au moins une couche de vernis.

Description

Procédé d’application d’une peinture substantiellement exempte de dioxyde de titane

La présente divulgation relève du domaine des revêtements de surfaces à base de peinture. En particulier, la présente invention concerne une méthode d’application d’une peinture permettant de limiter, voire de s’affranchir totalement de l’utilisation de dioxyde de titane dans la formulation de ladite peinture.

La peinture est largement utilisée comme revêtement de finition dans le bâtiment, que ce soit en extérieur ou en intérieur. En particulier, la peinture est très souvent choisie comme revêtement mural. De manière générale, pour obtenir le rendu souhaité, deux couches de peintures sont nécessaires. En d’autres termes, outre une éventuelle couche d’impression, le peintre applique une première couche de peinture qu’il recouvre, après séchage de cette première couche, d’une deuxième couche de peinture. L’un des rôles de la peinture est de masquer le support de sorte que seule la peinture soit visible. Pour ce faire, il est préférable que la peinture présente une opacité suffisante pour masquer les différences de coloris que peut présenter le support. En ce sens, une très grande majorité de peintures pour bâtiment contient du dioxyde de titane qui confère une opacité suffisante à la peinture pour atteindre ce résultat.

Les peintures sont divisées en trois grandes catégories, les peintures mates, les peintures satinées et les peintures brillantes. Selon que l’on souhaite une peinture mate, satinée ou brillante, on ajuste la concentration pigmentaire volumique (CPV). Pour chaque peinture, il existe une concentration pigmentaire volumique critique (CPVC). Lorsque la CPV est en-dessous de la CPVC, la peinture a un rendu brillant, satiné ou mat alors que lorsque la CPV est au-dessus de la CPVC, la peinture a un rendu mat.

Afin d’atteindre une opacité suffisante, toutes les peintures formulées avec une CPV inférieure à la CPVC contiennent du dioxyde de titane. De manière générale, une grande partie des peintures formulées avec une CPV supérieure à la CPVC contiennent également du dioxyde de titane. Les seules peintures qui peuvent ne pas contenir de dioxyde de titane et avoir une opacité sèche acceptable sont les peintures ayant une très forte CPVC. Cependant, ces peintures sont forcément mates et présentent une porosité qui conduit à une mauvaise résistance à l’abrasion humide, elles ne sont donc pas lessivables.

Problème technique

L’incorporation de dioxyde de titane dans les formulations de peinture est aujourd’hui controversée, car le dioxyde de titane est mis sur la sellette en raison de sa toxicité présumée. Il serait donc souhaitable de pouvoir obtenir un revêtement de surface à base de peinture satisfaisant tant d’un point de vue opacité, que d’un point de vue résistance à l’abrasion humide, ne comportant pas ou peu de dioxyde de titane que l’aspect final souhaitésoit mat, satiné ou brillant.

Comme indiqué précédemment, en fonction de la valeur de la CPV, l’absence de dioxyde de titane présente donc un désavantage distinct. Si la CPV est inférieure à la CPVC, alors sans dioxyde de titane, la peinture n’est pas suffisamment opaque. Si la CPV est supérieure à la CPVC, on distingue deux cas. Dans le premier cas la CPV n’est pas suffisamment importante pour obtenir une opacité satisfaisante, l’ajout de dioxyde de titane est alors également préconisé. Dans le second cas, la CPV est si forte qu’une opacité satisfaisante est obtenue sans dioxyde de titane. Cependant, dans ce deuxième cas, la CPV est tellement importante que le film obtenu après séchage est poreux, ce qui lui confère une mauvaise résistance à l’abrasion humide.

L’objectif de l’invention est de proposer une méthode pour obtenir des revêtements avec une teinte de couleur blanche ou de couleur pastel, opaques et résistants à l’abrasion, que le rendu final désiré soit mat, satiné ou brillant à partir d’une peinture substantiellement exempte de dioxyde de titane. Par substantiellement exempte, on entend entre 0% et 1% en poids par rapport au poids total de la peinture.

