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Protéger durablement les métaux de la corrosion

Quand vient le temps de protéger une surface métallique contre la corrosion, que fait-on ? Dans 80 % des cas, cette surface sera revêtue de peintures ou de vernis. Ce faisant, la proportion de solutions biosourcées et respectueuses de l’environnement est extrêmement faible. 

Des chercheurs du Fraunhofer Institute for Applied Polymer Research, en coopération avec le Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation, se sont donné pour objectif de développer un revêtement rentable basé sur des matières premières renouvelables. Le besoin est réel puisque, en Allemagne seulement, plus de 100 000 tonnes de matériaux de protection contre la corrosion sont produites chaque année. 

Dans le passé, les peintures et les vernis avec des liants à base de bio ou des formateurs de film étaient habituellement trop chers ou ne pouvaient pas répondre aux exigences. Des travaux menés récemment à l’Institut ont toutefois permis d’identifier un matériau qui rend possible des solutions durables et rentables : l’amidon de pomme de terre modifié.

Dans le domaine des peintures et des vernis, l’utilisation de l’amidon comme composant principal des peintures et des vernis a posé divers défis aux experts du Fraunhofer Institute. « Les formateurs de films doivent remplir plusieurs tâches : ils doivent former un film continu, adhérant bien au support, compatible avec des couches et des additifs supplémentaires et pouvant également incorporer des pigments et des charges, explique la scientifique Christina Gabriel. 

Dans sa forme naturelle, cependant, l’amidon présente plusieurs propriétés qui font obstacle à son utilisation comme filmogène : par exemple, il n’est pas soluble dans l’eau froide et ne forme pas non plus de films continus et non cassants. Si bien qu’a dû modifier l’amidon pour l’adapter aux exigences, car, malgré tous les défis, l’amidon, matière première renouvelable et rentable, est d’un grand intérêt pour de nombreux secteurs ».

La solution prônée par les scientifiques de Potsdam implique une étape de dégradation initiale de l’amidon afin d’améliorer sa solubilité dans l’eau et la teneur en solides associée de l’amidon dans l’eau, ainsi que sa capacité de formation de film. Cependant, pour produire un matériau de revêtement à base d’amidon, qui est comparable à un revêtement classique, ce n’était pas encore suffisant, car bien que le filmogène soit initialement soluble ou « dispersible » dans l’eau, le revêtement ne doit plus se dissoudre dans l’eau.

Des travaux plus poussés ont conduit à modifier davantage l’amidon. Cela s’est fait au moyen d’un processus chimique connu sous le nom d’estérification. Les esters d’amidon résultants sont dispersibles dans l’eau, forment des films continus et ont de très bonnes propriétés adhésives sur les surfaces de verre et d’aluminium. L’amidon estérifié a ensuite été réticulé, ce qui a eu pour effet de réduire davantage la sensibilité du revêtement à l’eau. Lors de tests de stabilité destinés à vérifier la stabilité à long terme du revêtement à l’amidon, les matériaux qui en ont été revêtus ont été exposés à des cycles de température changeant rapidement sous une forme comprimée dans le temps pour simuler le changement du jour à la nuit et au cours des saisons. 

De plus, les objets testés sont exposés à de l’eau enrichie en électrolytes afin de voir comment le revêtement réagit à l’eau et à quel point il est résistant dans des conditions extrêmes. Des tests additionnels ont ensuite permis de mesurer la résistance à la corrosion et à l’adhérence de l’amidon modifié sur différents substrats métalliques. Ce qui a conduit à élaborer de nouvelles « recettes » afin d’optimiser encore plus les propriétés du revêtement à l’amidon.

« Outre l’aluminium qui a déjà été testé, deux autres métaux importants, l’acier et l’acier galvanisé, doivent être testés, déclare Christina Gabriel. Nos études montrent qu’avec son bon filmogène et ses très bonnes propriétés d’adhérence sur divers substrats, les esters d’amidon ont le potentiel d’être de futures alternatives aux formateurs de film à base de pétrole dans l’industrie des revêtements ».

https://www.iap.fraunhofer.de/en/fraunhofer-iap.html