PEINTURES ET SOLVANTS (2^ parte)

PAR STEFANO PULGA

4. VOLATILITÉ = VITESSE D'ÉVAPORATION

Chaque solvant a ses caractéristiques d'évaporation. Si nous remplissons deux verres respectivement avec de l’eau et de l’acétone, nous vérifierons que l'acétone se vaporise beaucoup plus rapidement: environ quinze fois plus vite que l'eau. Ce phénomène est dû à une caractéristique que les chimistes appellent (une fois de plus: ce n'est pas ma faute!): tension de vapeur, c'est-à-dire la tendance des molécules du solvant à se vaporiser jusqu'au moment où toutes les molécules soient passées de l’état liquide à l’état gazeux (vapeur).  Plus la valeur de tension du vapeur est élevée plus la transformation du solvant de l’état liquide à l’état gazeux s’accomplira rapidement. Ce comportement est appelé volatilité d'un solvant et il nous intéresse beaucoup, parce qu'il n'influence pas seulement la vitesse de dessiccation d'une peinture, mais aussi sa distribution sur les surfaces, l'applicabilité avec différents moyens (pinceau, pistolet-pulvérisateur etc.) Pour comprendre, de manière très empirique, combien de volatilité a un solvant, il suffira d’y plonger un doigt :

-         Si le doigt, trempé de solvant, nous communiquera une sensation de froid, la tension de vapeur (donc la volatilité) est haute: l'évaporation rapide soustrait chaleur. Le solvant se vaporise très rapidement (dans l'ordre des minutes).

-         Si, par contre, nous n'entendons rien ou presque, sa vitesse d'évaporation est analogue à celle de l'eau (que chaque être humain émet sous forme de sueur). Le solvant se vaporise en temps moyens (dans l'ordre des dizaines d'heures, et, de toute façon, à température ambiante).

-         Si encore notre doigt communique un sens de tiédeur, la volatilité du solvant est basse, donc les temps d'évaporation seront très longs (toujours à température ambiante, et, de toute façon, dans l'ordre de dizaines de jours).

De tout ce qu’on a jusqu’ici souligné, on peut donc tirer d’importantes conséquences.  Chaque catégorie de solvant possède des avantages et des désavantages, qu’il faut connaître.

SOLVANTS TRÈS VOLATILS (acétone, trichloréthylène, chlorure de méthylène): AVANTAGES: évaporation rapide; possibilité de passer d'autres mains après quelque dizaine de minutes. DÉSAVANTAGES: l'évaporation presque instantanée ne permet pas la diffusion de la couleur sur les surfaces : les traces du pinceau resteront évidentes. Si on emploie le pistolet-pulvérisateur, une grande partie du solvant se vaporise dans le trajet entre le gicleur et la surface à peindre: le résultat est une surface granuleuse, peu résistante, et, dans le pire des cas, on peut vérifier un blanchissement de la surface (effet givre).

5. PRINCIPAUX TYPES DE POLYMÈRES

Même s'il est très difficile d'entrer dans les méandres de la chimique industrielle, nous pouvons fournir un classement grossier des principaux types de polymères (filmogènes) utilisés par les industries des peintures: - Acryliques–Alkyds–Aramidici - naturels Organiques (huile de lin, d'oeillet, résines naturelles comme le copal etc.)

 5.1. Les polymères acryliques sont de plus en plus utilisés par l'industrie moderne. Ils sont produits par la modification de l'acrylique auquel on ajoute des alcools. Nous aurons donc:  - méthyl-acrylates (avec des groupes méthyliques) - éthyl-acrylates (avec des groupes éthyliques) - propyl-acrylates (avec des groupes propyliques) - butyl-acrylates (avec des groupes butyliques), dont la souplesse est croissante (le méthyl-acrylate est le moins flexible, le butyl-acrylate le plus flexible). Leur résistance à l'abrasion est, par contre, décroissante (le méthyll-acrylate est le plus résistant, le butyl-acrylate le moins résistant). Est-ce que la solubilité de ces polymères est liée aux alcools qui les ont évidemment causés ? (vous rappelez? Les semblables se détruisent):  - les méthyl-acrylates sont aisément solubles en alcool méthylique - les éthyl-acrylates sont aisément solubles en alcool éthylique - les propyl-acrylates sont aisément solubles en alcool propylique - les butyl-acrylates sont aisément solubles en alcool butylique. Sans avoir les preuves analytiques d'expériences faites, il en résulte que: - Les acryliques Lifecolor contiennent propyl-acrylates - Les acryliques Gunze contiennent butyl-acrylates - Les acryliques Liquitex (Lefranc & Bourgeois) contiennent méthyl-acrylates - Les acryliques Cril Couleur (Ferrario) contiennent éthyl-acrylates.