L’objectif de l’invention est atteint par application d’au moins une couche d’une peinture mate exempte ou comportant une très faible quantité de dioxyde de titane (maximum 1% en poids), suivie de l’application d’au moins une couche d’un vernis mat, brillant ou satiné en fonction de la finition souhaitée.

Selon l’indice de brillance ou brillant spéculaire ou encore brillant, les peintures sont classées selon quatre finitions (NF EN 13300 – fév. 2002) : très mate, mate, satinée et brillante. L’indice de brillance correspond à la faculté d’une surface à réfléchir la lumière. Le calcul de l’indice de brillance est normalisé (NF EN ISO 2813 : 2014) et déterminé selon la méthode décrite dans la norme ISO 2813 : 2014, qui spécifie une méthode pour la détermination de l’indice de brillance des revêtements selon trois géométries: 20°, 60° ou 85°. Une géométrie 60° signifie par exemple que, pour déterminer l’indice de brillance, de la lumière est projetée sur la peinture avec un angle de 60° et la quantité de lumière réfléchie selon le même angle de 60° est ensuite mesurée.

L’indice de brillance est indiqué en unités de brillance (UB) et se calcule sur une échelle allant de 0 à 100 UB. Le calcul de l’indice de brillance est effectué soit à 60° (BS 60°) pour les finitions brillantes et les satinées, soit à 85° (BS 85°) pour les finitions satinées et les mates.

Les peintures sont classés dans les catégories suivante selon la norme NF EN 13300:
- mat si la valeur de réflectance sous l’angle d’indice 85° est inférieure à 10 UB et très mat si la valeur de réflectance est inférieure à 5 UB;
- brillante si la valeur de réflectance sous l’angle 60° est supérieure ou égale à 60 UB ;
- satinée lorsque la valeur de réflectance sous l’angle 60° est inférieure à 60 UB et sous l’angle 85° est supérieure ou égale à 10 UB.

L’opacité se caractérise par un rapport de contraste à un rendement surfacique déterminé, calculé selon la norme NF EN ISO 6504-3 (2006), en appliquant les feuils de peinture sur des cartes à contraste de noir et de blanc. Elle repose sur le fait qu'il existe une relation linéaire entre le pouvoir masquant et l'inverse de l'épaisseur du feuil, au moins sur une gamme limitée d'épaisseurs de feuil. Le rapport de contraste (RC) d’un film sec de peinture est le rapport entre l’indice de luminance lumineuse du film sec appliqué sur fond noir (YN) et l’indice de luminance lumineuse du film sec appliqué sur fond blanc (YB) selon la formule : RC = YN/YB.

Les revêtements, en particulier les peintures pour revêtements muraux, sont également caractérisés par leur résistance à l'abrasion humide. Cette dernière correspond à la résistance d’un film de peinture à des lavages répétés et est déterminée selon lanorme ISO 11998 (2006). Ainsi, plus une peinture est résistante à l’abrasion humide, moins il y a de perte d’épaisseur du film de peinture lors d’un frottement en condition humide. La résistance à l’abrasion humide permet globalement d’évaluer la résistance de la peinture au nettoyage.

Selon la norme NF EN 13300, la résistance à l'abrasion humide est qualifiée selon les cinq classes répertoriées dans le tableau 1 ci-dessous:

Ainsi, par exemple, une peinture résistante à l'abrasion humide de classe 1 signifie qu’un film obtenu à partir de cette peinture perd moins de 5 µm après 200 cycles de frottement humide.

Dans le cadre de la présente invention, la peinture sera considérée résistante à l’abrasion humide pour une perte d’épaisseur de film de moins de 20µm (classe 2), préférentiellement, de moins de 5 µm (classe 1), et, plus préférentiellement encore, de moins de 2µm, dans le test d’abrasion humide selon lanorme ISO 11998.

