Peinture

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Contexte

La peinture est un terme utilisé pour décrire un certain nombre de substances constituées d'un pigment en suspension dans un véhicule liquide ou pâteux tel que l'huile ou l'eau. À l'aide d'un pinceau, d'un rouleau ou d'un pistolet pulvérisateur, la peinture est appliquée en couche mince sur diverses surfaces telles que le bois, le métal ou la pierre. Bien que son objectif principal soit de protéger la surface sur laquelle elle est appliquée, la peinture sert également de décoration.

Des échantillons des premières peintures connues, réalisées il y a entre 20 000 et 25 000 ans, survivent dans des grottes en France et en Espagne. Les peintures primitives avaient tendance à représenter des humains et des animaux, et des diagrammes ont également été trouvés. Les premiers artistes se sont appuyés sur des substances naturelles facilement disponibles pour fabriquer de la peinture, telles que des pigments naturels de terre, du charbon de bois, du jus de baies, du saindoux, du sang et de la sève d'asclépiade. Plus tard, les anciens Chinois, Égyptiens, Hébreux, Grecs et Romains ont utilisé des matériaux plus sophistiqués pour produire des peintures pour une décoration limitée, comme la peinture des murs. Les huiles étaient utilisées comme vernis, et les pigments tels que les ocres jaunes et rouges, craie, Le jaune de sulfure d'arsenic et le vert de malachite ont été mélangés à des liants tels que la gomme arabique, la chaux, le blanc d'œuf et la cire d'abeille.

La peinture a d'abord été utilisée comme revêtement protecteur par les Égyptiens et les Hébreux, qui appliquaient de la poix et des baumes sur le bois exposé de leurs navires. Au Moyen Âge, certains bois de l'intérieur des terres recevaient également des revêtements protecteurs de peinture, mais en raison de la rareté de la peinture, cette pratique était généralement limitée aux devantures de magasins et aux enseignes. À peu près à la même époque, les artistes ont commencé à faire bouillir de la résine avec de l'huile pour obtenir des peintures hautement miscibles (mixables), et les artistes du XVe siècle ont été les premiers à ajouter des huiles siccatives à la peinture, accélérant ainsi l'évaporation. Ils ont également adopté un nouveau solvant, l'huile de lin, qui est resté le solvant le plus couramment utilisé jusqu'à ce que les synthétiques le remplacent au cours du vingtième siècle.

À Boston vers 1700, Thomas Child a construit le premier moulin à peinture américain, une auge en granit dans laquelle roulait une boule de granit de 1,6 pied (0,5 mètre), broyant le pigment. Le premier brevet de peinture a été délivré pour un produit qui améliorait le badigeon, une chaux éteinte souvent utilisée au début des États-Unis. En 1865, D. P. Flinn a obtenu un brevet pour une peinture à base d'eau qui contenait également de l'oxyde de zinc, de l'hydroxyde de potassium, de la résine, du lait et de l'huile de lin. Les premiers moulins à peinture commerciaux ont remplacé la boule de granit de Child par une roue en pierre de buhr, mais ces moulins ont continué à broyer uniquement du pigment (les clients individuels le mélangeaient ensuite avec un véhicule à la maison). Ce n'est qu'en 1867 que les fabricants ont commencé à mélanger le véhicule et le pigment pour les consommateurs.

Le vingtième siècle a vu le plus de changements dans la composition et la fabrication de la peinture. Aujourd'hui, les pigments synthétiques et les stabilisants sont couramment utilisés pour produire en masse des lots de peinture uniformes. De nouveaux véhicules synthétiques développés à partir de polymères tels que le polyuréthane et le styrène-butadène sont apparus dans les années 1940. Les résines alkydes ont été synthétisées et ont dominé la production depuis. Avant 1930, le pigment était broyé avec des moulins à pierre, et ceux-ci ont ensuite été remplacés par des billes d'acier. Aujourd'hui, les broyeurs à sable et les mélangeurs à dispersion à grande vitesse sont utilisés pour broyer des pigments facilement dispersibles.

Le plus grand progrès lié à la peinture a peut-être été sa prolifération. Alors que certaines maisons en bois, magasins, ponts et enseignes La première étape de la fabrication de la peinture consiste à mélanger le pigment avec de la résine, des solvants et des additifs pour former une pâte. Si la peinture doit être destinée à un usage industriel, elle est généralement acheminée dans un moulin à sable, un grand cylindre qui agite de minuscules particules de sable ou de silice pour broyer les particules de pigment, les rendant plus petites et les dispersant dans le mélange. En revanche, la plupart des points d'utilisation commerciale sont traités dans un réservoir de dispersion à grande vitesse, dans lequel une lame dentée circulaire fixée à un arbre rotatif agite le mélange et mélange le pigment dans le solvant. ont été peints dès le XVIIIe siècle, ce n'est que récemment que la production de masse a rendu une grande variété de peintures universellement indispensable. Aujourd'hui, les peintures sont utilisées pour la peinture intérieure et extérieure des maisons, des bateaux, des automobiles, avions, appareils électroménagers, meubles et bien d'autres endroits où la protection et l'attrait sont souhaités.