5.2. Les polymères alkyds ont des caractéristiques de résistance mécanique considérable, et ils sont utilisés par l'industrie automobile pour le traitement des sous-coques, des bandages etc. Ils sont solubles dans une vaste gamme de solvants [des cétones (acétone, méthyl/éthyl/cétone etc.) aux aliphatiques solvables (White spirit, Diluant Nitro etc.)]. Ils ont un aspect normalement satiné ou brillant, sont solides et résistants. Avec toute probabilité, ils sont à la base des Model Master et des Pactra (pour celui qui les trouve).

5.3. Les polymères aramidiques [dérivés des groupes aromatiques (benzène, toluène et xylène) et des groupes aminés (butilammina, trietanolammina etc.)] sont extrêmement résistants et d'aspect vif. Ils sont solubles en solvants aromatiques (très toxiques = cancérigènes) ou aliphatiques (White spirit, Diluant Nitro etc.). Leur dessiccation est extrêmement longue (dans le cycle industriel, cuits au four à environ 60°C; chose impossible évidemment avec des modèles en plastique), mais elle ne présente pas de rides et leur aspect visuel est d'extrême agrément. Est-ce qu'ils sont utilisés dans les émaux brillants de qualité ? (Humbrol, peut-être XtraColor?).

6. PEINTURES BRILLANTES ET OPAQUES

Nous avons vu comment la connaissance de la composition d'une peinture est pratiquement obligée, et comment l'emploi de différents inertes peut conférer à la peinture des optiques très différentes et des caractéristiques sèches. Pour approfondir ce sujet, il est utile de parler en détail des inertes, de leurs caractéristiques et des additifs utilisés dans les peintures. Dans ce cas, il faut se rendre compte malheureusement que, dans l'optique d'aménagement industriel, le critère prioritaire est celui du meilleur profit : les industries donc tendront à utiliser comme inertes et additifs les déchets de travail qui devraient être autrement écoulés avec une augmentation énorme des coûts. * * * * * * * * * * * * * * * * * * * Nous avons déjà vu comment la quantité (et la qualité) des inertes peut changer une peinture de brillante à satinée à opaque. Nous voyons en détail comment tout cela se produit.

 6.1. Dans le cas d'émaux alkydiques le producteur peut décider d'augmenter le brillant du film sec avec l'addition de celluloses. Les celluloses sont un polymère naturel à optiques brillantes et vives caractéristiques (pensez à la résine des conifères ou des cerisiers) qui est adjoint à la peinture de base, en augmentant le poids et la densité sans devoir augmenter la quantité des chers pigments ou du polymère de base. La présence de celluloses demande cependant l'addition d'un solvant spécifique pour la cellulose qui soit miscible avec le solvant du polymère alkydique. Ce mélange de solvants conférera ainsi à ce type de peinture de différentes propriétés de dessiccation. Le solvant du polymère alkydique se vaporise en général avant le solvant de la cellulose. Nous aurons donc l'impression qu’elle est déjà sèche, tandis qu'en réalité c'est seulement une fraction de la peinture à l’être. Le cellulosique composant, pris à l'intérieur de l'alkydique composant, est encore souple. Si nous appliquons des décals avec les liquides adoucissants, ou nous passons une couche de peinture transparente, les solvants que nous utilisons dans cette opération altèrent la structure moléculaire de la cellulose, en la rendant translucide ou, dans le pire des cas, blanchâtre. Cela explique un des inconvénients plus communs, surtout parmi les modeleurs pressés.

