Les peintures et les revêtements sont une industrie mondiale de premier plan d'une valeur de 150 milliards de dollars en 2019, selon un récent rapport IHS Markit. 55 % des revêtements produits chaque année sont utilisés pour la protection des structures résidentielles et commerciales et pour l'entretien des structures existantes, et 35 % sont utilisés pour décorer et protéger les produits industriels. Les 10 % restants sont principalement destinés aux revêtements hautes performances utilisés pour des applications aérospatiales, automobiles, marines et militaires, entre autres. Sans peinture ni revêtement, de nombreux produits et structures auraient une durée de vie beaucoup plus courte et les bâtiments ainsi que le paysage industriel seraient plutôt ternes.

La vaste gamme d'applications de revêtement offre une gamme variée de produits et de formulations de revêtement, y compris des revêtements en poudre, des revêtements aqueux, des revêtements à base de solvants, des revêtements durcissables par rayonnement et d'autres produits spécialisés. Les peintures et les revêtements sont des produits formulés complexes qui combinent plusieurs composants fonctionnels de manière à conférer les propriétés et les performances souhaitées. Il s'agit notamment de liants polymères ou d'agents filmogènes, de pigments, d'extenseurs, de solvants, de tensioactifs et d'additifs.

Pourquoi la caractérisation est-elle importante ?

La caractérisation est importante sur l'ensemble de la chaîne d'approvisionnement des peintures et revêtements, que ce soit pour le développement, la fabrication et la qualification des matières premières à utiliser dans une formulation de revêtement ou pour la formulation de composants combinés afin de créer un produit robuste avec les caractéristiques de performances et les attributs de qualité corrects. Par exemple, le développement de nouveaux liants polymériques pour améliorer la protection de surface, optimiser la distribution granulométrique pour l'application concernée et s'assurer que les dispersions de revêtement sont stables dans les conditions appropriées.

Quelles sont les solutions proposées par Malvern Panalytical ?

Taille des particules

L'analyse granulométrique est essentielle aux performances de tout produit contenant des particules, qu'il s'agisse d'une dispersion, d'une suspension, d'une poudre ou d'une pulvérisation. Le principal outil de granulométrie des particules est la diffraction laser, le Mastersizer 3000 étant considéré comme la référence de l'industrie pour une gamme d'applications, avec des capacités de dispersion sèche et humide et une large plage dynamique. Il peut être utilisé pour surveiller les processus de broyage de poudre, vérifier la distribution granulométrique d'un produit final ou comme outil de formulation pour le développement et la recherche de nouveaux produits. Malvern Panalytical propose également un produit de diffraction laser appelé Spraytec spécifiquement pour l'analyse des pulvérisations, et un analyseur en ligne appelé Insitec, qui peut être intégré dans un processus pour la granulométrie en temps réel et le contrôle automatisé. Pour l'analyse précise des dispersions de nanoparticules (< 1 μm), la gamme Zetasizer Advance peut être plus appropriée. Cette méthode utilise la diffusion dynamique de la lumière pour mesurer les particules dispersées jusqu'à un diamètre inférieur à 1 nm et peut également être utilisée pour examiner l'agrégation des tensioactifs et les particules de latex plus petites.

Stabilité de dispersion

En plus de mesurer la distribution granulométrique des dispersions, la gamme Zetasizer Advance peut mesurer le potentiel zêta d'une dispersion, ce qui peut influencer la stabilité du produit. Le potentiel zêta peut également être utilisé pour sonder les interactions au sein d'une formulation et peut également être mesuré sur une surface.

Forme des particules

Outre la taille des particules, Malvern Panalytical fournit des solutions d'analyse de la forme des particules. Le système d'imagerie automatisé Morphologi 4 détermine la taille et la forme de particules irrégulières en analysant des dizaines de milliers de particules dans l'échantillon et en les classant selon ces critères. Le Morphologi 4-ID combine également l'imagerie automatisée et la spectroscopie Raman pour fournir des informations chimiques spécifiques aux particules.

Analyse élémentaire

Le principal outil de Malvern Panalytical pour l'analyse élémentaire est la fluorescence X (XRF, X-Ray Fluorescence), qui est utilisée pour l'analyse et la fabrication de pigments et d'additifs pour peintures et revêtements. Il peut également être utilisé pour déterminer la concentration d'un élément ou d'un composé donné, tel que le dioxyde de titane ou le plomb, dans un revêtement. Les solutions XRF incluent le Zetium et l'Epsilon 4

Analyse des polymères

De nombreux revêtements ont un composant polymérique qui agit comme un agent filmogène ou un liant dans une formulation. La structure macromoléculaire du polymère affecte directement les propriétés, les performances et le comportement rhéologique du film. La chromatographie par perméation de gel (GPC, Gel Permeation Chromatography) est un outil courant pour déterminer la masse molaire des macromolécules et, lorsqu'elle est associée à une détection avancée, peut fournir des informations supplémentaires sur la taille et la structure moléculaires, telles que la ramification. Le système OMNISEC GPC combine la GPC et la détection avancée. Il peut être utilisé pour analyser des matériaux de faible masse molaire tels que les oligomères, les résines photodurcissables et les résines époxy, ainsi que les systèmes de polymères de masse molaire élevée.

Microstructure brute et en surface

De nombreux pigments utilisés dans les revêtements sont des matériaux cristallins ou semi-cristallins à plusieurs phases, et il peut être important, lors de la fabrication de tels matériaux, que ces poudres aient la structure et la phase correctes. Par exemple, le dioxyde de titane (TiO2) peut avoir des propriétés différentes selon les quantités relatives de rutile et d'anatase et la taille de leurs cristallites. Les systèmes de diffraction des rayons X (XRD, X-Ray Diffraction) tels que l'Aeris et l'Empyrean peuvent être utilisés pour déterminer les caractéristiques microstructurelles clés telles que la composition de phase et la taille des cristallites des métaux et des matériaux inorganiques couramment utilisés dans les peintures. Le diffractomètre polyvalent Empyrean peut également être utilisé pour étudier la structure et les contraintes résiduelles des couches minces, ce qui le rend idéal pour examiner les propriétés du revêtement lui-même.

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