POLYMÉRISATIONLES RÉSINES PHOTODURCISSABLES ÉLARGISSENT LEURS POSSIBILITÉSGrâce à leur rapidité de séchage et à leur facilité de mise en oeuvre, les résines photoréticulables trouvent sans cesse de nouvelles applications. D'autant qu'apparaissent maintenant des formulations moins irritantes et d'...

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POLYMÉRISATION

LES RÉSINES PHOTODURCISSABLES ÉLARGISSENT LEURS POSSIBILITÉS

Grâce à leur rapidité de séchage et à leur facilité de mise en oeuvre, les résines photoréticulables trouvent sans cesse de nouvelles applications. D'autant qu'apparaissent maintenant des formulations moins irritantes et d'autres pigmentées.



Elles entrent dans la composition d'encres, de vernis et d'adhésifs... qui sèchent en un clin d'oeil. Elles protègent la fine pellicule d'aluminium des disques compacts et une foule d'objets aussi divers que les cartes de crédit, les lunettes de soleil, les canettes de bière, les bouchons de parfum, les boîtes de poudre de riz, les phares d'automobiles en plastique, les parquets et les meubles, les posters et papiers muraux. Sans oublier les circuits imprimés ou les fibres optiques. Elles? Ce sont les résines photoréticulables, ces matières qui durcissent sous l'action d'un rayonnement ultraviolet ou d'un bombardement d'électrons. Leurs applications ne cessent de s'étendre. Total, deuxième producteur mondial derrière le belge UCB, estime que le chiffre d'affaires de cette activité devrait croître de 15% cette année, pour atteindre près de 700millions de francs. Pourquoi ce succès? Comparées aux résines classiques, les photoréticulables ne manquent pas d'atouts. Elles sont suffisamment fluides pour être appliquées sans l'aide d'un solvant. Un point fort dans le contexte actuel de chasse aux composés organiques volatils, dont les rejets dans l'environnement devront être réduits des trois quarts d'ici à l'an 2000. Et un argument en faveur de la sécurité, car l'absence de solvant supprime tout risque de feu. C'est d'ailleurs cet atout qui a décidé Vallourec à remplacer son ancien vernis solvanté par une peinture à haut extrait sec réticulant aux UV pour la protection temporaire contre l'oxydation des tubes métalliques destinés aux installations thermiques et à l'offshore. Deuxième avantage: le durcissement des résines photoréticulables est instantané. De l'ordre du dixième de seconde dans le meilleur des cas. Il est provoqué par des photo-initiateurs qui, sous l'action des UV, amorcent la réaction chimique de réticulation. Les oligomères ou prépolymères, ainsi que les monomères présents dans le mélange pour le fluidifier, s'accrochent les uns aux autres pour former un réseau tridimensionnel. Qui dit "gain de temps" dit "augmentation de la productivité". A Dreux, aux Pelliculages de l'Ouest (50personnes, 27millions de francs de chiffre d'affaires), la cadence de production de documents cartonnés pelliculés est ainsi passée de 30 à 80mètres par minute. La poussière n'a même pas le temps de se déposer sur les supports enduits. D'où une meilleure qualité du film appliqué. Enfin, les coûts d'exploitation sont réduits, ce qui compense le surcoût de ces résines, véritables "cocktails" de produits de spécialité à haute valeur ajoutée. Aux Pelliculages de l'Ouest, la consommation d'énergie a ainsi été pratiquement réduite des trois quarts. Plus besoin, en effet, de fours ni de chaudières pour évaporer le solvant. Il suffit d'installer des lampes UV qui sont quand même 2400 fois plus énergétiques que celles des instituts de beauté!"Et puis, non seulement l'équipement est beaucoup moins encombrant, mais il n'est plus besoin de prévoir un entrepôt pour que les pièces finissent de sécher", ajoute Antoine Baciu, ingénieur de recherche chez Holophane, aux Andelys (600 personnes, 260 millions de francs de chiffre d'affaires). L'entreprise utilise un vernis UV développé en association avec le producteur de matières premières UCB et le formulateur Celliose, de Pierre-Bénite, près de Lyon (147personnes, 100millions de francs de chiffre d'affaires), pour protéger les glaces de phares d'automobiles et de motos en polycarbonate. Car ce plastique, qui résiste très bien aux chocs, a aussi une fâcheuse tendance à jaunir en vieillissant, sous l'action du soleil et de l'humidité. "A ma connaissance, nous sommes les seuls en Europe, avec la société allemande Hella, a avoir choisi la technologie du vernis UV", précise Antoine Baciu. Philippe Henaut, chef du secteur réhabilitation chez Barriquand (185personnes, 108millions de chiffre d'affaires), insiste sur la grande facilité d'emploi des résines photoréticulables. "En cas de problème, on peut tout de suite arrêter la polymérisation en supprimant l'insolation. Ce qui n'est pas le cas des systèmes thermosensibles: la réaction se poursuit même si l'on supprime la source de chaleur." Depuis un an, Barriquand fait appel aux résines photoréticulables pour réparer des canalisations non visitables, sans faire de tranchée. Une sorte de boyau mou, en résine renforcée de fibres de verre, est introduit délicatement par une bouche d'égout et gonflé à l'air froid, ce qui le plaque contre les parois de l'ouvrage. Puis un robot équipé de lampes UV vient durcir la matière, à raison de 1mètre par minute pour une canalisation de 300 millimètres de diamètre. La souplesse d'utilisation de ces résines est aussi appréciée en cosmétique et en parfumerie. "Pour le flaconnage, nous utilisons du verre incolore sur lequel est déposé un vernis UV coloré, ce qui permet d'adapter rapidement la production à la demande", explique Pierre-Yves Bondon, directeur technique chez Celliose. L'entreprise lyonnaise se pose en leader dans la formulation de résines UV pour la cosmétique ou la parfumerie. Le secret de beauté des bouchons ou des couvercles finement dorés? "Une fine couche d'aluminium recouverte d'un vernis jaune photoréticulable", révèle-t-il. De même, en utilisant un vernis UV mat, on peut donner l'impression du verre dépoli en s'affranchissant de l'emploi du très décapant acide fluorhydrique.