6.2. Pour opacifier les peintures à base acrylique ou alkydique, les producteurs utilisent de grandes quantités de produits de déchet industriel à bon marché. Les plus communs sont le Blanc de Titane et la Silice micronisée. Le Blanc de Titane est constitué de lamelles métalliques (Oxyde de Titane) qui s'orientent  parallèlement à la surface sur laquelle est déposé le pinceau ou le pistolet-pulvérisateur: il en résulte une surface satinée, due aux vides créés entre une lamelle et l'autre. La Silice micronisée est composée de cristaux arrondis microscopiques, dont la surface rappelle celle d'une éponge végétale. Pendant la dessiccation du polymère qui la contient, la partie supérieure du cristal arrive en surface, en réfractant la lumière et en donnant un aspect optique opaque. L'addition de silice à n'importe quel liquide en augmente grandement la viscosité (=densité). L’emploi de ces additifs consent aux maisons productrices d'augmenter le volume et le poids de la peinture sans recourir aux composants chers. La densité de certaines couleurs opaques ne doit pas tromper: il faut tenir présent qu'une couleur opaque, au même pouvoir de dilution, est de moins en moins couvrante par rapport à une couleur satinée ou brillante analogue. Il faut savoir aussi que les peintures en commerce ont un dépôt sec (=réelle présence de colorants composants et liants) compris entre le 25 et le 40%. Pour être pratiques, si on dilue au 50% une peinture de pot avec un solvant, après l'évaporation il en restera entre le 12 et le 20% du volume qu’on a utilisé.

7. SOLUTIONS ET ÉMULSIONS

Nous revenons à l'exemple du sel de cuisine dissout dans l'eau. Nous pouvons constater que l'eau salée est indiscernable de l'eau douce, au moins d'un point de vue optique. Cela est dû au fait qu’il s’agit d’une distribution homogène du soluté dans le solvant. Si nous prenons par contre un émail et nous le mélangeons à l'eau, nous verrons que les deux composants ne se mélangent pas et ils se séparent nettement. Le même cas se produit quand nous devons laver une poêle sale d'huile et nous la mettons dans l'eau: les deux liquides ne sont pas miscibles et ils restent séparés. Pour laver une poêle donc nous prenons un savon, qui produit un liquide laiteux qui permet  d'enlever les traces de graisse. De cette manière nous avons produit une émulsion. Nous pouvons déduire que: les savons (dits en chimie tensio-actifs) rendent possible le mélange entre liquides pas miscibles. Dans le domaine des peintures, toutes les couleurs à l'eau sont des émulsions entre un polymère pas miscible à l'eau (acrylique) et l'eau. L'équilibre entre ces deux composants pas miscibles est maintenu par les tensio-actifs (savons) qui ont la capacité de se lier à l'eau d’une part et au polymère (l'huile d'olive dans la poêle est un polymère) de l'autre. Mais contrairement aux solutions, les émulsions (à l’état liquide) sont toujours opaques et translucides: on voit par exemple la peinture transparente et brillante du Lifecolor (Gloss Clear LC 73). L'équilibre d'une émulsion est très délicat et peut être rompu à cause de différents facteurs: - de trop basses températures (sous les 5°C) ou trop hautes (au-dessus des 40°C) - introduction dans l'émulsion d'un solvant qui déshydrate (c'est-à-dire qui enlève l’eau) l'ensemble. Pour cette raison nous pouvons diluer une couleur acrylique aisément à l'eau avec de l’eau, mais, si nous mettons de l’alcool dénaturé pur, l'ensemble se déstabilise formant des grumeaux. L'usage d'émulsions est particulièrement critique sur des surfaces plastiques, comme c'est toujours le cas sur les modèles en polystirène. Pour les raisons décrites dans le § 2, les forces de surface du plastique des modèles peuvent être supérieures aux forces intérieures d'une couleur acrylique diluée avec de l’eau pure. Dans ce cas la peinture ne se distribuera pas sur la surface uniformément, mais elle s'épaissira en gouttes (effet perle, une fois de plus, je ne suis pas responsable de ce lexique!). Cela nous dira que les forces intérieures à la peinture ne sont pas compatibles avec celles de la surface du plastique du modèle. Dans ce cas il faudra (s'il n'a pas encore été fait!) procéder à la neutralisation des forces superficielles présentes sur les imprimés du modèle avec un bain d'environ 30 minutes à l'eau et bicarbonate de sodium (le bain classique à l'eau et détersif pour vaisselle n'est pas à mon avis suffisant) dans la mesure de deux cuillers à cuisine de bicarbonate pour litre d'eau, mieux si tiède (38°C). Dans la dilution de la peinture on préférera une solution d'Alcool Isopropylique à 10% (100 ml d'alcool en 900 ml d'eau, pour nous entendre), qui confère à la peinture des caractéristiques d'accrochement (voir 8). 

