Formulation et fabrication dune peinture murale acrylique en
ypage d'une teinte cible 1 Formulation d'une peinture Vous allez mettre au point une formule
FORMULATION
ies de formulation : peintures, cosmétiques, adhésifs, détergents, etc • Spécialités chimiques
ETUDE ET ESSAI DE FABRICATION DUNE PEINTURE A L
paration des matières premières II Choix de la formulation III Résultat et contrôle de la peinture
Caractérisation des propriétés physico-chimiques des
2012 · Cité 4 fois — 6 2 2 Formulations des peintures blanches employées par Van Gogh : propor-
Formulation dune peinture Cependant, une peinture - FIVAorg
nt, une peinture ne peut être réduite à la somme de ses composants Comme c'est le cas d'une
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ARIVO
FACULTE DES SCIENCES
DOMAINE SCIENCES ET TECHNOLOGIES
MENTION CHIMIE
Mémoire en vue de master 2 en
CHIMIE INORGANIQUE - GENIE DES PROCEDES
Intitulé
Présenté le 11 août 2016
Par RASOLONDRAIBE Sébastien Todisoa Tahiriniaina EmmanuelDevant le Jury composé de :
Président Monsieur Bruno RAZANAMPARANY
Encadrant Monsieur Mihasina RABESIAKA
Examinateurs Madame Harimisa RAVAOMANARIVO
Monsieur Andriamanjato RAJAOARISOA
Année universitaire 2014 2015
Utilisation du plan de Box-Benhken pour
SAEZSSTaTSf[a` VP peintures sol de qualité optimaleREMERCIEMENTS
En premier lieu, je tiens à remercier le Seigneur tout puissant de avoir donné la force, la santé et la vie qui a permis de réaliser ce travail.Ce travail a été réalisé au laboratoire de Chimie Minérale et Chimie Appliquée de la Faculté
des SU. Je tiens à exprimer également ma profonde gratitude à Monsieur BrunoRAZANAMPARANY, Professeur
Un grand merci à Monsieur Mihasina RABESIAKA, Professeur à la Faculté des Sciences de narivo, Responsable du parcours Chimie Inorganique- Génie desProcédés. ience de
votre encadrement ainsi que pour votre bienveillante supervision au bon déroulement de mon vos conseils. Je remercie sincèrement Madame Lovasoa RABESIAKA, Maître de Conférences, à la Faculté des Scco-encadré avec Monsieur le ProfesseurMihasina RABESIAKA tout au long de ce travail.
adresse également mes sincères remerciements aux examinateurs, Madame HarimisaRAVAOMANARIVO, Maître de Conférences
qui ont octroyé de leur précieux temps pour juger ce travail. Je tiens à remercier également mes parents, ma famille, mes amis et mes c soutenu moralement, matériellement et financièrement tout au long de mes études. Merci pour vos soutiens et encouragements. ISOMMAIRE
LISTE DES TABLEAUX .................................................................................... V
LISTE DES FIGURES ...................................................................................... VI
INTRODUCTION ................................................................................................ 1
Première partie : Revue bibliographique ........................................................................... 3
A. Généralités sur les peintures ................................................................................... 4
A.1. Définition ............................................................................................................. 4
A.2. Constituants principaux des peintures .................................................................. 4
A.2.1. Liants ............................................................................................................. 4
A.2.2. Solvants ......................................................................................................... 6
A.2.3. Pigments ........................................................................................................ 6
A.2.4. Charges ......................................................................................................... 8
A.2.5. Additifs .......................................................................................................... 8
A.3. Types de peintures ............................................................................................... 9
A.3.1. Selon le solvant utilisé ................................................................................. 9
A.3.2. Suivant le mode de formation de film ......................................................... 11
A.3.3. Réactions chimiques diverses...................................................................... 11
A.4. Peinture et physique macromoléculaire ............................................................. 11
A.4.1. Actions polaire ............................................................................................ 11
A.4.2. Emulsion ..................................................................................................... 12
A.4.3. Polymérisation ............................................................................................ 12
A.4.4. Siccativité, formation des film ..................................................................... 12
A.4.5. Adhésivité .................................................................................................... 12
A.5. Qualification et identifications ........................................................................... 13
A.6. Composés organiques volatils (COV) ................................................................ 13
A.6.1. Définition .................................................................................................... 13
A.6.2. Effets et impacts des COV ........................................................................... 14
A.6.3. Mesures de réduction des émissions de COV ............................................. 15
A.7. Préparation de surface ........................................................................................ 15
A.8. Système ordonné de la couleur ........................................................................... 16
A.8.1. Cercle chromatique ..................................................................................... 16
IIA.8.2. Transparence, translucidité et opacité........................................................ 17
A.8.3. Teinte ........................................................................................................... 17
A.8.4. Luminosité ................................................................................................... 18
A.8.5. Permanence des couleurs ........................................................................... 18
A.8.6. Sursaturation ............................................................................................... 18
B. Peinture acrylique au sol ...................................................................................... 18
B.1. Peindre au sol ..................................................................................................... 18
B.1.1. Préparation des sols ................................................................................... 18
B.1.2. Mise en peinture .......................................................................................... 19
B.2. Type de sols ........................................................................................................ 19