Seulement 20% de leur potentiel ont été découverts

Malheureusement, les résines photoréticulables n'ont pas que des avantages. Les laboratoires s'évertuent donc à développer des monomères sans odeur et moins irritants, ou à les remplacer par des oligomères de bas poids moléculaire afin de conserver une faible viscosité. Il semble que les résines cationiques, comme les vinyléthers, développées plus récemment mais qui ne représentent encore que le centième du marché total, soient moins irritantes, adhèrent mieux au métal et conduisent à une réticulation plus complète que les résines radicalaires plus courantes. De même, les chercheurs étudient le moyen de fixer les photo-initiateurs sur les polymères après réticulation. Ceux-ci restent en effet à l'état libre dans le réseau tridimensionnel et peuvent s'en échapper. Mieux encore: pourquoi ne pas se passer de ces molécules jugées "suspectes"? C'est la voie de recherche prise par Sartomer. La filiale américaine de Total vient de signer un accord de licence avec l'américain Fusion Systems Corporation pour mettre au point un procédé de polymérisation sous UV sans photo-initiateur, très utile notamment dans l'emballage alimentaire. Autre bête noire des formulateurs: les pigments colorés, qui entrent en compétition avec les photo-initiateurs pour capter l'énergie lumineuse. C'est pourquoi la polymérisation UV ne s'appliquait jusqu'à présent qu'aux films de très faible épaisseur (comme les encres) ou aux formulations utilisant de petites quantités de pigments, appliquées en plusieurs couches minces pour opacifier le support. Mais Celliose a mis au point récemment une laque pigmentée monocouche combinant l'action de plusieurs photo-initiateurs. Cette formulation intéresse notamment l'industrie de l'ameublement, par exemple pour les panneaux plats. Tous ces progrès devraient ouvrir de nouveaux marchés à ces résines. "Pour l'instant, on n'a découvert que 20% de leurs usages potentiels", commente Richard Makala, responsable technique européen pour les produits photoréticulables chez PPG. Ce qui laisse le champ libre à l'imagination: à quand les peintures de façades réticulables à la lumière naturelle? Valérie VAN DEN BOS





Ultraviolet ou faisceau d'électrons ?

Dans la grande majorité des cas, les résines photoréticulables sont polymérisées par rayonnement ultraviolet. "La polymérisation par bombardement d'électrons ne doit représenter que 10% des applications", précise Jean-François Pasquier, responsable pour l'Europe des activités photoréticulables chez Cray Valley. "Le faisceau d'électrons est assez énergétique pour réticuler des formulations pigmentées et pour éviter l'emploi des photo-initiateurs", explique Patrick Noireaux, du département matériaux du Centre de transfert de technologie du Mans. D'autre part, les électrons peuvent durcir sur plusieurs centimètres d'épaisseur, contre 100 à 200microns pour l'UV, les épaisseurs courantes s'échelonnant entre 10 et 50microns. En fait, le choix entre les deux technologies obéit à des critères économiques. "Il faut compter une centaine de milliers de francs pour un équipement UV, alors que, pour les faisceaux d'électrons, cela se chiffre en millions de francs", précise Patrick Noireaux. Des canons à électrons, un caisson hermétique pour des raisons de sécurité, une atmosphère d'azote... Un tel équipement ne pourra être amorti que dans le cadre de productions en grande série.

USINE NOUVELLE N°2524

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