Il existe quatre grandes familles de constituants :

le liant
apporte ses principales propriétés au revêtement.
Les peintures sont classées d’après la nature chimique de leur liant qui en est le constituant le plus important.

les solvants
donnent sa fluidité à la peinture pour permettre la fabrication et l’application.
Leur élimination totale permet la formation du film.

les additifs
modifient certaines propriétés de la peinture ou en apportent de nouvelles (additifs anti-mousse, anti-nuançage, absorbeur UV, fongicide, siccatif, etc.)

les matières pulvérulentes

• les pigments
  apportent des propriétés optiques (opacité, couleur)
  ou d’autres propriétés spécifiques (anticorrosion, résistance au feu…).
• les matières de charge
  jouent souvent un rôle plus simple (renforcement mécanique, contrôle du brillant...)

C'est un ensemble de plusieurs couches compatibles, de nature et de fonctions différentes et complémentaires (protection, texture, couleur…)

• la première couche au contact du subjectile assure le contact, l’adhérence et peut apporter des propriétés spécifiques comme la protection contre la corrosion.
  Sur un support non absorbant (métal, plastique), on parle de primaire
  Sur un support absorbant (bois, maçonnerie), on parle d’ impression
• la ou les couches suivantes servent à masquer les inégalités du support, apporter un effet barrière ou remplir d’autres fonctions spécifiques.
  Ce sont les sous-couches, couches intermédiaires ou surfaceurs.
• la dernière couche apporte l’aspect visuel final d’où son nom de finition.
  C’est elle aussi qui est en première ligne pour résister aux agressions diverses : lumière, température, chocs, rayures, contact avec des substances chimiques...

On classe les peintures selon leur liant principal :

• Liants naturels : huiles siccatives naturelles ou gommes produites par des résineux.
  Très anciennement utilisés, employés pour la restauration des meubles et les peintures pour artistes.
  
• Dérivés cellulosiques : obtenus par modification de la cellulose (nitrocellulose, acétate et acéto-butyrate de cellulose, éthylcellulose)
  Produits peu utilisés, seule la nitrocellulose a conservé encore un certain rôle.
  
• Dérivés du caoutchouc : obtenus par modification chimique du caoutchouc naturel (chloration ou traitement thermique).
  Produits offrant une excellente résistance à l'eau et utilisés en milieu corrosif ou marin.
  
• Vinyliques et acryliques (polychlorures de vinyle) : le choix des monomères permet de s'adapter aux performances recherchées (les dérivés acryliques ont une meilleure stabilité que les dérivés vinyliques).
  liants utilisés principalement pour les peintures en dispersion aqueuse.
  
• Alkydes (glycérophtaliques) : obtenus à partir d’huiles naturelles plus ou moins modifiées par d’autres substances.
  liants durcissant à température ambiante sous l'action de l'oxygène ou à chaud par réaction avec d'autres résines.
  
• Polyesters : obtenus par réaction entre des polyacides et des polyalcools ne contenant pas de dérivés d’huiles naturelles...
  liants durcissent par polycondensation interne ou avec des partenaires réactionnels aminoplastes.
  
• Phénoliques (résoles) : produits de réaction de phénols avec des aldéhydes.
  rarement utilisables seuls (car durs et cassants), on les utilise après modification chimique ou en combinaison avec d’autres résines compatibles.
  
• Aminoplastes : produits de réaction d’aldéhydes avec des dérivés aminés (urée, mélamine, guanidine...)
  rarement employés seuls, ce sont des partenaires réactionnels très utilisés avec des résines comportant des groupes réactifs.
  
• Epoxydes : les résines comportant des fonctions époxydiques réagissent par addition avec divers groupes chimiques.
  liants durcissant à température ambiante ou à chaud selon la nature des partenaires réactionnels.
  
• Polyuréthanes : obtenus par addition entre un partenaire réactionnel portant des fonctions isocyanates et un autre contenant des fonctions réactives.
  la réaction se faisant à température ambiante, il y a nécessité d’opérer le mélange des 2 composants juste savant emploi (il est toutefois possible d’avoir des produits en un seul emballage).

La formation d'un film de peinture continu et adhérent se fait

• dans un premier temps par un mécanisme physique (départ de solvant, fusion d’une poudre)
• suivi ou non d’une réaction chimique apportant l'insolubilité du film dans l'eau ou les solvants et le développement des propriétés mécaniques et chimiques du revêtement.