L’invention concerne un procédé d’obtention d’un revêtement de surface à base de peinture comprenant les étapes successives suivantes:

application sur un support d’au moins une couche de peinture mate comprenant entre 0% et 1% en poids de dioxyde de titane par rapport au poids total de la peinture;
application, après séchage de l’au moins une couche de peinture, d’au moins une couche de vernis.

Au sens de l’invention, le terme séchage signifie qu’aucune perte de matière de la couche de revêtement n’est observée lorsqu’on touche avec la main, ou avec un moyen pour appliquer de la peinture ou un vernis, la surface externe de la couche de revêtement, c’est-à-dire la surface à l’opposé du support. En d’autres termes, la mise en contact d’un objet avec la surface externe de la couche de revêtement n’altère pas la couche de peinture. Ainsi, au sens de l’invention l’expression «après séchage» signifie que l’on peut appliquer une couche d’un revêtement sur une couche déjà appliquée sans modifier la surface externe de cette dernière, même si le cœur de celle-ci n’est pas sec.

Conformément à la norme ISO 4618: 2014, un vernis est un produit de peinture transparent. En d’autres termes, un vernis est un produit de peinture qui, appliqué sur un subjectile, forme un feuil dur, transparent, ayant des qualités protectrices, décoratives ou techniques particulières, un produit de peinture étant un produit liquide, en pâte ou en poudre qui, appliqué sur un subjectile, forme une couche possédant des qualités protectrices, décoratives et/ou spécifiques. Une peinture quant à elle est un produit de peinture pigmenté qui, appliqué sur un subjectile, forme un feuil opaque ayant des qualités protectrices, décoratives ou techniques particulières. Ainsi, un vernis forme une couche transparente alors qu’une peinture forme une couche opaque.

Selon un autre aspect, l’invention concerne un revêtement d’un support obtenu selon le procédé décrit ci-dessus, ledit support étant de préférence un mur, un plafond, un sol ou une porte.

Selon un autre aspect, il est proposé un kit contenant au moins un pot de peinture mate (ou au moins une partie des éléments constitutifs de la peinture prêts au mélange) comprenant entre 0% et 1% en poids de dioxyde de titane par rapport au poids total de la peinture, au moins un pot de vernis mat, satiné ou brillant et une notice d’utilisation décrivant les étapes du procédé décrit ci-dessus.

Le caractère mat, satiné ou brillant du vernis est défini selon la même norme NF EN 13300 que pour les peintures telle que décrite précédemment.

Sauf indication contraire, dans la suite de la description et dans les revendications, les compositions des peintures et vernis sont données à l’état commercial, c’est-à-dire à sous forme humide avec un liant ayant un extrait sec de 50%.

Un avantage du procédé selon l’invention est la possibilité de s’affranchir d’incorporer du dioxyde de titane dans les formulations de peinture, à tout le moins de diminuer très significativement la quantité de dioxyde de titane tout en obtenant une opacité suffisante du revêtement final obtenu par le procédé selon l’invention.

Un autre avantage est la possibilité pour une personne du métier de mettre en œuvre l’invention sans matériel spécifique, en utilisant seulement des outils communément utilisés.

Un avantage supplémentaire est la possibilité d’obtenir un revêtement qui soit mat, satiné ou brillant, selon le rendu désiré.
Description détaillée de l'invention
Application d’au moins une couche de peinture

La première étape du procédé selon l’invention correspond à une étape d’application d’au moins une couche de peinture.

Cette étape peut être mise en œuvre par tous moyens connus de la personne du métier. De manière plus spécifique, le procédé selon l’invention est particulièrement adapté au revêtement de surfaces telles qu’un mur, un plafond, un sol ou une porte. Ainsi, la première étape est préférentiellement réalisée avec un pinceau et/ou un rouleau.

De préférence, l’au moins une couche de peinture est réalisée avec une peinture comprenant en outre jusqu’à 25% en poids, préférentiellement de 3 à 10 % en poids de liant; de 10 à 70 % en poids, préférentiellement de 40 à 60 % en poids de chargeset jusqu’à 50 % en poids d’eau par rapport au poids total de la peinture. Ladite peinture peut en outre comprendre des additifs usuels en quantité suffisante pour atteindre 100 %.

