1. Peinture
-Définition : La peinture est un terme général désignant les opérations effectuées pour former un film de revêtement à l’aide de peinture dans le but de recouvrir la surface d’un objet à des fins de protection et d’esthétique, etc.
-Objectif : La peinture n'a pas seulement un but esthétique, mais aussi de protection et, par conséquent, d'amélioration de la qualité du produit.
1) Protection : La plupart des principaux matériaux constituant les automobiles sont des tôles d’acier. Lorsqu’un véhicule est recouvert de tôles d’acier, celles-ci réagissent avec l’humidité ou l’oxygène de l’air et rouillent. Le principal objectif de la peinture est de protéger le véhicule en prévenant la formation de rouille.
2) Esthétique : La forme d’une voiture présente plusieurs types de surfaces et de lignes, telles que des surfaces tridimensionnelles, des surfaces planes, des surfaces courbes, des lignes droites et des courbes. La peinture d’un objet à la forme aussi complexe permet de créer un effet de couleur harmonieux avec la forme de la voiture et d’en rehausser simultanément l’esthétique.
3) Amélioration de la commercialisation : Actuellement, le marché automobile propose une grande variété de modèles. Cependant, à forme et fonction identiques, un véhicule arborant une peinture bicolore se distingue par une esthétique plus attrayante. La valeur de ces véhicules s’en trouve ainsi accrue. C’est pourquoi l’un des objectifs est d’améliorer la valeur du produit grâce à la peinture. Par ailleurs, la durabilité de la carrosserie est devenue essentielle face aux changements environnementaux rapides. Ainsi, la demande de peintures fonctionnelles, capables de prévenir les dommages causés par les pluies acides et la perte de brillance initiale due aux brosses des stations de lavage automatique, est en hausse, contribuant ainsi à améliorer la commercialisation.La peinture automatique et la peinture manuelle sont toutes deux utilisées en fonction des exigences de qualité du revêtement.
2. Composition de la peintureComposition de la peinture : La peinture est un liquide visqueux dans lequel les trois composants que sont le pigment, la résine et le solvant sont uniformément mélangés (dispersés).
Pigment : Poudre colorée insoluble dans les solvants et l’eau. Contrairement aux colorants, les pigments sont dispersés sous forme de particules insolubles. Leur taille varie de quelques micromètres à plusieurs dizaines de micromètres. Ils se présentent sous diverses formes : circulaires, en bâtonnets, en aiguilles ou en flocons. Cette poudre confère couleur (pouvoir colorant) et pouvoir couvrant (capacité à masquer la surface d’un objet en étant opaque) au revêtement. Il en existe deux types : inorganiques et organiques. Des pigments (agents de polissage et charges) sont utilisés pour améliorer l’aspect des surfaces. Les peintures incolores et transparentes, dites « transparentes », sont des peintures sans pigments.
Il sert à donner plus de brillance au film de revêtement.
1) Fonction du pigment
* Pigments colorés : confèrent la couleur, le pouvoir couvrant
Pigments inorganiques : Il s’agit principalement de pigments naturels tels que le blanc, le jaune et le brun rougeâtre. Ce sont des composés métalliques comme le zinc, le titane, le plomb, le fer, le cuivre, etc. En général, ils présentent une excellente résistance aux intempéries et à la chaleur, ainsi qu’un bon pouvoir couvrant. Cependant, en termes d’éclat des couleurs, ils sont moins performants que les pigments organiques. Pour la peinture automobile, on n’utilise pas uniquement des pigments inorganiques. De plus, afin de prévenir la pollution environnementale, les pigments contenant des métaux lourds nocifs comme le cadmium et le chrome ne sont actuellement pas utilisés.
Pigment organique : fabriqué par synthèse organique via des réactions chimiques périodiques, il s’agit d’une substance composée d’un composé métallique ou présente à l’état naturel. Son pouvoir couvrant est généralement faible, mais l’obtention d’une couleur vive le rend très apprécié pour la peinture de carrosseries automobiles, notamment pour les teintes unies, métallisées et à effet mica.
