DES FINITIONS A TRAVERS DES ESSAIS NORMALISES
Les caractéristiques physiques, mécaniques et chimiques des finitions sont des propriétés qui semblent secondaires par rapport aux propriétés d’aspect qui jouent un rôle essentiel pour la décoration. Cependant, elles sont extrêmement importantes pour assurer la durabilité des produits dans le temps face aux agressions auxquelles ils sont soumis.
Les produits ayant subi une étape ultime de finition doivent répondre aux prescriptions techniques NF approuvées par l’AFNOR Certification (Agence Française de NORmalisation). Dans le cas des finitions intérieures et donc pour l’ameublement, les produits destinés à des espaces recevant du public doivent répondre aux prescriptions des marques NF Mobilier Professionnels de la façon suivante (cf. Tableau 4) pour attester de leur qualité.
Support Prescription technique
Mobilier de collectivités Stratifiés, PPSM, décors divers 24 NFc. 01, version 5 MQ CERT 08-377 (approuvée le 22/01/2009) Laques et vernis pour bois 25 NFc. 01, version 6 Mobilier de crèches Stratifiés, PPSM, décors divers 08 NFh. 007, version 2 MQ CERT 08-378 (approuvée le 22/01/2009) Laques et vernis pour bois 08 NFh. 007, version 1
Mobilier d’éducation Stratifiés, PPSM, décors divers 17 NFe. 01, version 6
MQ CERT 08-379 (approuvée le 22/01/2009) Laques et vernis pour bois 18 NFe. 01, version 6 Mobilier de santé Stratifiés, PPSM, décors divers 20 NFs. 01, version 7 MQ CERT 08-380 (approuvée le 21/01/2009) Laques et vernis pour bois 20 NFs. 01, version 6
Tableau 4: Les prescriptions techniques de la marque NF Mobilier Professionnel
Selon l’usage final du produit et sa destination, la finition doit subir différents essais (déterminés dans les fiches essais de finitions des normes d’ameublement), dont les exigences concernant les résultats sont déterminées dans ces prescriptions techniques.
Les essais effectués sur les éprouvettes pour déterminer l’aspect, la résistance physique, chimique et mécanique de la finition sont répertoriés dans le Tableau 5.
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EVUE BIBLIOGRAPHIQUE29
Essai Conditions d’essai Norme-Evaluation
F1 Aspect Brillance NF EN 13722 et XP D 60-050(1)
F2 Luminance lumineuse Niveau de couleurs NF EN 13721
F3 Epaisseur du feuil ISO 2808/méthode 5 NF EN ISO 2808
F4 Stabilité des teintes Tenue à lumière NF EN 15187 et XP D 60-050(4)
F5 Chocs thermiques 20 cycles : 1h à -20°C et 1h à 50°C XP D 60-050(5)
F6 Chaleur sèche Etuve ventilée à 70°C NF EN 12722 et XP D 60-050(6)
F7 Chaleur humide Eau bouillante à 100°C NF EN 12721 et XP D 60-050(7)
F8 Chaleur superficielle Casserole à 180°C NF EN 12722 et XP D 60-050(8)
F12 Cigarette 3 cigarettes de tabac blond NF EN 1399, NF EN 438-2
et XP D 60-050(12) F13 Produits alimentaires froids Acide citrique 10%, huile d’arachide,
vin rouge, cassis pur, soda type Coca
XP D 60-050(13)
F13 Produits domestiques et ménagers
Encre de stylo bille noire, feutre indélébile noir, vernis à ongles
XP D 60-050(13) Eau de javel 9,6°, détergent type
« Vigor » 5%
F13 Produits pharmaceutiques Eosine diluée 2% XP D 60-050(13)
F14 Produits alimentaires chauds Café 40g/L à 80°C, thé 10g/L à 80°C XP D 60-050(14)
F16 Choc
5 chutes d’une bille de 110g sur 3 éprouvettes
NF EN 6272-2, NF EN 438-2 et XP D 60-050 (17)
5 chutes d’une bille de 500g sur 3 éprouvettes
NF EN 6272-1, NF EN 438-2 et XP D 60-050 (15)
F18 Abrasion Usure finale, moyenne NF EN ISO 7784-1, NF EN 438-2
et XP D 60-050 (18)
F19 Rayure Trace de rayure continue NF EN 15186, NF EN 438-2
et XP D 60-050 (19)
F20 Adhérence Quadrillage par incision et arrachement
avec adhésif
NF EN ISO 2409 et XP D 60-050 (20)
Tableau 5: Les essais normés effectués pour caractériser les finitions
Les exigences de ces marques seront des points de repères et de comparaison pour notre étude car l’entreprise Ecofia crée des produits destinés aux collectivités, aux établissements tels que des crèches et des écoles. Les valeurs à atteindre sont disponibles dans l’Annexe A.
