Équilibrer l’esthétique avec la praticité de production dans les revêtements

Jakub Stachurski

Au début de ma carrière, mon objectif était uniquement de choisir un cycle de revêtement qui excelle en termes de performance et d’esthétique, sans prendre en compte l’aspect production. Bien que cette approche puisse convenir aux fabricants de meubles artisanaux ou aux entreprises de menuiserie desservant une clientèle haut de gamme où le coût n’est pas un facteur significatif, elle ne correspond pas à la réalité de la plupart des ateliers de travail du bois.

CHOISIR LE BON CYCLE DE FINITION : MONO-COMPOSANT VS. BI-COMPOSANT

Le chêne européen traité avec une teinture à base d’eau « White-Wash » et recouvert d’une finition acrylique bi-composant à faible brillance a été choisi pour préserver sa couleur très claire et mettre en valeur la texture du grain ouvert comme point focal principal du cycle de finition.
Crédit : Lauten Woodworking

Pour la majorité, les processus de revêtement trop complexes peuvent nuire à l’efficacité en termes de temps et de main-d’œuvre, augmentant ainsi les coûts. L’utilisation de produits avec des caractéristiques excessives, qui ne bénéficient pas substantiellement au projet global, peut entraîner des dépenses supplémentaires difficiles à récupérer auprès du client. Il est crucial de trouver un équilibre et d’éviter de compliquer le processus pour assurer la praticité et l’efficacité économique en production.

Il existe deux principales catégories de revêtements : les systèmes mono-composant ou bi-composant. Le facteur crucial dans le choix entre eux réside dans la catalysation/la réticulation et la précision requise dans ce processus. Des technologies comme le polyuréthane bi-composant ou les acryliques bi-composant offrent de la flexibilité, permettant des variations dans le taux de catalysation sans impact significatif sur l’utilisation. À l’inverse, des produits comme le vernis de conversion peuvent rencontrer de sérieux problèmes, comme la floraison acide, avec même de légères déviations du ratio déterminé. Ajouter un catalyseur, un réticulant, un durcisseur ou un activateur introduit le concept de durée de vie en pot, indiquant combien de temps un produit reste utilisable après préparation. Les durcisseurs à base d’eau ISO ont une durée de vie en pot de 1 à 2 heures, tandis que les polyuréthanes bi-composant vont de 3 à 5 heures, les vernis de conversion et les produits acryliques bi-composant peuvent s’étendre de 8 à 24 heures. Le polyester, avec la durée de vie en pot la plus difficile de 10 à 20 minutes avant de se solidifier, nécessite une attention particulière. Certains produits peuvent impliquer un temps d’inoculation ou nécessiter un mélange lent de la partie B sous agitation constante. Le polyester, un produit tri-composant, exige un ordre spécifique de mélange pour éviter les dangers potentiels.

Les produits à base d’eau mono-composant offrent une solution polyvalente car ils peuvent être utilisés tels quels ou réticulés sur la dernière couche avec un durcisseur ISO (bien que cela introduise une durée de vie en pot). Alternativement, un réticulant comme le poly-aziridine peut être utilisé pour améliorer la réticulation du produit sans prise en compte de la durée de vie en pot. Des solutions d’équipement, comme des pompes à composants multiples ou des pistolets de pulvérisation spécialisés qui mélangent à la pointe du pistolet, peuvent simplifier l’utilisation des produits bi-composant mais nécessitent un investissement financier important.

Avec des performances accrues vient une complexité accrue, comme le montrent certains produits disponibles sur le marché actuel avec des attributs de performance exceptionnellement élevés. Notamment, l’émergence de réticulants non-isocyanates en tant que remplaçants pour les polyuréthanes bi-composant et les acryliques bi-composant se distingue parmi ces options avancées. Bien que ces produits offrent des avantages notables, il est crucial de reconnaître les coûts associés au-delà des simples considérations financières. Les subtilités résident dans des procédures d’adhérence spécifiques, des taux de catalysation stricts et des délais d’application précis, nécessitant un investissement significatif en temps, main-d’œuvre et éducation pour utiliser efficacement ces produits. Cette difficulté accrue élève la courbe d’apprentissage au-delà de la moyenne, contribuant finalement à des coûts supplémentaires. S’engager dans des finitions uniques ou spécialisées amplifie encore le défi, nécessitant des étapes spécifiques qui doivent être soigneusement contemplées avant d’entreprendre l’effort. Seuls quelques-uns qui ont embrassé et réussi à naviguer ces défis ont gagné un avantage concurrentiel sur leurs pairs.