Pigment antirouille : prévention de la rouille
* Pigment d'extension : Il est possible d'obtenir un film de revêtement dur, empêchant la décomposition du film et améliorant sa durabilité.
Résine : liquide transparent qui lie les pigments entre eux et confère brillance, dureté et adhérence au film de revêtement. On l’appelle aussi liant. Les propriétés de séchage et la durabilité du film de revêtement dépendent fortement de celles de la résine.
1) Résine naturelle : Elle est principalement extraite ou sécrétée par les plantes et est utilisée pour les peintures telles que le vernis à base d'huile, le vernis et la laque.
2) Résine synthétique : Ce terme générique désigne les résines synthétisées par réactions chimiques à partir de diverses matières premières. Il s’agit d’un composé organique dont la masse moléculaire est très élevée comparée à celle des résines naturelles. On distingue deux grandes catégories de résines synthétiques : les résines thermoplastiques (qui ramollissent et fondent sous l’effet de la chaleur) et les résines thermodurcissables (qui durcissent par réaction chimique sous l’effet de la chaleur et ne ramollissent ni ne fondent, même après refroidissement et chauffage).
Solvant : liquide transparent qui dissout la résine pour faciliter le mélange du pigment et de la résine. Après application, il s’évapore comme un diluant et ne laisse aucun résidu sur le film de revêtement.
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1. Aperçu et définition des peinturesDu point de vue de la protection antirouille et de l'esthétique, les peintures automobiles ont contribué à améliorer la commercialisation des véhicules grâce à l'application des technologies les plus récentes. Les produits de qualité présentés ci-dessous, peintures et systèmes de revêtement, sont conçus pour atteindre ces performances de la manière la plus économique.
Les peintures sont généralement fluides et ont la propriété d'être appliquées sur la surface de l'objet à revêtir, formant un film continu (film de revêtement) par séchage et durcissement. Selon les propriétés physico-chimiques du film de revêtement ainsi formé, l'objet est protégé contre la rouille et devient plus souple.
2. Processus de peinture automobileAfin d'obtenir la qualité de revêtement souhaitée pour le véhicule de la manière la plus économique, le procédé et les spécifications de revêtement sont définis, et chaque critère de qualité important est attribué au film de revêtement obtenu à chaque étape. De plus, les caractéristiques du film de revêtement dépendant de la qualité du procédé, la peinture utilisée à chaque étape est conçue pour optimiser la fonction principale qui lui est assignée, en tenant compte des conditions de procédé.L'application est strictement contrôlée en atelier de peinture.
Le procédé décrit ci-dessus est un système de revêtement à 3 ou 4 couches, couramment utilisé pour les panneaux extérieurs automobiles. Le film de revêtement formé à chaque étape remplit les fonctions décrites ultérieurement et contribue à la qualité globale du revêtement. Pour les camions et les véhicules légers, il existe des systèmes à deux couches, sans étape intermédiaire. De même, sur les voitures haut de gamme, l'application d'une deuxième couche intermédiaire ou de finition permet d'obtenir une qualité supérieure.
De plus, un procédé permettant de réduire le coût du revêtement en intégrant les processus de revêtement intermédiaire et supérieur a récemment été étudié et appliqué.
Procédé de traitement de surface : Il améliore la protection contre la rouille en inhibant la corrosion du métal et en renforçant l’adhérence entre la sous-couche (film d’électrodéposition) et le matériau (substrat). Actuellement, le phosphate de zinc est le principal composant du film, et la méthode de traitement par immersion est la plus courante, permettant un traitement efficace des pièces aux structures complexes. En particulier, pour l’électrodéposition cationique, des métaux tels que le fer, le nickel et le manganèse, autres que le zinc, sont incorporés au revêtement afin d’améliorer encore sa résistance à la corrosion.