De manière avantageuse, l’au moins une couche de peinture est réalisée avec une peinture comprenant moins de 0,5%, préférentiellement moins de 0,05%, plus préférentiellement moins de 0,02% et, encore plus préférentiellement moins de 0,01% en poids de dioxyde de titane par rapport au poids total de ladite peinture.

Dans un mode de réalisation particulier de l’invention, deux couches de peintures successives sont appliquées sur le support. Dans ce cas, les deux couches de peintures successives sont préférentiellement réalisées avec la même peinture.
Application d’au moins une couche de vernis

Le procédé selon l’invention comprend une étape d’application d’au moins une couche de vernis.

Cette étape peut être mise en œuvre par tous moyens connus de la personne du métier. De manière plus spécifique, le procédé selon l’invention est particulièrement adapté au revêtement de surfaces telles qu’un mur, un plafond, un sol ou une porte. Ainsi, les deux étapes d’application d’une couche de vernis sont préférentiellement réalisées avec un pinceau et/ou un rouleau.

De préférence, l’au moins une couche de vernis est réalisée avec un vernis comprenant en outre jusqu’à 75% en poids, préférentiellement de 30 à 65 % en poids de liant; jusqu’à 15% en poids, préférentiellement jusqu’à 10 % en poids de chargeset jusqu’à 65 % en poids d’eau par rapport au poids total du vernis. Ledit vernis pouvant en outre comprendre des additifs usuels en quantité suffisante pour atteindre 100 %.

Cependant, comme mentionné précédemment, selon le rendu final souhaité, l’étape d’application d’au moins une couche de vernis est réalisée avec un vernis différent.

Dans un premier mode de réalisation, l’au moins une couche de vernis est réalisée avec un vernis mat. Dans ce mode de réalisation, l’au moins une couche de vernis est réalisée de préférence avec un vernis mat comprenant en outre jusqu’à 60 % en poids, préférentiellement de 30 à 50 % en poids de liant; jusqu’à 15 % en poids, préférentiellement entre 5 % et 10% en poids de chargeset jusqu’à 65 % en poids d’eau par rapport au poids total du vernis mat. Ledit vernis mat pouvant en outre comprendre des additifs usuels en quantité suffisante pour atteindre 100 %.

Dans un deuxième mode de réalisation, l’au moins une couche de vernis est réalisée avec un vernis satin. Dans ce mode de réalisation, l’au moins une couche de vernis est réalisée de préférence avec un vernis satin comprenant en outre jusqu’à 75 % en poids, préférentiellement de 50 à 60 % en poids de liant; jusqu’à 10 % en poids, préférentiellement jusqu’à 5 % en poids de chargeset jusqu’à 45 % en poids d’eau par rapport au poids total du vernis satin. Ledit vernis satin pouvant en outre comprendre des additifs usuels en quantité suffisante pour atteindre 100 %.

Dans un troisième mode de réalisation, l’au moins une couche de vernis est réalisée avec un vernis brillant. Dans ce mode de réalisation, l’au moins une couche de vernis est réalisée de préférence avec un vernis brillant comprenant en outre jusqu’à 75 % en poids, préférentiellement de 50 à 65 % en poids de liant; jusqu’à 5 % en poids, préférentiellement moins de 1 % en poids de chargeset jusqu’à 45 % en poids d’eau par rapport au poids total du vernis brillant. Ledit vernis brillant pouvant en outre comprendre des additifs usuels en quantité suffisante pour atteindre 100 %.
Kit pour mettre en œuvre l’invention

Comme mentionné précédemment, l’invention concerne également un kit contenant au moins un pot de peinture mate (ou au moins une partie des éléments constitutifs de la peinture prêts au mélange) comprenant entre 0% et 1% en poids de dioxyde de titane par rapport au poids total de la peinture, au moins un pot de vernis mat, satiné ou brillant et une notice d’utilisation décrivant les étapes du procédé tel que défini ci-dessus. Le type de vernis compris dans le kit dépendra du rendu souhaité.