Matières premières

Une peinture est composée de pigments, de solvants, de résines et de divers additifs. Les pigments donnent la couleur de la peinture; les solvants facilitent l'application; les résines l'aident à sécher; et les additifs servent à tout, des charges aux agents antifongicides. Des centaines de pigments différents, à la fois naturels et synthétiques, existent. Le pigment blanc de base est le dioxyde de titane, sélectionné pour ses excellentes propriétés de dissimulation, et le pigment noir est généralement fabriqué à partir de noir de carbone. Les autres pigments utilisés pour fabriquer la peinture comprennent l'oxyde de fer et le sulfure de cadmium pour les rouges, les sels métalliques pour les jaunes et les oranges, et le bleu de fer et les jaunes de chrome pour les bleus et les verts.

Les solvants sont divers liquides volatils à faible viscosité. Ils comprennent les essences minérales de pétrole et les solvants aromatiques tels que le benzol, les alcools, les esters, les cétones et l'acétone. Les résines naturelles les plus couramment utilisées sont les huiles de graines de lin, de noix de coco et de soja, tandis que les alkydes, les acryliques, les époxy et les polyuréthanes comptent parmi les résines synthétiques les plus populaires. Les additifs servent à plusieurs fins. Certains, comme le carbonate de calcium et le silicate d'aluminium, sont simplement des charges qui donnent du corps et de la substance à la peinture sans en altérer les propriétés. D'autres additifs produisent certaines caractéristiques souhaitées La mise en conserve de peinture est un processus entièrement automatisé. Pour la boîte de peinture standard de 8 pintes disponible pour les consommateurs, les boîtes vides sont d'abord enroulées horizontalement sur des étiquettes, puis placées verticalement de manière à ce que la pointe puisse y être pompée. Une machine place des couvercles sur les boîtes remplies tandis qu'une deuxième machine appuie sur les couvercles pour sceller les contres. À partir de fil qui y est introduit à partir de bobines, un bailomètre coupe et façonne les poignées avant de les accrocher dans des trous prédécoupés dans les canettes. dans la peinture, tels que les agents thixotropes qui donnent à la peinture sa texture lisse, les siccatifs, les agents anti-dépôts, les agents anti-peau, les anti-mousse et une foule d'autres qui permettent à la peinture de bien couvrir et de durer longtemps.

Conception

La peinture est généralement faite sur mesure pour répondre aux besoins des clients industriels. Par exemple, l'un peut être particulièrement intéressé par une peinture à séchage rapide, tandis qu'un autre peut souhaiter une peinture offrant une bonne couverture sur une longue durée de vie. La peinture destinée au consommateur peut également être réalisée sur mesure. Les fabricants de peinture proposent une telle gamme de couleurs qu'il est impossible d'en garder de grandes quantités sous la main. Pour répondre à une demande d'"aigue-marine", de "jaune canari" ou de "marron", le fabricant sélectionnera une base appropriée à la profondeur de couleur requise. (Les bases de peinture pastel auront des quantités élevées de dioxyde de titane, le pigment blanc, tandis que les tons plus foncés en auront moins.) Ensuite, selon une formule prédéterminée, le fabricant peut introduire divers pigments à partir de cylindres calibrés pour obtenir la couleur appropriée.

Le processus de fabrication

Faire la pâte

• 1 Les fabricants de pigments envoient des sacs de pigments à grains fins aux usines de peinture. Là, le pigment est prémélangé avec de la résine (un agent mouillant qui aide à humidifier le pigment), un ou plusieurs solvants et des additifs pour former une pâte.

Dispersion du pigment

• 2 Le mélange pâteux de la plupart des peintures industrielles et de certaines peintures grand public est désormais acheminé dans un moulin à sable, un grand cylindre qui agite de minuscules particules de sable ou de silice pour broyer les particules de pigment, les rendant plus petites et les dispersant dans tout le mélange. Le mélange est ensuite filtré pour éliminer les particules de sable.
• 3 Au lieu d'être traitées dans des moulins à sable, jusqu'à 90 % des peintures au latex à base d'eau conçues pour être utilisées par des particuliers sont traitées dans un réservoir de dispersion à grande vitesse. Là, la pâte prémélangée est soumise à une agitation à grande vitesse par une lame circulaire dentée fixée à un arbre rotatif. Ce processus mélange le pigment dans le solvant.

Diluer la pâte

• 4 Qu'elle soit créée par un broyeur à sable ou un bac de dispersion, la pâte doit maintenant être diluée pour produire le produit final. Transféré dans de grandes marmites, il est agité avec la quantité de solvant adaptée au type de peinture souhaité.