- Revêtement par électrodéposition (primaire électrodéposé de type cationique) : La sous-couche assure principalement la protection contre la rouille. Outre ses excellentes propriétés antirouille, la peinture électrodéposée cationique à base de résine époxy présente les avantages suivants pour la sous-couche automobile : ① Absence d’élution du film traité au phosphate de zinc lors de l’électrodéposition. ② Effet inhibiteur de la corrosion grâce à la basicité de la structure de la résine. ③ Excellentes propriétés antirouille grâce au maintien de l’adhérence dû à la haute résistance aux alcalis de la résine époxy.
1) Avantages de l'électrodéposition cationique
* Même les formes complexes peuvent être recouvertes d'un film d'épaisseur uniforme.
* Excellente pénétration interne dans les pièces et les joints complexes.
* Peinture automatique
* Maintenance et gestion faciles de la ligne.
* Bonne aptitude à la peinture.
* Un système de lavage à l'eau en circuit fermé UF peut être appliqué (moins de pertes de peinture et moins de contamination des eaux usées).
* Faible teneur en solvants et faible pollution atmosphérique.
* Il s'agit d'une peinture à base d'eau, et le risque d'incendie est faible.
2) Peinture électrodéposée cationique : Il s’agit généralement d’une résine polyamino obtenue par l’ajout d’amines primaires à quaternaires à une résine époxy. Elle est neutralisée avec de l’acide acétique pour la rendre soluble dans l’eau. Le durcissement du film de revêtement s’effectue par une réaction de réticulation uréthane utilisant un isocyanate bloqué comme agent de durcissement.
3) Amélioration de la fonction de la peinture par électrodéposition : Elle est répandue dans le monde entier comme sous-couche automobile, mais la recherche et le développement continuent d'améliorer non seulement la qualité anticorrosion de l'ensemble de l'automobile, mais aussi la qualité du revêtement.
* Fonction antirouillecouche protectrice
C'est parfait. Excellentes propriétés de revêtement, résistance à la pénétration des joints, résistance à l'écaillage
vous. Aptitude à la tôle d'acier antirouille (adhérence résistante à l'eau, résistance à la rotation)
À faire. Durcissement à basse température (Amélioration de la résistance à la rouille des pièces fixées par du caoutchouc, etc.)
* Fonction cosmétique/décoratif
Propriétés de revêtement de la rugosité de la plaque d'acier (contribue à améliorer la régularité et la brillance, etc.)
vous. Résistance au jaunissement (inhibition du jaunissement de la couche de finition blanche)
Couche intermédiaire : La couche intermédiaire joue un rôle auxiliaire en optimisant la protection antirouille de la sous-couche (électrodéposition) et l’adhérence de la couche de finition. Elle contribue à améliorer la qualité de la peinture de l’ensemble du système. De plus, son application permet de réduire les défauts de revêtement en masquant partiellement les imperfections inévitables de la sous-couche (rayures, adhérence de poussière, etc.) sur la ligne de peinture.
La peinture intermédiaire est un type de peinture utilisant une résine polyester sans huile comme résine de base, polymérisée à chaud par ajout de résine mélamine et, plus récemment, d'uréthane (Bl). Récemment, afin d'améliorer la résistance à l'écaillage, une primaire anti-écaillage est parfois appliquée par voie humide sur humide lors de la pré-séparation.
1) Durabilité de la couche intermédiaire
* Résistance à l'eau : faible absorption et prévient l'apparition d'ampoules
* Résistance à l'écaillage : Absorbe l'énergie d'impact lors du lancer de pierre et réduit les dommages au film de revêtement, ce qui entraîne un bruit et supprime l'apparition de corrosion superficielle.
* Résistance aux intempéries : Moins de détérioration due aux rayons UV et suppression du décollement de la couche de finition sous l’effet de l’exposition extérieure.
2) Fonction plâtrante de la couche intermédiaire
Propriétés de sous-couche : Contribue à lisser la surface extérieure finie en masquant les aspérités de la couche de revêtement électrodéposée.
