Le PHA comme agent matant

Sirris et Centexbel ont uni leurs forces pour étudier et promouvoir l'utilisation d'additifs biosourcés dans les revêtements. Dans le cadre du projet COOCK "AddBIO", nous avons examiné des additifs fonctionnels biosourcés, notamment des retardateurs de flamme, des fibres de renforcement, des agents hydrofuges, des colorants et pigments, des agents matants, et plus encore. Nous explorons le potentiel des matériaux biosourcés comme additifs à haute valeur ajoutée. Cette présentation montre la possibilité d’utiliser le PHA comme agent matant.

Le PHA est un polymère d’origine naturelle. Il est produit par des bactéries en tant que réserve d’énergie. En quelque sorte, il joue un rôle similaire à la graisse chez les animaux ou à l’amidon chez les plantes. Nous stockons de l’énergie sous différentes formes pour l’utiliser plus tard. Ce qui rend le PHA particulier, c’est que les bactéries le stockent sous forme de granules appelés "carbonosomes". Ces granules ont une texture dure et un point de fusion. Cela signifie qu’ils peuvent être utilisés comme un type de plastique non seulement biosourcé mais aussi facilement biodégradable. Le PHA peut être produit à partir de diverses matières premières, telles que des huiles et des sucres, ainsi que des déchets comme les drêches de brasserie, les eaux usées, les huiles de cuisson et même les déchets végétaux domestiques. Le PHA est donc un ingrédient prometteur, non seulement comme bioplastique, mais aussi comme additif pour les revêtements.

Les agents matants sont ajoutés aux revêtements pour éviter les reflets brillants. Les surfaces brillantes peuvent donner une impression de bas de gamme ou de plastique aux consommateurs. De plus, une tendance actuelle privilégie les surfaces mates. Les agents matants confèrent ainsi un aspect plus luxueux aux produits. Cela s'obtient via un revêtement ou une peinture à effet mat. Ce que nous percevons comme brillant est en réalité une réflexion de la lumière. Les agents matants créent de petites irrégularités en surface qui diffusent la lumière au lieu de la réfléchir de manière spéculaire. Pour cela, on ajoute de petites particules incolores et résistantes à l’abrasion à la couche de finition.

Les propriétés matantes sont mesurées à l’aide d’un réflectomètre. Cet instrument mesure d’abord la réflexion d’un miroir noir dans l’obscurité totale sous un angle de 60°. Ensuite, il compare cette réflexion à celle du revêtement mesuré au même angle.

Une valeur de 100 % signifie une surface totalement réfléchissante, 0 % signifie aucune réflexion, donc une surface complètement mate.

Certains agents matants sont plus utiles que d'autres. Par exemple, certains doivent bien résister à l'abrasion, d'autres doivent conserver parfaitement les couleurs. Le PHA, qui se présente sous forme de poudre blanche, peut être rendu totalement transparent en chauffant le revêtement juste au-dessus de son point de fusion. L’effet mat est alors légèrement réduit, mais les couleurs sont parfaitement conservées. Sur l’image ci-dessous, on voit que l’agent matant devient transparent lorsqu’il est chauffé, tout en conservant un bon effet mat (le revêtement sans agent matant avait une réflexion de 0,65%).

Nous avons utilisé la microscopie électronique à balayage pour examiner ce qui se passe à la surface lorsque l’agent matant est chauffé au-dessus de son point de fusion.

Comme on peut le voir sur les images, le PHA apparaît souvent sous forme de gros agglomérats composés de petits grains. Ils sont blancs lorsqu’ils ne sont pas fondus. Après traitement thermique, aucune particule individuelle de PHA n’est visible et les agrégats deviennent transparents.

Il existe de nombreux types de PHA. Nous avons constaté que tous les poudres commerciales de PHA ne sont pas aussi efficaces. Ce qui rend une qualité de PHA intéressante comme agent matant dépend de sa capacité à se disperser dans les pâtes de revêtement, de la taille des particules et de son comportement dans les formulations.

De manière générale, le PHA peut être utilisé comme agent matant haute performance dans différents systèmes de revêtement. Il est essentiel de choisir la bonne qualité de PHA pour obtenir les meilleures performances. Le PHA présente également un avantage supplémentaire : un excellent maintien de la couleur après traitement thermique.

Image SEM d'un PHA très performant pour le matage, montrant les structures de l'agent de matage qui diffusent la lumière.