Adhérence, une propriété essentielle d'un système de couches

Ce n'est un secret pour personne. Une bonne adhérence est une condition sine qua non si l'on entend exploiter pleinement les fonctionnalités d'un revêtement ou peinture. Le remplacement des peintures écaillées représente un poste de coût important pour les entreprises et les pouvoirs publics. Or l'adhérence de la peinture au substrat est essentielle à une finition de qualité.

Souvent, des phénomènes de type écaillement ne se manifestent qu'après quelques années. Il est alors très difficile de trouver le coupable de cette défaillance prématurée. Souvent, la détermination des causes est une procédure de longue haleine. Faut-il incriminer la qualité de la peinture ou du primaire, les conditions d'application, l'épaisseur de la couche appliquée, les paramètres de séchage, etc. ?

Adhérence = interaction

Sur un chantier, il est capital de choisir la peinture en fonction de l'application. Ce choix repose souvent sur l'expérience engrangée sur d'autres chantiers ou est déterminé expérimentalement sur la base des résultats d'une étude préliminaire.

Cependant, le choix de la peinture n'est pas forcément garant d'une finition de qualité. En réalité, cette dernière serait plutôt liée à l'interaction entre la peinture et la surface à traiter. C'est précisément cette interaction qui est indispensable à une technique de revêtement correctement exécutée. Cependant, elle dépend de facteurs tels que la présence de contaminants sur la surface à traiter, le taux de cristallinité des matériaux polymères, la pellicule d'oxydation sur les métaux, etc. 

Pour désigner l'interaction à l'interface substrat-revêtement, on a coutume d'employer le terme « mouillage », c'est-à-dire le degré d'humidité de la surface ou la pellicule que la peinture est susceptible de former sur la surface à enduire.

Parmi les procédés couramment utilisés en milieu industriel pour préparer l'opération, on peut citer le nettoyage de la surface, le décapage et la passivation, le sablage, l'activation de surface par des techniques de type plasma et corona ou l'application de couches de conversion ou d'apprêt.


(Source : https://coatings.specialchem.com)

Ces techniques consistent souvent à augmenter l'énergie de surface d'un support ou à réduire la tension de surface du revêtement. Il est possible d'analyser les propriétés qui influencent le mouillage par des mesures de type XRF, FTIR, relevé de l'énergie de surface, mesure de l'angle de contact, etc.  Cependant, ces résultats n'ont qu'une valeur prédictive et ne renseignent pas sur le coefficient d'adhérence atteint.

Importance d'une application correcte du revêtement

Le couchage par aspersion consiste à pulvériser des microgouttelettes ayant un profil d'interaction propre avec le substrat. Dans l'enduction au racloir, au rouleau ou à filière, le revêtement est appliqué par pression sur le support. Une peinture applicable au rouleau ne convient donc pas à une application par pulvérisation.

Les conditions d'application du revêtement influencent aussi le mouillage et l'adhérence de la couche de revêtement. Dans le cas de travaux effectués en plein air, il faut tenir compte du point de rosée (température à laquelle se forme la condensation). Il faut aussi respecter le temps d'attente entre la préparation et l'application et les temps de séchage.

Mesurer, c'est savoir

Le contrôle du coefficient d'adhérence fait souvent partie des essais de revêtement réalisés dans le cadre d'un système de management de la qualité. Cependant, vu la nature destructive de ces essais, ils sont souvent négligés à la réception. Sur les gros chantiers, il est conseillé de réaliser un panneau d'échantillon sur site, à superviser par un inspecteur agréé spécialisé en la matière.

Il est possible de réaliser plusieurs tests pour vérifier l'adhérence, mais il faut toujours faire preuve de vigilance pendant leur exécution afin de pouvoir faire une évaluation correcte.

L'essai de quadrillage est le test le plus couramment utilisé en raison de sa simplicité. Cependant, son évaluation repose sur une échelle relative de 0 à 5 qui indique le coefficient d'adhérence. L'essai est souvent effectué de manière incorrecte, car il n'est pas tenu compte de la distance obligatoire des arêtes de coupe dans la zone hachurée. Cette distance dépend en effet de l'épaisseur de la couche de peinture. Pour une épaisseur de couche jusqu'à 60 µm, on utilise un cutter de quadrillage dont les lames parallèles sont espacées de 1 mm ; pour une épaisseur de couche de 60 à 120 µm, il faut un écartement de 2 mm, et pour les épaisseurs de couche supérieures jusqu'à 250 µm, l'espacement préconisé est de 3 mm.

Il faut entailler la couche jusqu'au substrat, ce qui exige beaucoup de force de la part de l'opérateur en cas de couches plus épaisses.

De plus, pour essayer de décoller le revêtement, il faut avoir recours à un ruban adhésif normalisé ayant un coefficient d'adhérence connu. Or, certaines peintures antiadhésives, anti-graffiti et faciles à nettoyer entravent la bonne adhésion du ruban, ce qui entraîne un mauvais transfert des forces, à l'origine de faux positifs.

L'essai d'arrachement est une deuxième façon de vérifier l'adhérence du revêtement. Cet essai consiste à appliquer un chariot sur le revêtement au moyen d'une colle, puis à mesurer la force nécessaire pour arracher le revêtement par traction perpendiculaire (arrachement) du substrat. Dans le cadre de cet essai, il est important de bien choisir la colle pour fixer le chariot et de s'assurer que la surface d'essai soit suffisamment plane. L'adhérence est exprimée en Newton par unité de surface.

En fonction de l'application, on décide souvent de vérifier l'adhérence sous l'influence d'une charge, par exemple au moyen d'un essai au choc, d'emboutissage ou de flexibilité.

Pour en savoir plus sur ces essais, cliquez ici.

Conclusions

Pour obtenir une bonne adhérence entre le substrat et la peinture, il faut bien choisir le revêtement, utiliser la bonne méthode d'application et bien comprendre les interactions qui participent à une bonne adhérence.

Sirris Smart Coating Lab is est en mesure de vous guider dans le choix du bon revêtement, la reformulation des peintures, la démonstration des techniques de prétraitement telles que le traitement plasma et corona et la réalisation de tests de mouillage et d'adhérence pour déterminer les interactions entre substrat et revêtement.