Il est essentiel d’évaluer si les performances d’un produit bi-composant sont nécessaires pour le résultat souhaité ou si un produit mono-composant peut simplifier la production sans compromettre la qualité. Une approche ciblée de la production peut être nécessaire et les investissements en formation et en équipement approprié doivent être envisagés.

 

PROCESSUS D’APPLICATION : VERTICALITÉ ET ADAPTABILITÉ

Une étagère en noyer, teintée pour compléter les accents en bronze patiné, est recouverte d’une finition claire à faible brillance et faible épaisseur.

Un facteur critique influençant le processus d’application est la capacité du produit à s’étaler en douceur sur des surfaces horizontales ou à maintenir la verticalité. Cet aspect devient particulièrement important lorsqu’il s’agit de couleurs unies pigmentées, de finitions à remplissage complet, de finitions à haute brillance et de finitions appliquées sur des espèces de bois/placage à grain serré. Les entreprises employant des lignes de suspension pour leurs processus d’application privilégient la verticalité du produit. À l’inverse, les petits et moyens ateliers utilisent généralement des produits adaptés aux surfaces horizontales et verticales. Les projets tels que les tables de salle à manger et de conférence, les panneaux grand format ainsi que les applications à haute brillance nécessitent un produit qui s’étale facilement. L’ajustabilité, telle que l’altération de la viscosité avec des diluants et le choix de l’équipement, offre un certain contrôle sur cet aspect. La température et l’humidité peuvent également jouer des rôles influents. Certains produits, notamment les revêtements à base d’eau et extérieurs, présentent un seuil plus élevé pour la suspension verticale. Utiliser un produit inapproprié sur des surfaces verticales nécessitera des ajustements significatifs du produit et de l’application, ce qui peut considérablement impacter la productivité d’un atelier.

 

SÉCHAGE ET DURCISSEMENT : OPTIMISER LA VITESSE ET LA QUALITÉ

Une des considérations clés lors de l’évaluation des produits pour les applications des utilisateurs finaux est la vitesse de séchage/durcissement, en particulier dans le contexte de la fabrication à grande échelle où l’aspect empilage et emballage joue un rôle crucial, influençant des décisions telles que le moment de retourner les pièces pour l’application de pulvérisation ou d’accélérer l’assemblage et la sortie de l’installation. En outre, il existe des scénarios spécifiques où il est essentiel d’accélérer le processus de séchage ou de durcissement, avec la haute brillance servant d’exemple primordial. Il est impératif de ne pas précipiter le temps de flash initial pour permettre au produit de se déposer aussi uniformément que possible. Après le temps de flash, un processus de durcissement forcé peut être mis en œuvre pour accélérer l’évaporation des solvants, induire le rétrécissement du film et préparer le produit pour l’étape de polissage.

Avec la tendance croissante vers l’automatisation ces dernières années, une perspective différente est appliquée à l’évaluation de la chimie des produits. Ce focus s’étend à la détermination de quelle technologie de durcissement forcé s’aligne le mieux avec un produit spécifique, ainsi qu’à la mise en œuvre de procédures de flash off appropriées avant d’initier le processus de durcissement forcé. Une pléthore de technologies existent, incluant des fours verticaux avec chaleur laminaire, des fours à convection, des tunnels de séchage, l’infrarouge (IR), des chauffages catalytiques, des systèmes ultraviolets (UV), UV LED, Excimer, et plus encore. La technologie de durcissement optimale utilisée pour les produits à base d’eau versus les produits à base de solvant varie, conduisant à des variations dans les résultats et la productivité. Cette diversité ajoute de la complexité à la discussion globale, formant un vaste sujet en soi.