De façon générale, les industriels souhaitent diversifier leur production en l’orientant vers d’autres produits comme ceux destinés aux cuisines (placards ou plans de travail). La finition poudre est en effet capable d’apporter une dureté et une résistance à la rayure du revêtement, intéressantes pour ce type d’application.
Les exigences des finitions requises pour ce genre de produits sont basées sur la marque de certification MQ-CERT 08-360, qui informe des prescriptions techniques de la NF Ameublement- Application Cuisine et Salle de Bains (cf. Annexe A).
30 Pour les produits destinés à un usage extérieur, il est nécessaire d’étudier en particulier sa résistance à l’eau et aux UV. Différents tests de vieillissement peuvent être réalisés afin d’appréhender le comportement de la finition face à ces agressions climatiques.
Le récapitulatif des différents essais de vieillissement et de résistance à l’eau liquide associés aux critères de qualité est donné dans le Tableau 6.
Critère de qualité Norme de référence
Etat de l’éprouvette In it ia l V ie il li ss em en t n at u re l (N F E N 9 2 7 -3 ) V ie il li ss em en t ar ti fi ci el (N F T 3 0 -0 4 9 ) V ie il li ss em en t ar ti fi ci el / s U V e t ea u ( N F E N 9 2 7 -6 ) V ie il li ss em en t ac cé lé ré (D 6 2 -0 6 0 ) In fi lt ra ti o n d ’e au (X P D 6 0 -0 5 0 )
Epaisseur du feuil sec NF EN ISO 2808 ×
Brillance NF EN 13722 × × × × ×
Modification de couleur NF EN ISO 3668 et NF EN × × × × ×
Adhérence NF EN ISO 2409 × × × × ×
Apparition de cloquage NF EN ISO 4628-2 × × × × × ×
Apparition de craquelage NF EN ISO 4628-4 × × × × × ×
Apparition d’écaillage NF EN ISO 4628-5 × × × × × ×
Apparition de farinage NF EN ISO 4628-6 × × × ×
Tableau 6: Les essais de vieillissement associés aux critères de qualité caractérisés
Les principaux critères de qualité se basent sur l’apparition de défauts de l’aspect de surface de la finition tels qu’une modification de couleur, et l’apparition de cloquage, de craquelage, d’écaillage et de farinage, qui sont des amorces à une dégradation supplémentaire par les micro-organismes ou par l’infiltration d’eau.
Cet état de l’art nous a alors permis d’envisager les expérimentations qui ont fait l’objet des prochains chapitres constituant le manuscrit.