* Résistance aux solvants : En supprimant le gonflement et la dissolution de la couche intermédiaire par rapport au solvant de la couche de finition, on obtient une qualité d'aspect à contraste élevé.
* Ajustement de la couleur : La couche intermédiaire est généralement grise, mais il est désormais possible d’appliquer une couche de finition à faible pouvoir couvrant en la colorant (scellant coloré).
3) Peinture intermédiaire
Qualités requises pour la couche intermédiaire : résistance à l’écaillage, pouvoir couvrant, adhérence au film d’électrodéposition, lissage, absence de perte de lumière, adhérence à la couche de finition, résistance à la dégradation par la lumière
Couche de finition : La fonction principale de la couche de finition est d’assurer l’aspect esthétique du véhicule et de le protéger durablement. Elle doit notamment garantir la couleur, la douceur de la surface, la brillance et la qualité de l’image (capacité à faire ressortir clairement l’image d’un objet à travers le film de revêtement). De plus, elle doit assurer la protection et la préservation de l’esthétique du véhicule sur le long terme.
Couche de finition : La fonction principale de la couche de finition est d’assurer l’aspect esthétique du véhicule et de le protéger durablement. Elle doit notamment garantir la couleur, la douceur de la surface, la brillance et la qualité de l’image (capacité à faire ressortir clairement l’image d’un objet à travers le film de revêtement). De plus, elle doit assurer la protection et la préservation de l’esthétique du véhicule sur le long terme.
1) Couche de finition : Les couleurs sont classées selon la base pigmentaire appliquée à la peinture, et elles sont largement divisées en couleur mica, couleur métallique et couleur unie selon que des pigments en paillettes tels que des paillettes de poudre d'aluminium sont utilisés.
Qualité d'aspect : douceur, brillance, éclat, toucher naturel
* Durabilité : maintien et protection de la brillance, changement de couleur, décoloration
Adhérence : Adhérence de la couche de recouvrement, adhérence bicolore, adhérence avec un médium
* Résistance aux solvants
* Résistance chimique
* Qualités fonctionnelles : résistance au lavage automatique, aux pluies acides et à l’écaillage
2) Peinture écologique
Peinture à haute teneur en solides : Cette peinture à haute teneur en solides répond aux normes relatives aux COV (composés organiques volatils) et permet de réduire la quantité de solvants organiques utilisés. Elle se caractérise par un excellent rendu au toucher et l’utilisation d’une résine à faible poids moléculaire.
Peinture à l'eau (type Water Bome) : Cette peinture minimise la quantité de solvants organiques et utilise de l'eau pure comme diluant. Elle nécessite un système de préchauffage (IR_Preheat) pour l'évaporation de l'eau, ce qui implique une adaptation des installations. Le pistolet de pulvérisation doit également être équipé d'électrodes spécifiques.
3) Peinture fonctionnelle
* CCS (Complex Crosslinking System, peinture de type réticulation complexe) : Il s'agit d'un type de résine d'uréthane (isocyanate) ou de silane dans lequel une partie de la résine de mélamine, vulnérable aux pluies acides dans le système de résine acrylique/mélamine, est remplacée, et la résistance aux acides et aux rayures est améliorée.
* NCS (Nouveau système de réticulation, peinture de type nouvelle réticulation) : peinture sans mélamine, obtenue par polymérisation acide-époxy sur résine acrylique. Elle présente une excellente résistance aux acides, aux rayures et aux taches.
- Applicabilité de la couche de finition : Afin d’obtenir une bonne reproductibilité de la couche de finition à un coût avantageux, une bonne applicabilité de la peinture (atomisation, fluidité, porosité, lissage, etc.) est essentielle. Il est donc important d’ajuster la viscosité tout au long du processus de formation multicouche, de l’application à la cuisson et au durcissement. Les conditions environnementales de la cabine de peinture, telles que la température, l’humidité et la vitesse du vent, sont également des facteurs importants.