Exemples

Sauf mention contraire, les définitions des normes ISO1514:«Peintures et vernis— Panneaux normalisés pour essais»,ISO2808:«Peintures et vernis— Détermination de l'épaisseur du feuil»et ISO4618:2014:«Peintures et vernis— Termes et définitions»s’appliquent.

Dans tous les exemples et contre-exemples, les couches de peintures et les couches de vernis sont appliquées au bar coater spiralé d’épaisseur humide 80 µm sur une carte de type Penopac 1A – Leneta Co. ou Byko Chart 2814 – Folio. Lorsque plusieurs couches de revêtement sont appliquées ou, sauf mention contraire, préalablement aux tests, le temps de séchage entre les applications est d’au moins 24 heures à 23°C (± 2°C) et 50 % (±5%) d'humidité relative.

Dans les exemples E1 à E12, la peinture appliquée est une peinture mate formulée sans dioxyde de titane comprenant 4,6% en poids de liant,49,7 % en poids de chargeset 38,2% en poids d’eau, 4,9% en poids de polymère opaque par rapport au poids total de la peinture et des additifs en quantité suffisante pour atteindre 100 %.

Dans les contre-exemples CE1 et CE7 la peinture appliquée est une peinture Captéo Mat® formulée sans dioxyde de titane.

Dans les contre-exemples CE2 et CE8, la peinture appliquée est une peinture Captéo Satin® formulée sans dioxyde de titane.

Dans les contre-exemples CE3 et CE9, la peinture appliquée est une peinture Orizon Premium Brillant® formulée sans dioxyde de titane.

Dans les contre-exemples CE4 et CE10, la peinture appliquée est une peinture Captéo Mat®.

Dans les contre-exemples CE5 et CE11, la peinture appliquée est une peinture Captéo Satin®.

Dans les contre-exemples CE6 et CE12, la peinture appliquée est une peinture Orizon Premium Brillant®.

Dans l’ensemble des exemples, un vernis est appliqué. Il s’agit d’un vernis mat, d’un vernis satiné ou d’un vernis brillant de la gamme Polydéco®.
Exemples avec 1 couche de peinture

Après application d’une couche de peinture d’épaisseur humide 80 µm et, le cas échéant d’une ou de deux couches de vernis d’épaisseur humide 80 µm chacune, chacun des revêtements obtenus est analysé pour déterminer son brillant spéculaire sous des angles de 20°, 60° et 85° et pour déterminer son rapport de contraste (RC). Les résultats obtenus sont répertoriés dans le tableau 2.

La comparaison des exemples E1 à E3 avec les exemples CE1 à CE6 permet de s’apercevoir que l’application d’une couche de vernis sur une couche de peinture mat ne contenant pas de TiO₂, qu’il soit mat, satin ou brillant permet de rapprocher les rapports de contraste à ceux d’une peinture contenant du TiO₂. On s’aperçoit également qu’il est possible d’obtenir une peinture avec un aspect mat et surtout avec un aspect satin avec l’application d’une seule couche de vernis sur une couche de peinture mat ne contenant pas de TiO₂. Dans l’exemple E3, avec un vernis brillant, l’aspect obtenu est satiné. Ceci n’a pas d’impact sur la pertinence du procédé selon l’invention, puisque l’obtention d’un aspect satiné fait partie des objectifs de l’invention.

L’application d’une seconde couche de vernis ne modifie pas de manière significative le rapport de contraste et donc l’opacité. En revanche, les exemples E4, E5 et E6 montrent qu’il est possible d’obtenir avec deux couches de vernis un aspect mat, satiné ou brillant.
Exemples avec 2 couches de peinture

Après application de deux couches de peinture d’épaisseur humide 80 µm chacune et, le cas échéant d’une ou de deux couches de vernis d’épaisseur humide 80 µm chacune, chacun des revêtements obtenus est analysé pour déterminer son brillant spéculaire sous des angles de 20°, 60° et 85° et pour déterminer son rapport de contraste (RC). Les résultats obtenus sont répertoriés dans le tableau 3.