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EVUE BIBLIOGRAPHIQUE31
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37
CHAPITRE 1 : ETUDE DU PROCÉDÉ
I. INTRODUCTION ... 38 II. ANALYSE PRELIMINAIRE POUR LA COMPREHENSION DU PROCEDE ... 42 II.1. Recensement des paramètres à étudier ... 42 II.2. Raisonnement face à la complexité du problème ... 43 III. MATERIEL, METHODES ET METHODOLOGIES ... 44
III.1. Procédés et matériaux... 44 III.1.1. Les lignes de finitions ... 44 III.1.2. Les différentes poudres mises en oeuvre pour l’étude du procédé ... 47 III.1.3. Les substrats mis en œuvre pour les essais ... 49 III.2. Méthodologie d’optimisation du procédé ... 50 III.2.1.Les paramètres de l’étude du procédé ... 50 III.2.2.Les plans d’expériences et la méthode Taguchi ... 55 III.3. Techniques de caractérisation des finitions ... 60 III.3.1. Evaluation de la quantité de poudre fixée sur la pièce ... 60 III.3.2. Evaluation du taux de conversion par Spectroscopie InfraRouge à Transformée de Fourier (FTIR) ... 62 III.3.3. Evaluation de la rugosité de surface ... 63 IV. RESULTATS ET DISCUSSION ... 64
IV.1. Etude du poudrage ... 64 IV.1.1. Répartition des essais selon le poudrage ... 65 IV.1.2. Influence des paramètres de poudrage sur le grammage de poudre ... 65 IV.1.3. Vérification de la pertinence des résultats par maximisation du grammage de poudre ... 67 IV.1.4. Optimisation des facteurs de poudrage et adaptation à différents substrats ... 68 IV.1.5. Vérification des paramètres de poudrage optimaux sur d’autres poudres ... 72 IV.1.6. Influence de l’accrochage des pièces ... 75 IV.2. Influence du substrat ... 75 IV.2.1. Etude du poudrage de bois massifs (CrittBois) ... 75 IV.2.2. Influence des polyphénols sur la qualité de cuisson de poudres UV (CrittBois) ... 80 IV.2.3. Influence des facteurs liés au substrat sur la qualité de finition (Ecofia) ... 81 IV.2.4. Préconisation des valeurs optimales des facteurs liés au substrat ... 88 IV.2.5. Optimisation finale des paramètres du substrat ... 93 IV.3. Etude de la cuisson ... 95 IV.3.1. Cuisson d’une poudre IR dans le domaine industriel ... 95 IV.3.2. Cuisson d’une poudre IR+UV dans le domaine industriel ... 103 IV.3.3. Application des paramètres de cuisson optimaux à d’autres poudres ... 110 V. CONCLUSION ... 113 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES... 119
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HAPITRE1 :E
TUDE DU PROCEDE38
I. INTRODUCTION
Le développement de produits polymérisant à basse température (autour de 140°C) ou par rayonnement UV a rendu possible l’application d’une finition poudre sur certains supports sensibles à la chaleur tels que le bois et certains matériaux dérivés du bois. De très bons résultats sont notamment obtenus sur les panneaux de fibres (MDF). Cependant, la méconnaissance de certains phénomènes mis en jeu ne permet pas d’étendre cette technologie à tous les supports à base de bois. Aussi, l’optimisation du procédé, par la maîtrise de la préparation du substrat (conductivité électrique, état de surface, taux d’humidité, etc.), du processus d’application de la poudre (gestion des paramètres du poudrage électrostatique) et de sa « cuisson » (contrôle des paramètres de la fusion par rayonnement infrarouge et de la polymérisation IR ou UV) est un enjeu crucial pour le développement et la promotion d’une telle technologie dans l’industrie du bois.
Au cours de cette première partie du projet, les étapes de préparation du substrat, d’application de la poudre et de cuisson ont été étudiées.
La démarche expérimentale suivie pour la réalisation des différentes étapes de cette partie du projet est la suivante :
- d’abord, une analyse du procédé et quelques essais préliminaires d’application sont réalisés pour recenser les facteurs pouvant avoir une incidence sur la qualité de la finition.
- afin de mettre en évidence et quantifier l'influence de ces paramètres, des plans d’expériences sont ensuite établis selon la méthode Taguchi. Cela permet une réduction significative du nombre d'essais en utilisant des tables d’expérimentation orthogonales, tout en conservant une bonne précision, même si le nombre de facteurs à considérer est élevé.
- par la suite, des essais d’application sont réalisés sur les deux installations suivantes : une ligne pilote à application manuelle horizontale installée sur le site du Critt Bois et une