Mise en conserve de la peinture

• 5 Le produit fini de peinture est ensuite pompé dans la chambre de mise en conserve. Pour le bidon de peinture standard de 8 pintes (3,78 litres) mis à la disposition des consommateurs, les bidons vides sont d'abord enroulés horizontalement sur des étiquettes, puis placés à la verticale afin que la peinture puisse y être pompée. Une machine place des couvercles sur les boîtes remplies et une deuxième machine appuie sur les couvercles pour les sceller. À partir de fil qui y est introduit à partir de bobines, un bailomètre coupe et façonne les poignées avant de les accrocher dans des trous prédécoupés dans les canettes. Un certain nombre de canettes (généralement quatre) sont ensuite conditionnées et empilées avant d'être envoyées à l'entrepôt.

Contrôle qualité

Les fabricants de peinture utilisent un large éventail de mesures de contrôle de la qualité. Les ingrédients et le processus de fabrication sont soumis à des tests rigoureux et le produit fini est contrôlé pour s'assurer qu'il est de haute qualité. Une peinture finie est inspectée pour sa densité, sa finesse de mouture, sa dispersion et sa viscosité. La peinture est ensuite appliquée sur une surface et étudiée pour la résistance au dégorgement, le taux de séchage et la texture.

En termes de composants esthétiques de la peinture, la couleur est vérifiée par un observateur expérimenté et par analyse spectrale pour voir si elle correspond à une couleur standard souhaitée. La résistance de la couleur à la décoloration causée par les éléments est déterminée en exposant une partie d'une surface peinte à une lumière à arc et en comparant la quantité de décoloration à une surface peinte qui n'a pas été ainsi exposée. Le pouvoir couvrant de la peinture est mesuré en la peignant sur une surface noire et une surface blanche. Le rapport de couverture sur la surface noire à la couverture sur la surface blanche est ensuite déterminé, avec .98 étant une peinture de haute qualité. La brillance est mesurée en déterminant la quantité de lumière réfléchie émise par une surface peinte.

Les tests pour mesurer les qualités plus fonctionnelles de la peinture comprennent un test de résistance à l'usure, qui consiste à rayer ou à abraser une couche de peinture séchée. L'adhérence est testée en réalisant un quadrillage, calibré à 0,07 pouce (2 millimètres), sur une surface de peinture séchée. Un morceau de ruban adhésif est appliqué sur le quadrillage, puis retiré ; une bonne peinture restera sur la surface. La récurabilité est testée par une machine qui frotte une brosse savonneuse sur la surface de la peinture. Il existe également un système de règlement des tarifs. Une excellente peinture peut rester six mois sans décantation et donner une note de dix. Une mauvaise peinture, cependant, se déposera dans un morceau de pigment non miscible au fond de la boîte et donnera un zéro. L'altération est testée en exposant la peinture aux conditions extérieures. L'altération artificielle expose une surface peinte au soleil, à l'eau, à des températures extrêmes, à l'humidité ou aux gaz sulfuriques. La résistance au feu est vérifiée en brûlant la peinture et en déterminant sa perte de poids. Si la quantité perdue est supérieure à 10 pour cent, la peinture n'est pas considérée comme résistante au feu.

Sous-produits/Déchets

Une réglementation récente (California Rule 66) concernant les émissions de composés organiques volatils (COV) affecte l'industrie de la peinture, en particulier les fabricants de peintures industrielles à base d'huile. On estime que tous les revêtements, y compris les teintures et les vernis, sont responsables de 1,8 % des 2,3 millions de tonnes métriques de COV rejetées chaque année. Le nouveau règlement permet à chaque litre de peinture de ne pas contenir plus de 250 grammes (8,75 onces) de solvant. Les fabricants de peinture peuvent remplacer les solvants par des pigments, des charges ou d'autres solides inhérents à la formule de base de la peinture. Cette méthode produit des peintures plus épaisses qui sont plus difficiles à appliquer, et on ne sait pas encore si ces peintures durent longtemps. D'autres solutions incluent l'utilisation de revêtements en poudre qui n'utilisent aucun solvant, l'application de peinture dans des systèmes fermés à partir desquels les COV peuvent être récupérés, l'utilisation d'eau comme solvant ou l'utilisation d'acryliques qui sèchent sous la lumière ultraviolette ou la chaleur. Un consommateur avec de la peinture inutilisée en main peut la rapporter au point d'achat pour un traitement approprié.

Un grand fabricant de peinture disposera d'une installation interne de traitement des eaux usées qui traitera tous les liquides générés sur place, même les eaux de ruissellement. L'installation est surveillée 24 heures sur 24 et l'Environmental Protection Agency (EPA) effectue une vérification périodique des dossiers et des systèmes de toutes les installations de peinture. La partie liquide des déchets est traitée sur place selon les normes de l'installation publique locale de traitement des eaux usées ; il peut être utilisé pour faire de la peinture de mauvaise qualité. Les boues de latex peuvent être récupérées et utilisées comme charges dans d'autres produits industriels. Les solvants résiduaires peuvent être récupérés et utilisés comme combustibles pour d'autres industries. Un contenant de peinture propre peut être réutilisé ou envoyé à la décharge locale.