Des voitures rutilantes aux murs sans aucune strie, nous exigeons beaucoup de nos revêtements et peintures. Une peinture de haute qualité a non seulement besoin d’être d’une couleur éblouissante, mais doit également posséder les bonnes propriétés pour faciliter l’application et le processus de séchage. La consistance est cruciale : si la peinture est trop liquide, elle coule et goutte ; si elle est trop épaisse, elle s’agglutine et ne sèche pas uniformément. Les peintures et revêtements en aérosol doivent également pouvoir être appliqués de façon fluide, sans obstruction du dispositif de pulvérisation.
La plupart des peintures et des revêtements sont des suspensions colloïdales, ce qui signifie qu’ils sont composés de particules solides en suspension dans un fluide newtonien. Leur épaisseur et leur apparence varient en fonction de la combinaison spécifique de particules solides et de fluide.
Pour obtenir les bonnes propriétés des peintures et des revêtements, il faut tenir compte de leur rhéologie, c’est-à-dire de la façon dont le matériau s’écoule ou se déforme. La rhéologie d’une peinture ou d’un revêtement dépend de l’environnement du solvant, de la présence d’épaississants ou d’additifs et même des propriétés du pigment ou de la particule de la peinture.

Pour les peintures, les principaux tests de rhéologie simulent les conditions environnementales et les contraintes que le matériau subira lors d’une utilisation standard. Ces paramètres comprennent la viscosité, le fluage, la relaxation des contraintes et les essais axiaux.
La viscosité mesure la résistance d’un matériau à l’écoulement en raison de son frottement interne. Les chercheurs ont noté les corrélations entre la viscosité et la performance de la peinture¹. Par conséquent, la mesure de la viscosité d’une peinture ou d’un revêtement sur une large gamme de taux de cisaillement est essentielle pour prédire ses performances dans différentes conditions d’utilisation : mélange, agitation, brossage, laminage ou pulvérisation.
La limite d’élasticité est la contrainte minimale qui doit être appliquée à un matériau avant qu’il ne commence à s’écouler. La contrainte d’élasticité est essentielle pour empêcher la sédimentation du pigment au fil du temps ou dans des conditions de stockage. Les formulateurs de revêtements optimisent la limite d’élasticité d’une formulation pour s’assurer que la peinture ne s’égouttera pas ou ne formera pas de coulures après avoir été appliquée sur le mur.
Le fluage décrit la déformation ou l’écoulement d’un matériau soumis à des contraintes constantes. Les mesures de fluage peuvent décrire comment une peinture ou un revêtement se comportera sous la force de la gravité après avoir été appliqué sur une surface avec un pinceau ou un rouleau.

Bien que les viscosimètres mesurent les propriétés visqueuses mentionnées ci-dessus, les spécialistes qui évaluent les peintures et les revêtements choisissent plutôt les rhéomètres, car ces instruments permettent à la fois de mesurer la viscosité et de réaliser des essais oscillatoires dynamiques.
Les essais oscillatoires dynamiques peuvent caractériser de manière unique les matériaux viscoélastiques, qui présentent à la fois des réponses visqueuses et élastiques. Toutes les peintures et tous les revêtements sont viscoélastiques, et les tests oscillatoires dynamiques permettent d’obtenir la mesure la plus sensible de la structure viscoélastique². Les viscosimètres seuls ne peuvent pas mesurer la viscoélasticité, ce qui fait des rhéomètres l’instrument de choix pour l’industrie des peintures et des revêtements.
Les scientifiques dans le domaine des revêtements utilisent les rhéomètres de TA Instruments pour étudier la stabilité des revêtements avant, pendant et après leur application. Les tests oscillatoires dynamiques les aident à optimiser la stabilité du revêtement pour éviter la sédimentation ou la séparation des pigments. Cette méthode garantit que le fluide environnant a une structure suffisante pour suspendre correctement les particules tout en empêchant la séparation.
La résistance à la coulure et au relâchement dépend également de la capacité du matériau à maintenir sa structure après avoir été appliqué avec un pinceau ou avec un fort cisaillement, ce qui est particulièrement important pour la peinture sur des surfaces verticales. Les formulateurs mesurent la récupération de la structure au fil du temps avec des mesures oscillatoires dynamiques ainsi que la limite d’élasticité, le tout sur un rhéomètre.

Il existe un certain nombre de propriétés relatives à la rhéologie des peintures ou des revêtements qui sont particulièrement importantes à prendre en compte lors de l’optimisation des formulations de nouveaux produits. Les revêtements sont exposés à une variété surprenante de taux de cisaillement et d’autres forces, y compris des processus très lents tels que la sédimentation ou des traitements à grande vitesse comme l’application par pulvérisation. Des tests efficaces doivent couvrir toute la gamme des taux de cisaillement ainsi que caractériser les propriétés viscoélastiques des peintures et des revêtements.

Comme mentionné ci-dessus, les principaux laboratoires de revêtement et formulateurs utilisent les rhéomètres de TA Instruments pour leurs performances inégalées associées à une conception conviviale, ce qui les rend faciles à intégrer dans les flux de travail existants. Nous proposons un certain nombre d’options de formes géométriques conçues pour tester les peintures et les revêtements, y compris des cylindres concentriques, des plaques parallèles et des géométries de type cônes et plaques. L’option d’utiliser des cylindres concentriques jetables permet un meilleur rendement en éliminant le besoin d’arrêter et de nettoyer entre les tests. L’accessoire de cellule d’immobilisation est essentiel pour étudier les caractéristiques de séchage des revêtements.

La dernière innovation en matière de rhéomètres à cisaillement rotatif, le rhéomètre hybride Discovery, couvre toute la gamme des besoins en rhéologie pour les peintures et les revêtements, avec des modèles qui vont du plus rentable au plus sophistiqué. Les Discovery HR 10, 20 et 30 offrent chacun toute l’étendue des données de rhéologie nécessaires à la caractérisation des revêtements, y compris la viscosité et la viscoélasticité. Les rhéomètres de TA Instruments sont capables de tester statiquement et dynamiquement les contraintes, les déformations, le temps, la fréquence et la température.

De plus, les rhéomètres hybrides Discovery peuvent accélérer le choix des solutions possibles et prédire le comportement des revêtements. La structure sous-jacente des peintures et des revêtements est cruciale pour atteindre les performances souhaitées dans des conditions particulières de traitement, d’utilisation par le client et de stockage.

Tous les rhéomètres TA Instruments sont livrés avec le logiciel TRIOS de pointe, qui simplifie la rhéologie de la peinture et des revêtements avec des formes de test faciles à utiliser, ainsi que le calcul et l’affichage automatiques de la viscosité, du module et d’autres variables pertinentes.

Avec une riche expérience en matière de conception d’instruments et de mesure dans le domaine de la rhéologie, l’équipe d’experts de TA Instruments est prête à vous aider à trouver le rhéomètre et la géométrie adaptés à votre laboratoire. Contactez-nous dès aujourd’hui pour découvrir comment la rhéologie peut vous aider à optimiser vos peintures et revêtements.

Pour en savoir plus sur la rhéologie des revêtements et voir des données expérimentales réelles, regardez notre Webinaire sur la rhéologie des revêtements et des encres ou lisez notre Note sur l’application des peintures et des revêtements.