1. Séchage physique par évaporation à l'air à température ambiante

• liants en solution : l'élimination du solvant laisse un enchevêtrement de macromolécules assurant la cohésion du film et son adhérence au support. Le film formé reste sensible aux solvants.
• liants en dispersion dans l'eau : l'évaporation de l'eau entraîne le contact des particules de liant, puis leur fusion, conduisant à un matériau polymère continu.
  Le phénomène de coalescence se produit à une certaine température, dite "température minimum de formation du film", caractéristique du polymère. Cette température peut être abaissée par des "agents de coalescence" qui assurent une plastification temporaire.

2. Séchage chimique

Une fois le solvant évaporé, une réaction chimique peut être déclenchée qui va transformer les molécules de liant en un réseau tridimensionnel, aux propriétés mécaniques et à la résistance chimique accrues.

• séchage par oxydation : réaction chimique à température ambiante sous l'action de l’oxygène de l’air.
  (huiles siccatives naturelles, alkydes, esters d’époxy...). Cette réaction, lente, catalysée par des siccatifs ., ne s'arrête jamais et entraîne la perte progressive de la souplesse du film, de son brillant, et donc son vieillissement.
• séchage par polycondensation : réaction chimique, avec élimination de petites molécules (eau, alcool, etc..). Elle est déclenchée généralement par élévation de la température ( "étuvage" ) et s'arrête par retour à la température ambiante.
• séchage par polyaddition : réaction chimique, sans élimination de petites molécules, se produisant généralement à température ambiante après adjonction, au moment de l'emploi, d'un second constituant ( peintures en deux emballages )
• séchage par polymérisation radicalaire : réaction de polymérisation déclenchée par un initiateur . de type peroxyde (cas des polyesters insaturés en présence de styrène) ou par un photoinitiateur après exposition à des radiations ultraviolettes ou à un bombardement électronique (cas des résines acryliques en présence d'oligomères liquides).

Le choix de la peinture ou du système de peinture dépend

• du support à traiter (nature, état)
• des conditions auxquelles le produit peint sera exposé.

Reconnaissance des supports :

La reconnaissance des supports gouvernera la préparation de la surface avant mise en peinture et le choix du système à retenir.

Supports minéraux

Les fonds sont caractérisés par

• leur nature : béton, mortier, plâtre, brique
• leur âge : par exemple bétons neufs, donc alcalins ou fonds anciens à rénover déjà recouverts ou non de revêtements
• leur état : fonds propres ou souillés, sains ou de faible cohésion, secs ou humides etc...

Supports métalliques

Les points à identifier sont :

• la nature : fonte, aciers de compositions et de nuances diverses, aluminium et alliages, zinc et alliages, soit massifs soit déposés en couches minces protectrices sur acier (galvanisation), cuivre et alliages...
• le mode de préparation de la pièce : tôle laminée à chaud ou à froid, pièce obtenue par coulée ou par injection, assemblage par soudure...
• l’état de la surface : corrosion, souillures (huiles, graisses, flux de soudure), présence d’anciennes peintures...

Supports plastiques

L’extrême variété des matières plastiques implique de reconnaître avec soin leur nature.

• les thermodurcissables et composites
• les thermoplastiques
• polyoléfines : polyéthylènes, polypropylènes, EPDM, Téflon...
  PVC et ses copolymères
• polystyrène et ses copolymères (ABS...)
• plastiques techniques : polyesters, Nylon, Delrin, PPO,...
• les élastomères

Bois

Le bois, matériau d’origine naturelle, présente une grande variété :

• nature des essences,
• présence de composés pouvant exsuder (résine)
• dérivés solubles à fort pouvoir colorant (bois exotiques, châtaignier)
• composés inhibiteurs de certaines réactions de formation du film.

Il est sujet à des attaques biologiques (champignons, moisissures...)
C’est un matériau hygroscopique dont la teneur en eau peut varier.

Préparation et traitement avant mise en peinture

Supports minéraux
Le traitement des supports minéraux à peindre dépend de leur état :

• supports neufs :
  • bétons et mortiers : brossage pour éliminer la laitance sur béton neuf
    sur supports neufs, non encore carbonatés donc fortement alcalins utiliser des liants peu sensibles à la saponification (pas d’alkydes !)
  • plâtre : impression pour régulariser l’absorption du support (embus) et corriger une cohésion parfois faible de la surface.
    
• supports à rénover :
  • lessivage , selon l’état de la surface, pour éliminer les salissures
  • décapage , si nécessaire, au moyen d’un décapant chimique
    - soit alcalin (peintures saponifiables)
    - soit solvanté (peintures acryliques et vinyliques).
  • impression pour les fonds présentant peu de cohérence.