8. PRÉCIS POUR LE CHOIX D'UN SOLVANT

De tout ce que j'ai dit jusque là, on peut déduire une série de règles pour le choix des solvants.

8.1. COULEURS ACRYLIQUES À L'EAU. Le problème principal sera constitué par le modeste accrochement de la peinture à la surface plastique du modèle. Vous pourrez le résoudre avec un lavage soigné du plastique (voir §7) et avec l'usage d'un soluté à 10% (maximum 15%, il y a là le risque de grumeaux) d'alcool isopropylique pour diluer. La préférence à l'isopropylique est selon moi motivé par le fait que l'alcool éthylique (l'alcool dénaturé commun, ou, pour les plus puristes, l'alcool blanc pour produire l’eau-de-vie) augmente la viscosité, donc il diminue l’effet couvrant. L'alcool ispropylique confère de plus grandes propriétés acryliques d'accrochement et une bonne diffusion. Ne chauffez pas et n’exposez pas aux basses températures! Temps de dessiccation plutôt bref.

8.2. COULEURS Alkydiques À SOLVANT. (Model Master, Pactra). Privilégier les solvants à volatilité moyenne (White Spirit avant tout, Diluant Nitro). Mélanger très bien avec des sphères d'acier dans le flacon, éventuellement le chauffer en le plongeant dans l’eau à pas plus de 35-40°C. temps de dessiccation moyen-longs (voir § 4). La dessiccation de la peinture est plus longue en cas de couleurs brillantes.

9. PEUT-ON UTILISER LES SOLVANTS DE LA MAISON?

De mes perplexités sur l'usage de déchets industriels pour solvants et additifs j'ai déjà dit. Rien à redire sur les économies industrielles, mais quand j'ai calculé le coût d'un solvant ménager (soit Gunze, Tamiya ou Model Master), je suis arrivé dans l'ordre des 200-400.000 lires (100-200 euro) au litre. Alors, si nous calculons que l'alcool isopropylique peut être trouvé aisément sur le marché à 5000 lires (2,5 euro) au litre, et que pour en faire une solution apte (au 10-15%) un litre produira 10 litres de solution prête à l'usage, on en déduit que le coût d'un litre de solution à 10% d'alcool isopropylique peut coûter 500 lires (0,25 euro) environ. On nous vend donc un produit à un prix de 400 à 800 fois supérieur ! D'une manière analogue, une bonne émulsion acrylique pure (excellente pour coller de petits toits et pour faire des finitions transparentes brillantes) peut être obtenue à 20.000 lires (10 euro) au kilo. En tirant environ d'un kilo de produit de base 10 litres d'émulsion à 20% nous arrivons à un coût de 2000 lires (1 euro) au litre (contre les 8000 de 50 cc, c'est-à-dire un vingtième de litre de lustre transparent Model Master ou Gunze), c'est-à-dire un prix supérieur de 80 fois. Tirez-en vous-mêmes les conclusions !  Il serait intéressant de calculer aussi le prix des couleurs, même si cela dépasse un peu le but de cet article. Pensez à un petit pot de Gunze, 10 ml, à 8000 lires (4 euro). Le coût au litre est donc de 800.000 lires (400 euro). Et puis on prétend que le whisky de malt est cher ! Vus les récents développements que ma précédente communication a soulevés, et que tous se demandent où trouver l'isopropylique, j'ajoute une mise au point et quelques adresses. MISE AU POINT: Pour raisons d’usage professionnel, employez seulement les solvants dont la composition est déclarée et garantie. En commerce, on trouve des solvants purs  (ou garantis depuis 98 au 99.9%,) qui coûtent énormément et sont même trop purs pour nos exigences (et nos poches). Ces solvants sont étiquetés d'habitude "POUR ANALYSE." Les soi-disant solvables techniques ont une pureté variable entre le 90 et le 95%, et pour le 5-10% restant on en déclare la composition. Personnellement j’emploie un isopropylique dénaturé à 5% avec acétone fourni de:  - Phase. Produit pour la restauration. Bologna tél. 051 6231295. Fournisseurs alternatifs éventuels peuvent être: - Chimique Strola - Torino tél. 011 284710 - Bresciani à Milano 02 27002121 .

Il est difficile cependant qu’on vous fournit de petites quantités (de l'ordre du litre, pour nous entendre). Essayez quand même. Je reste à disposition pour toute discussion: co.re@aostanet . Com Stefano

        HOME    PAGE