La comparaison des exemples E7 à E9 avec les exemples CE7 à CE12 permet de s’apercevoir que l’application d‘une couche de vernis sur deux couches de peinture mat ne contenant pas de TiO₂, qu’il soit mat, satin ou brillant permet de rapprocher les rapports de contraste à ceux d’une peinture contenant du TiO₂. On s’aperçoit également qu’il est possible d’obtenir une peinture avec un aspect mat et surtout avec un aspect satin avec l’application d’une seule couche de vernis sur deux couches de peinture mat ne contenant pas de TiO₂. Dans l’exemple E9, avec un vernis brillant, l’aspect obtenu est satiné. Ceci n’a pas d’impact sur la pertinence du procédé selon l’invention, puisque l’obtention d’un aspect satiné fait partie des objectifs de l’invention.

L’application d’une seconde couche de vernis ne modifie pas de manière significative le rapport de contraste et donc l’opacité. En revanche, les exemples E10, E11 et E12 montrent qu’il est possible d’obtenir avec deux couches de vernis un aspect mat, satiné ou brillant.
Résistance à l’abrasion humide des revêtements selon l’invention

Comme vu précédemment, dans des cas où la CPV est très importante, la résistance à l’abrasion humide est sensiblement limitée.

Les revêtements obtenus à l’exemple E1 (vernis mat), avec la même peinture utilisée dans l’exemple E1, mais sans la couche de vernis (CE13) et au contre-exemple CE4 (peinture mate avec TiO₂), ont été analysés pour leur résistance à l’abrasion humide selon la norme ISO 11998. Les résultats sont répertoriés dans le tableau 4:

Le revêtement obtenu à partir d’une peinture sans TiO₂(CE13), utilisée pour la mise en œuvre du procédé selon l’invention, appartient à la classe 3 (nettoyable), le revêtement obtenu à partir d’une peinture avec TiO₂(CE4) appartient à la classe 2 (lavable) et le revêtement obtenu selon l’invention, avec une peinture mate sans TiO₂et un vernis mat (E1) appartient à la classe 1, lessivable.

Claims

Procédé d’obtention d’un revêtement de surface à base de peinture comprenant les étapes successives suivantes:
application sur un support d’au moins une couche de peinture mate comprenant entre 0% et 1% en poids de dioxyde de titane par rapport au poids total de la peinture;

application, après séchage de l’au moins une couche de peinture, d’au moins une couche de vernis.
Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’au moins une couche de peinture est réalisée avec une peinture comprenant en outre jusqu’à 25 % en poids, préférentiellement de 3 à 10 % en poids de liant; de 10 à 70 % en poids, préférentiellement de 40 à 60 % en poids de chargeset jusqu’à 50 % en poids d’eau par rapport au poids total de la peinture.
Procédé selon l’une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que l’au moins une couche de peinture est réalisée avec une peinture comprenant moins de 0,5%, préférentiellement moins de 0,05%, plus préférentiellement moins de 0,02% et, encore plus préférentiellement moins de 0,01% en poids de dioxyde de titane par rapport au poids total de ladite peinture.
Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que deux couches de peintures successives sont appliquées sur le support.
Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que les deux couches de peintures successives sont réalisées avec la même peinture.
Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l’au moins une couche de vernis est réalisée avec un vernis mat.
Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l’au moins une couche de vernis est réalisée avec un vernis satin.
Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l’au moins une couche de vernis est réalisée avec un vernis brillant.
Revêtement d’un support obtenu par le procédé selon l’une des revendications 1 à 8, ledit support étant de préférence un mur, un plafond, un sol ou une porte.
Kit contenant au moins un pot de peinture mate comprenant entre 0% et 1% en poids de dioxyde de titane par rapport au poids total de la peinture, au moins un pot de vernis mat, satiné ou brillant et une notice d’utilisation décrivant les étapes du procédé selon l’une des revendications 1 ou 4.