1) Viscosité de la résine : poids moléculaire, compatibilité (paramètre de solubilité : valeur SP)
2) Pigment : absorption d’huile, concentration pigmentaire (PWC), granulométrie dispersée
3) Additifs : agent visqueux, agent de nivellement, agent antimousse, inhibiteur de séparation des couleurs, etc.
4) Vitesse de polymérisation : concentration des groupes fonctionnels dans la résine de base, réactivité de l’agent de réticulation
De plus, l'épaisseur du film de revêtement influe grandement sur l'aspect final de la couche de finition. Récemment, l'utilisation d'un agent visqueux structurant tel que le microgel permet d'obtenir à la fois fluidité et propriétés de nivellement, et l'aspect final est amélioré par l'application d'un film épais.
- Résistance aux intempéries du revêtement de finition : Bien que les automobiles soient exposées à divers environnements, le revêtement de finition subit l'action de la lumière, de l'eau, de l'oxygène, de la chaleur, etc. Il en résulte un certain nombre de phénomènes indésirables qui altèrent l'esthétique.
1) Phénomènes optiques
* Dégradation du brillant : La régularité de la surface du film de revêtement est altérée, et la réflexion diffuse de la lumière par cette surface augmente. La composition de la résine est importante, mais le pigment a également une influence.
* Décoloration : La teinte du revêtement initial évolue avec le temps, en fonction du vieillissement du pigment ou de la résine qui le compose. Pour les applications automobiles, il convient de choisir un pigment offrant une résistance optimale aux intempéries.
2) phénomènes mécaniques
Fissures : Des fissures apparaissent dans la couche superficielle ou l’ensemble du film de revêtement en raison de modifications de ses propriétés physiques dues à la photo-oxydation ou à l’hydrolyse (diminution de l’allongement, de l’adhérence, etc.) et aux contraintes internes. Ce phénomène est particulièrement fréquent dans les films de revêtement métallisés transparents. Outre l’ajustement de la composition de la résine acrylique et des propriétés physiques du film, l’application d’un absorbeur d’UV et d’un antioxydant s’avère efficace.
* Décollement : Le film de revêtement se décolle partiellement en raison d’une diminution de l’adhérence du film ou d’une diminution de ses propriétés rhéologiques, et sous l’action de forces extérieures telles que les éclaboussures ou les vibrations de pierres.
3) phénomène chimique
* Contamination par les taches : Si de la suie, des cadavres d’insectes ou des pluies acides adhèrent à la surface du film de revêtement, la pièce se tache et se décolore. Il est nécessaire d’appliquer un pigment et une résine résistants aux rayures et aux alcalis. L’une des raisons pour lesquelles une couche de vernis transparent est appliquée sur une peinture métallisée est de protéger la poudre d’aluminium.
- Défis futurs des revêtements de finition : L’esthétique et le design jouent un rôle de plus en plus important dans l’amélioration des performances commerciales des automobiles. Face à la diversification des demandes et à l’évolution des matériaux, notamment les plastiques, il est nécessaire de répondre aux exigences sociétales telles que la dégradation de l’environnement automobile et la réduction de la pollution atmosphérique. Dans ce contexte, différents revêtements de finition sont actuellement à l’étude pour les automobiles de demain.
Examinons de plus près les procédés de peinture automobile classiques et voyons où les transferts de chaleur et de masse jouent un rôle important. Le processus général de peinture des automobiles est le suivant.
① Prétraitement
② Électrodéposition (sous-couche)
③ Peinture d'étanchéité
④ Sous-couche
⑤ peinture à la cire
⑥ Apprêt anti-écaillage
⑦ Apprêt
⑧ Couche de finition
⑨ Élimination des défauts et polissage
Le processus de fabrication automobile dure environ 20 heures, dont 10 heures (soit la moitié) correspondent aux étapes décrites ci-dessus. Parmi celles-ci, les plus importantes sont le prétraitement, le dépôt électrolytique (couche d'apprêt), l'application de la couche primaire et la couche de finition. Examinons ces étapes plus en détail.
Date de publication : 8 novembre 2022
