Que ce soit dans les peintures, les vernis, les crayons ou même les cosmétiques, les pigments colorés sont utilisés dans de nombreuses industries. En général, les pigments insolubles, organiques ou inorganiques, sont dispersés dans un milieu liquide, traités ou mélangés avec d’autres poudres pour des applications à sec. Industriellement, les pigments blancs jouent un rôle très important : pour l’industrie du papier, le carbonate de calcium mérite une mention particulière, dont environ 3 millions de tonnes sont traitées chaque année dans ce secteur seulement. La demande en dioxyde de titane est encore plus importante, notamment dans le secteur du bâtiment et des revêtements, où il est utilisé à hauteur d’environ 5 à 6 millions de tonnes par an.
Indépendamment du domaine d’application et du type de traitement, les propriétés optiques finales d’un pigment coloré dépendent en particulier de la morphologie des particules (distribution de taille, forme des particules) et – dans le cas d’un traitement liquide – des propriétés de dispersion de la suspension du pigment. Nous proposons une gamme de méthodes d’analyse très utiles pour vérifier et optimiser ces paramètres.
Alors que la couleur de base d’un revêtement est déterminée par le type de pigment, la taille des grains en particulier, mais aussi la forme générale des particules de pigment, influencent fortement les propriétés optiques globales ainsi que le traitement ultérieur des supports colorés. Pour les pigments inorganiques, la taille des particules est souvent contrôlée par le broyage d’un matériau de départ approprié (souvent un minéral). Dans les peintures en dispersion, l’intensité de la couleur et l’opacité dépendent principalement de la taille des particules du pigment : plus les particules sont petites, plus l’opacité est élevée. De plus, des particules trop grosses peuvent provoquer des irrégularités visibles, par exemple sur un mur peint.
Dans des applications telles que les aérosols de peinture ou les imprimantes à jet d’encre, la taille des particules est également un facteur de qualité déterminant, car des particules surdimensionnées peuvent obstruer les buses, rendant le produit inutilisable. Pour les pigments nanoparticulaires, la taille influence directement la couleur en raison de la résonance plasmonique de la lumière sur les nanoparticules. La couleur peut ainsi être contrôlée par la taille des nanoparticules, comme dans le cas de l’or nano-colloïdal, utilisé historiquement pour colorer le verre et pouvant produire différentes nuances du rouge au violet selon la taille des particules.
Dans le secteur automobile, non seulement la taille mais aussi la forme des particules est essentielle pour les pigments à effet : les revêtements métalliques réfléchissent la lumière selon l’incidence et créent un effet métallique. Cela est rendu possible par la morphologie en forme de plaquette des particules du pigment, orientées parallèlement dans le revêtement. Ces propriétés morphologiques peuvent être analysées rapidement et précisément avec les appareils que nous proposons.
Les pigments doivent être dispersés de manière stable pour les peintures et encres. La stabilité d’une suspension de pigments est influencée non seulement par la taille des particules, mais aussi par les propriétés du milieu, en particulier la viscosité, la conductivité électrique et l’interaction de charge entre le milieu et les pigments. Le potentiel zêta peut être utilisé comme paramètre simple pour évaluer le rapport des charges à l’interface entre particules et milieu. Selon le système, ce paramètre peut servir directement de critère de stabilité et fournir indirectement des informations sur les propriétés rhéologiques et le comportement de revêtement de la suspension. Il est également idéal pour l’optimisation qualitative et quantitative du système à l’aide d’un additif ou d’une solution liant. De plus, les propriétés essentielles des suspensions du pigment, telles que la stabilité, le mouillage, l’adhésion et la formation de couche, sont liées à la conductivité électrique. Mais l'étude des propriétés rhéologiques et viscoélastiques permettent également une meilleure compréhension de ces dispersions.
| MÉTHODE D’ANALYSE | PARAMÈTRE |
|---|---|
| Diffusion Statique Multiple de la Lumière (SMLS) | Stabilité des dispersions |
| Diffraction laser (humide ou sèche) | Granulométrie des particules |
| Analyse d’images | Forme des particules |
| DLS – Diffusion Dynamique de la Lumière | Taille des particules à l’échelle nanométrique |
| ELS – Diffusion Electrophorétique de la Lumière | Potentiel zêta |
| Spectroscopie acoustique | Taille des particules dans des dispersions concentrées (micro et nanomètre) |
| Électroacoustique | Potentiel zêta dans des dispersions concentrées |
| Adsorption de gaz | Surface spécifique BET et analyse des pores |
| Pycnométrie à gaz | Densité réelle |
| Densimétre et fluidimétre | Densité tassée, densité apparente, coulabilité... |
| Rhéométre à faible volume | Viscosité des dispersions et liquides |
| Rhéométre sans contact par DWS | Propriétés viscoélastiques |