Supports métalliques (acier, aluminium, zinc)

• Dégraissage : soit au solvant, soit par des lessives aqueuses.
• Décapage
  décapage chimique par immersion dans des bains généralement acides, impérativement suivis d’un rinçage efficace, terminé à l’eau déminéralisée.
  décapage mécanique par projection d’abrasifs, grenaillage ...
• Conversion chimique
  Les principaux modes de conversion sont la phosphatation sur acier et sur zinc (donc acier galvanisé) et chromatation sur zinc ou alliages d’aluminium.
  Cas particulier des pièces de fonderie : ces pièces en fonte, aluminium, zamac... contiennent des quantités importantes de gaz occlus. Il est indispensable de les réchauffer à une température suffisante avant mise en peinture pour éviter les piqûres.

Supports plastiques

• Dégraissage au moyen de solvants (contrôler la sensibilité du matériau au solvant) ou de lessives aqueuses avec rinçage à l’eau désionisée.
• Modification chimique nécessaire pour certaines matières plastiques (polyoléfines).
  Cette modification pen surface eut être réalisée par flammage, plasma froid, par un gaz ionisé, par effet corona ou par certains bains chimiques oxydants.
• Chauffage des matériaux composites renforcés par des fibres ou des charges, qui comportent des gaz occlus qu’il est souhaitable d’éliminer avant mise en peinture pour éviter l’apparition de piqûres lors de la cuisson.

Bois

• Ponçage du bois avant revêtement, pour éliminer les irrégularités de surface, les traces éventuelles de colle (placages, contre-plaqués) et faire disparaître les écarts de planéité dus aux assemblages.
  
• Préparations supplémentaires (ameublement) :
  • blanchiment de certaines essences,
  • bouche-porage,
  • mise en teinte,
  • isolation pour éviter la remontée de certains composants du support (colorants, résine)
  • application de patines et ombrages

  Pour les bois en extérieur et les bois de charpente, il peut être nécessaire de faire un traitement fongicide, et/ou insecticide pour protéger le support d’attaques biologiques.

Matériel à main :

Les outils d’application traditionnels de la peinture sur chantier ou en atelier :

• le pinceau, la brosse, le rouleau.
  ces outils sont bien adaptés à des surfaces de taille petites ou moyennes.
• pulvérisation pneumatique, électrostatique, sans air...
  ces procédés permettent des dépôts plus rapides et plus uniformes.

Matériel fixe :

L’application industrielle des peintures peut se faire par des matériels automatiques.

• Trempé : la pièce à peindre est immergée dans la peinture, puis égouttée avant de sécher à l’air ou être étuvée,
• Rideau et flow-coat : on amène la peinture sous forme d’un rideau ou d’un ensemble de jets mous (flow-coat ou aspersion) que la pièce traverse avant d’être égouttée puis séchée.
• Pistolage : La peinture peut être pulvérisée par des pistolets ou des bols et disques tournants fixes ou montés sur robots multiaxes.
• Rouleaux : L’application sur des surfaces planes peut se faire avec des techniques proches de l’imprimerie sur tôles (coil coating), panneaux de bois (machines à rouleau)

Après application, la peinture va subir une transformation qui donnera un film de peinture sèche.
Le séchage peut se faire :

• dans les conditions ambiantes pour les peintures dites " à séchage air "
• par élévation de température pour les peintures dites " à séchage au four "
• par réticulation sous rayonnement (UV, faisceau d’électrons), dans des installations spéciales, pour les peintures formulées spécalement.

Le séchage à température ambiante : c'est le cas des peintures à simple séchage physique (certaines peintures en solution dans des solvants et les peintures à liants en émulsion), des peintures à séchage oxydatif (peintures à base d'huiles siccatives et certaines peintures alkydes) et des produits, généralement présentés en deux emballages, durcissant après mélange (époxy, polyuréthannes). Le phénomène peut être accéléré par une élévation modérée de la température ou sous l’action d’un rayonnement infrarouge ou encore une ventilation forcée...

Le séchage au four (par étuvage) : la réaction de durcissement du film se déclenche sous l’action d’une élévation de température obtenue en portant la pièce peinte dans une enceinte chauffée (étuve, four). La température et la durée de séjour de la pièce est fonction de la nature de la peinture.
Cas des peintures en poudres :
le passage au four permet la fusion de la poudre déposée . La peinture liquéfiée mouille la surface et s’étale en un film mince. Simultanément, une réaction chimique se déclenche qui conduit à la formation d’un matériau réticulé.