 

CARACTÉRISTIQUES DES REVÊTEMENTS : ÉPAISSEUR, COUVERTURE, OPACITÉ ET PONÇAGE

Les armoires de cuisine présentent des portes à cinq panneaux, revêtues d’un polyuréthane bi-composant de couleur unie choisi pour sa durabilité et sa capacité à résister aux mouvements du substrat. Le noyer intérieur est traité avec une couche de finition acrylique bi-composant à faible épaisseur. Les deux produits ont été sélectionnés pour leur excellente résistance à l’humidité et aux produits chimiques.
Crédit : ATS Design Studio

L’épaisseur, la couverture, l’opacité et les propriétés de ponçage inhérentes aux produits de revêtement jouent un rôle pivot dans la détermination de la quantité de produit et du temps requis. Cet impact est particulièrement prononcé dans l’application de finitions opaques pigmentées, où l’objectif est d’obtenir une couleur pleine et uniforme sur une surface parfaitement lisse. Les primaires sont critiques dans ce contexte, nécessitant l’épaisseur appropriée pour dissimuler les imperfections du substrat. L’épaisseur facilite l’application de moins de couches, simplifiant ainsi le processus de remplissage et permettant un processus de ponçage simplifié. La couche de finition pigmentée, quant à elle, doit présenter une excellente couverture pour obtenir la couleur souhaitée et cohérente en une ou deux couches. Les systèmes italiens de polyuréthane bi-composant, d’acrylique bi-composant et à base d’eau, chacun équipé de leurs systèmes de pigments propriétaires, tendent à exceller dans la satisfaction de ces critères. Parmi eux, les polyuréthanes bi-composant se distinguent en raison de leur teneur élevée en solides.

La tenue de l’émail et la porosité des primaires sont des facteurs critiques mais souvent négligés. Ils se réfèrent à la capacité de la couche de base à créer une couche qui permet à la couche de finition de se poser correctement, minimisant l’absorption et facilitant la création d’une brillance uniforme lors de l’application de la couche finale. Cet aspect devient particulièrement accentué dans l’application de produits à faible brillance et de produits spécialisés, tels que les couches de finition pigmentées anti-rayures, où il est crucial d’obtenir une brillance homogène.

L’adhérence d’une finition au substrat peut être influencée par plusieurs facteurs pendant le processus d’application. Un ponçage excessif avec un grain trop fin ou l’utilisation de papier de verre usé peut entraîner une surface de bois polie, affectant l’adhérence. Compte tenu de la nature hygroscopique du bois, le motif gravé formé pendant le ponçage peut absorber l’humidité au fil du temps, causant potentiellement un gonflement et des défis supplémentaires en matière d’adhérence. Un autre problème courant est l’utilisation d’une teinture incompatible, telle que des teintures à essuyage à base de solvant domestique avec des polyuréthanes bi-composant, des acryliques bi-composant ou des produits à base d’eau, ce qui peut entraîner des problèmes potentiels. Des facteurs comme l’utilisation d’une teinture sur-teintée avec un excès de pigment, laissant un résidu, ou le scellement d’une teinture sous-durcie précipitamment peuvent également impacter le résultat. Les problèmes d’adhérence proviennent souvent d’une combinaison de ces facteurs. Par exemple, poncer un bois de haute densité comme le noyer avec un grain 180, appliquer une teinture à essuyage à base de solvant fortement pigmentée une semaine plus tard, et la recouvrir avec un polyuréthane bi-composant une heure après entraînera un échec.

L’adhésion entre les couches est cruciale. Certains produits, tels que la laque nitrocellulosique et les laques précatalysées, présentent à la fois une adhésion chimique et mécanique, simplifiant le processus de superposition. Le vernis de conversion, les polyuréthanes bi-composant, les acryliques bi-composant et les produits à base d’eau reposent tous sur l’adhésion mécanique et nécessitent un motif de rayure approprié pour les couches suivantes. Il est important de noter que les revêtements similaires aux substrats en bois sont hygroscopiques, absorbant l’humidité et affectant le motif poncé, ce qui souligne l’importance de réaliser le ponçage de la même journée que l’application de la couche suivante. Les polyuréthanes bi-composant, les acryliques bi-composant et les produits à base d’eau ont l’avantage supplémentaire de l’adhésion chimique, permettant une application humide sur humide pour économiser du temps et de la main-d’œuvre, à condition de respecter le délai recommandé.