B.2.1. Sols à base de ciment .................................................................................. 19
B.2.2. .............................................................. 20B.2.3. Sol céramiques ............................................................................................ 21
B.3. ............................................................................. 21B.3.1. Vieillissement physique ............................................................................... 21
B.3.2. Vieillissement chimique .............................................................................. 21
B.4. Problèmes, causes et préventions ....................................................................... 22
B.4.1. Bouillonnement ou microbullage ................................................................ 22
B.4.2. Cloquage ou boursoufflures ........................................................................ 22
B.4.3. Coulures ...................................................................................................... 23
B.4.4. Craquelures ................................................................................................. 23
B.4.5. Délamination ............................................................................................... 23
B.4.6. Eclatement (écaillage) ................................................................................ 24
B.4.7. Plissage (frisage) ........................................................................................ 24
C. Hygiène et sécurité ................................................................................................ 24
C.1. Etiquetages ......................................................................................................... 24
C.2. Micropolluants ................................................................................................... 25
C.2.1. Définition .................................................................................................... 25
C.2.2. Métaux et métalloïdes ................................................................................. 25
C.3. Sécurités pour les travaux de peinturage ............................................................ 26
D. ................................................................................................ 27
D.1. Définition ........................................................................................................... 27
D.2. ............................ 27
D.3. Modélisation mathématique ............................................................................... 28
D.4. ................................................................... 29 IIID.4.1. Comparaison des plans du second degré .................................................... 29
D.4.2. Plan de Box-Behnken .................................................................................. 30
Deuxième Partie : Partie expérimentale ........................................................................ 32
A. Matériels et méthodes ............................................................................................ 33
A.1. Choix des matières premières ............................................................................ 33
A.1.1. Solvant ......................................................................................................... 33
A.1.2. Charges ....................................................................................................... 33
A.1.3. Pigment ....................................................................................................... 34
A.1.4. Liants ........................................................................................................... 35
A.1.5. Additifs ........................................................................................................ 36
A.2. Choix de la formulation ...................................................................................... 36
A.3. Mode opératoire ................................................................................................. 37
B. Optimisation par un plan de Box-Benhken ......................................................... 38
B.1. Choix des facteurs .............................................................................................. 38
B.1.1. Facteur X1 ................................................................................................... 38
B.1.2. Facteur X2 ................................................................................................... 38
B.1.3. Facteur X3 ................................................................................................... 38
B.2. Choix des réponses ............................................................................................. 39
B.3. .................................................................... 39B.3.1. Niveaux des variables ................................................................................. 40
B.3.2. Matrice expérimentale ................................................................................ 41
C. Résultats et discussions ......................................................................................... 41
C.1. Réponses du plan de Box-Behnken .................................................................... 41
C.1.1. Masse volumique ......................................................................................... 42
C.1.2. Pouvoir couvrant ........................................................................................ 42
C.1.3. Temps de séchage ....................................................................................... 43
C.1.4. ....................................................................................... 43C.2. Modélisation des résultats .................................................................................. 43
C.2.1. Masse volumique ......................................................................................... 44
C.2.2. Pouvoir couvrant ........................................................................................ 46
C.2.3. Temps de séchage ....................................................................................... 46
C.2.4. ....................................................................................... 47C.3. Recherche des conditions optimales .................................................................. 48
C.3.1. Optimum de Y1 ............................................................................................ 48
C.3.2. Optimum de Y2 ............................................................................................ 49
IVC.3.3. Optimum de Y3 ............................................................................................ 49
C.3.4. Optimum de Y4 ............................................................................................ 50
C.4. Optimum multiréponse ....................................................................................... 50