Le durcissement par photopolymérisation : la réaction chimique qui fait passer de la peinture liquide au film solide est déclenchée sous l’action d’un rayonnement énergétique (ultra violet ou faisceau d’électrons). Les tunnels UV sont équipés de lampes spéciales à vapeur de mercure. Les tunnels à faisceaux d’électrons exigent des installations plus complexes avec accélérateurs sous hautes tension (150 à 300 kV) et protection contre les rayons X générés par les électrons accélérés.

Cas des hydrosolubles
Pour toutes les peintures en solution, la qualité de la formation du film dépend de l’évaporation du mélange de solvants. Il est important que les "bons" solvants de la résine restent présents jusqu’à la fin du séchage.
Dans le cas des peintures hydrosolubles, la présence de vapeur d’eau, toujours présente dans l’atmosphère, peut, en cas d'hygrométrie élevée, ralentir le départ de l’eau du film, alors que les cosolvants sont éliminés. La résine précipite alors en une masse peu cohérente. Le séchage des peintures hydrosolubles industrielles requiert donc un contrôle strict de l’atmosphère dans laquelle s'effectue le préséchage qui précède l'entrée dans l’étuve de cuisson.

La normalisation constitue la base d’un langage commun entre fournisseur et utilisateur lorsqu’ils ont à caractériser la qualité de fournitures et les performances attendues.
Les textes normatifs définissent les méthodes d’essais servant à caractériser les produits de peinture à tous les stades de leur existence.

Les normes servent à caractériser les produits, leur aptitude à l’emploi, leur performance, la constance des caractéristiques qui guident leur sélection, emploi, contrôle, et caractéristiques finales.

La connaissance des méthodes d’essais appliquées aux peintures et vernis est essentielle pour comprendre et interpréter

• les indications fournies par les fabricants sur leurs produits
• les performances que l’on peut en attendre.

Les différents types de normes

• Les normes nationales : chaque pays a son système de normalisation géré par un organisme officiel.
  En France c’est l’ AFNOR , en Allemagne la DIN, en Grande Bretagne la BSI, aux Etats Unis l’ASTM...
• Les normes européennes : le Comité Européen de Normalisation ( CEN ) développe des normes qui, lorsqu’elles sont adoptées, remplacent automatiquement les normes nationales traitant du même sujet dans les pays de l’Union Européenne et de l’AELE.
• Les normes internationales : l ’ ISO élabore des normes de portée véritablement mondiales mais dont la transposition n’est pas obligatoire dans les différents pays.

Les méthodes d'essais des peintures

• Méthodes d'échantillonnage
  La qualité de l'échantillonnage est primordiale pour obtenir des résultats d'essais représentatifs du produit. Le prélèvement d'un échantillon de peinture ou la réalisation de plaquettes-échantillons ou panneaux peints pour essais sont des étapes qui doivent être réalisées avec soin.
  
• Echantillonnage de peinture liquide : il faut
  • homogénéiser le contenu de l'emballage
  • fermer hermétiquement les récipients d'échantillonnage
  • étiqueter les récipients avec les informations nécessaires pour permettre une identification sans contestation
    
• Préparation de plaquettes ou panneaux peints pour essais :
  La valeur des résultats des essais dépend de la rigueur de la préparation et de la conformité avec ce qui est ou sera réellement fabriqué
  • support identique ou représentatif
  • régularité de la couche ou du système déposé
  • épaisseur minimum à respecter
  • température, viscosité et dilution de l'échantillon de produit
  • séchage et durcissement complet dans les conditions préconisées
  • stabilisation en atmosphère contrôlée
    généralement 23°C+- 2°C et 50%+- 5% HR)
    
• Méthodes d'identification
  Pour caractériser une peinture liquide , on peut utiliser les mesures des grandeurs suivantes :
  • extrait sec
  • masse volumique
  • taux de cendres
  • viscosité et son évolution dans le temps
  • finesse de broyage
  • pouvoir couvrant
  • ....
    
• Caractéristiques de performance :
  Pour qualifier les produits appliqués , on peut utiliser de nombreuses normes permettant l’évaluation des propriétés liées à la fonction et la vie du revêtement :
  • temps de séchage
  • adhérence au support et entre couches
  • résistances mécaniques : dureté, résistance à la rayure, au choc, au quadrillage, à l’abrasion
  • aspect : texture, couleur, brillant après l’application et après vieillissement
  • durabilité de l’aspect
  • résistance à la corrosion, aux agressions chimiques et biologiques
  • résistance à la chaleur, résistance à l’humidité
  • résistance à des agressions spécifiques, fonction de l’usage