En général, l’adhérence est plus influencée par le processus d’application que par le produit spécifique utilisé, mais la formulation du produit a également un impact. Les produits ont des viscosités variées, les produits à viscosité plus faible présentent de meilleures propriétés de mouillage/action capillaire (pénétration des canaux microscopiques et des irrégularités du substrat) et améliorent l’interverrouillage mécanique. Les processus de durcissement et de réticulation de certains produits renforcent la structure moléculaire et favorisent l’adhérence.

Les bois à haute densité ou riches en huiles naturelles, tels que le teck, peuvent poser des défis supplémentaires, notamment avec les cycles à base d’eau. Des facteurs comme l’équilibre du pH du bois, les substances extractives telles que les tanins et la teneur en résine jouent un rôle dans ces défis. Pour les aborder, des couches de base isolantes sont disponibles pour créer une barrière, assurant l’adhérence adéquate de tout le cycle de revêtement.

 

CONSIDÉRATIONS ENVIRONNEMENTALES ET DE SANTÉ

Le chêne américain naturel, recouvert d’une finition acrylique bi-composant à faible brillance et faible épaisseur pour à la fois durabilité et préservation de la beauté et de la texture du bois.
Crédit : Lauten Woodworking

Prioriser l’impact environnemental et la santé personnelle tout en obtenant des résultats exceptionnels est devenu de plus en plus crucial. L’accent sur les composés organiques volatils (COV) est particulièrement proéminent dans le discours actuel au sein de l’industrie. Ces composés sont libérés dans l’atmosphère lors du processus d’atomisation des produits que nous pulvérisons, et la considération de leur impact peut provenir de la conscience environnementale d’un individu ou de la conformité aux réglementations locales.

Dans les scénarios de fabrication à grande échelle où une quantité spécifique de COV autorisés est permise, les produits à base d’eau (WB) émergent en tant que leaders, présentant une teneur en COV significativement inférieure par rapport à leurs homologues à base de solvant. La composition chimique de certains produits appliqués peut introduire des éléments tels que le formaldéhyde et les isocyanates. En dehors des formulations spécialisées sans formaldéhyde, les laques précatalysées et les vernis de conversion contiennent généralement du formaldéhyde, libéré à la fois pendant l’application et progressivement à partir du film durci sur plusieurs mois. En revanche, les polyuréthanes bi-composant et les acryliques bi-composant utilisent une résine isocyanate liée comme partie B avec des formulations modernes assurant que l’isocyanate est présent uniquement pendant le processus d’atomisation et se dissipe une fois évaporé. Il est crucial de souligner que même les produits bi-composant à base d’eau incorporent de l’isocyanate dans leurs durcisseurs, bien que des technologies émergentes offrent des durcisseurs non-isocyanates ou l’utilisation de réticulants non toxiques à base d’aziridine.

Les risques potentiels pour la santé associés à l’exposition au formaldéhyde, un cancérigène connu, et à l’isocyanate, qui peut causer des problèmes respiratoires, soulignent l’importance d’une sélection réfléchie des produits. Les entreprises sont de plus en plus motivées à adopter des produits à base d’eau, s’alignant avec les préférences du marché pour des solutions respectueuses de l’environnement et améliorant leur image « verte ».

En fin de compte, les choix des produits à utiliser et pour quelles raisons sont pratiquement illimités, offrant des options infinies. Il est crucial de prioriser non seulement le coût du produit mais aussi son application. Trouver un équilibre soigneux entre les performances nécessaires et les caractéristiques esthétiques pour le projet et les coûts associés est la clé. Éviter la complexité inutile tout en comprenant quelles caractéristiques peuvent faciliter une production simplifiée. Atteindre cet équilibre garantit que le produit sélectionné est non seulement rentable mais aussi bien adapté à son application prévue.

 

 

 

Basé à Vancouver, Jakub Stachurski est le Directeur des Ventes pour l’Amérique du Nord chez Sivam Coatings S.p.A. Avec plus de 20 ans d’expérience dans l’industrie, il se spécialise dans les systèmes de revêtement européens, conseillant souvent au Centre for Advanced Wood Processing de l’UBC, mélangeant héritage et innovation.

 

 

 

 

 

 

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