CONCLUSION ................................................................................................... 53
Références bibliographiques .............................................................................. 55
VLISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 : Liants selon les groupements fonctionnels .............................................................. 5
Tableau 2 : Solvants couramment utilisés pour la fabrication de peintures ............................... 6
Tableau 3 : Principaux pigments de couleur fréquemment utilisés en peinture ......................... 7
Tableau 4 : Piments fonctionnels utilisés en peinture ................................................................ 7
Tableau 5 : Charges fréquemment utilisées en peinture............................................................. 8
Tableau 6 : Liste des additifs et leurs fonctions ......................................................................... 9
Tableau 7 : Impact et effet de certains COV sur la santé humaine. ......................................... 15
Tableau 8 : Propriétés des plans du second degré .................................................................... 29
Tableau 9 : Avantages et inconvénients des plans du second degré ........................................ 30
Tableau 10 : Nombres des essais pour construire le plan de Box-Behnken............................. 31
Tableau 11 ............................... 33
Tableau 12 : Résultats des essais de compatibilité et de formulation ...................................... 37
Tableau 13 ............. 40
Tableau 14 : Niveaux des facteurs et ses coordonnées réelles ................................................. 41
Tableau 15 : Coordonnées réduites de la matrice expérimentale ............................................. 41
Tableau 16: Réponses en fonction des facteurs en coordonnées réelles .................................. 42
Tableau 17 : Ecarts entre les valeurs modélisées et expérimentales ........................................ 44
Tableau 18 : Coefficients des modèles et ses résidus .............................................................. 44
Tableau 19 : Coordonnées réduites et réelles des points optimums pour chaque facteur ........ 50
VILISTE DES FIGURES
Figure 1 : Cercle chromatique .................................................................................................. 17
Figure 2 : Préparations des sols ................................................................................................ 19
Figure 3 : Mise en peinture ...................................................................................................... 19
Figure 4 : Plan de Box-Benhken à trois facteurs ...................................................................... 31
Figure 5 : Oxyde de fer vert ..................................................................................................... 34
Figure 6 : Surfaces de réponses de la masse volumique .......................................................... 45
Figure 7 1 et X3 ................................................................................ 45Figure 8 : Surface de réponse du pouvoir couvrant.................................................................. 46
Figure 9 : entre X1 et X3 ....................................................................... 46Figure 10 : Surface de réponse du temps de séchage ............................................................... 47
Figure 11 1 et X2 .............................................................................. 47 Figure 12 ............................................................ 48 Figure 13 : Courbe 1, X2) ; (X1, X3) et (X2, X3) ..................................... 48Figure 14 : Superposition des isoréponses ............................................................................... 51
1INTRODUCTION
non seulement pour la décoration de leur village mais aussi comme symbole de leur religion. matériaux qui peuvent être peints. En ces mél , plus résistantes. Or, leur permis la fabrication des peintures à la fois résistantes et non toxiques comme la peintureacrylique. Ce type de peinture a été fabriqué pour la première fois en Amérique du Sud vers
les années 1950. Actuellement, elle est la peinture la plus utilisée en raison de son prix, de sa
résistance au vieillissement, de sa faible toxicité, etc.Pour décorer et
sont disponibles tels, les carrelages, les moquettes, les parquets, etc. Les sols subissent ungrand nombre de frottements, et doivent donc avoir des matériaux résistants pour sa
ealternative intéressante à ces techniques. La peinture sol est très pratique, que ce soit pour une
première application, ou pour une rénovation, simple et accessible à tous. De plus, elles sont
et la décoration personnalisées. Sa pose sur le bétonexiste plusieurs types de peinture sol, le plus rencontré est à base de polyuréthane. Mais, ce
dernier est à base de solvant organique. C pour cette raison que ce travail se focalise sur la recherche de la production de peinture en phase aqueuse. Le but est sol acrylique 2Pour atteindre cet objectif, ce travail est divisé en deux grandes parties. La première partie est
les généralités sur les peintures et sur les sont abordées. La deuxième partie est subdivisée en deux sous-parties. Lapremière détaille les matériels et méthodes utilisés pour les expérimentations. La seconde
sous-partie présente les résultaoptimisation par un plan de Box-Benhken et la discussion. Une conclusion générale achève cette étude. 3Première partie : Revue bibliographique
4A. Généralités sur les peintures
A.1. Définition
en couche mince surdifférents matériaux appelés supports. Elle forme sur ce dernier un revêtement solide,
adhérant et durable. En outre, elle confère à ces matériaux des qualités décoratives,
protectrices ou particulières (biocides, ignifuges, antidérapantes, hygiéniques, etc.)
[BOUDIEB, 2008].A.2. Constituants principaux des peintures
A.2.1. Liants
on résine ou polymère, est la partie non volatile de la phase filmogène. En effet, il constitue le film des peintures.séchage, seul le liant subit des modifications chimiques et physiques qui font le produit
liquide un produit solide [LELEU, 1994] ; [DGRNE, 2003].Il existe plusieurs types de liants selon les groupements fonctionnels utilisés : les résines
vinyliques, les résines acryliques, les résines époxydes, les résines polyuréthanes, les résines
alkydes glycérophtaliques, les résines alkydes uréthanes, les résines formophénoliques ; les
résines vinyle-toluène acrylates, les résines méthyl-celluloses, les urée-formols, les huiles de
lins [DRPE, 2006] ; [INRS, 2005] ; [VISSAULT, 2006]. Le tableau 1 montre les liants selon les groupements fonctionnels 5 Tableau 1 : Liants selon les groupements fonctionnels Liants Caractéristiques et propriétés du film sec Utilisation Résine vinylique Grande souplesse ; incolore ; absence de jaunissement ; couleurs claires et pures ; insaponifiable par les fonds alcalins ; ; film sans tension superficielle