1 Foued Aloui Laboratoire dEtudes et de Recherches sur le Matériau Bois.

1Foued Aloui

Rôle des absorbeurs UV inorganiquesdans la photostabilisation des systèmes

bois-finition transparente

Laboratoire d’Etudes et de Recherches sur le Matériau Bois

2

Contexte de l’étude

Projet AUVIB « Mise au point de nouvelles formulations à base d’absorbeurs UV inorganiques visant à limiter la photodégradation du bois »

Partenaires industriels : Lapeyre, Rhodia et Sayerlack

Partenaires recherche

- Groupe matériaux (IMN Nantes, ICMCB Bordeaux, LVC Rennes et LIMHP Paris)

- Groupe application (ESB Nantes et LERMAB Nancy)Objectifs Lermab

- Application des produits sur le bois

- Tests des performances de photostabilisation

- Comportements des absorbeurs UV

Réseau RNMP (Réseau national matériaux procédés)

Ministère de l’industrie

3

1. Origine et impact de la dégradation du bois

2. Stratégies de photostabilisation

Sommaire

Introduction

Etude de cas et performances

Comment influent les absorbeurs UV sur la photostabilisation ?1. Protection UV

2. Influence des absorbeurs UV sur le comportement photochimique3. Influence sur les propriétés physico-mécaniquesConclusions-questions sans réponse et perspectives

1. Nouvel absorbeur UV minéral

2. Vieillissement et performances de photostabilisation

Introduction

4

Agressions climatiquesO2 - h - T - H2O – Polluants-

Etc.

Effets du vieillissementChangement de couleur –

craquelage- écaillage - érosion – déformation, décollement

2 ans


5

Photo-oxydation du bois et de la finitionPhénomène dû en grande partie au

rayonnement solaire, l’eau et à

l’oxygène :

FORMATION :- radicaux par coupure de chaînes ou transfert de proton- peroxydes et hydroperoxydes par oxydation- réseaux plus réticulés- produits de dégradation colorés et souvent hydrophiles

Photodégradation : Comment ?

6

Assurer la protection d’un ouvrage tout en conservantl’aspect de surface ( naturel ou initial) du bois lors d ’un vieillissement climatique.

Aspect de surface = ensemble des impressions visuellesprovoquées par la surface apparente du bois

But d’une finition transparente

Premier facteur d’appréciation : LA LA COULEURCOULEUR

7

En utilisation intérieure du bois

h O2

bois

h O2X

Finition transparente

bois

Rôle limité dans la protection / rayonnement solaire

8

Jaunissement et assombrissement du boisSont le résultat de processus de photooxydation à la surface du bois, même en conditions intérieures.

9

LA SITUATION ACTUELLE DES MENUISERIES EN BOIS

La problématique en utilisation extérieure

Impossibilité de garantir la pérennité de l’aspect naturel au-delà de quelques années :

RENOVATIONS FREQUENTES

Survie du matériau bois en menuiserie extérieure

↑ PVC (>60%) ↓ BOIS (20%)

Protection efficace indispensable pour améliorer la durabilité

10

• Eviter l’absorption des photons par ajout d’un absorbeur UV :

Composé qui peut absorber fortement dans le même domainespectral que le substrat bois-finition en faisant une réaction photochimique sans conséquences.

2 Stratégies courantes de photostabilisation• Eviter la formation des radicaux par ajout de « quenchers » :

En modifiant chimiquement les groupes photosensibles ou en "piégeant" ces radicaux phénoxyles par des réactions de transfert radicalaire,


11

Piègent les radicaux libres et stoppent ainsi la propagation de l’oxydation durant la dégradation des polymères

- Basicité (problèmes avec les substrats acides),

- Migration, exudation, etc.,

- Durée de vie limitée…

N MeRNMe

Type HALS

(1975)

• Pas d’absorption UV

• La capture des radicaux est indépendante de l’épaisseur des films

• Souvent en combinaison avec les absorbeurs UV organiques

Limites de l’utilisation des HALS…

1ère stratégie : Les Quenchers

12

2ème stratégie : les absorbeurs UV

1- Les absorbeurs UV organiques

2- Les absorbeurs UV inorganiques

13

0

0,5

280 300 320 340 360 380 400 420

l (nm)

Abs

orba

nce

(ua)

R

MeMe

Me Me

O

OH

N

NN

Type triazine

(1990)

N

NN

R2

R1O

R3

Type benzotriazole

(1980)

O O

R1

R3

R2

Type benzophénone

(1970)

NN

O

O H

HR3

R4

R1

R2

Type oxanalide

(1970)

Absorbance=f(, C et l)

Loi de Beer et Lambert

1- Les absorbeurs UV organiques

14

Dissipation de l’énergie dans un cycle de réactions intramoléculaires

P. Hayoz et al. / Progress in Organic Coatings 48 (2003) 297–309

15

- Couverture spectrale limitée (pics d’absorption),

- Faible protection pour les couches de surface ou les couches très minces (loi de Beer et Lambert),

- Photostabilité : dégradation au cours du vieillissement (perte d’absorption, migration)…

Limites des absorbeurs UV organiques courants…

16

Sont des matériaux inertes, utilisés sous forme de petites particules (nanomatériaux) pour absorber et diffuser les rayonnements UV.

Atténuation de la lumière par un absorbeur inorganique

Les absorbeurs UV inorganiques sont des bloquants physiques :

Pour être un absorbeur UV pour les finitions transparentes, ces composés doivent être

opaques dans l’UV, transparents dans le visible et photostables.

2- Les absorbeurs UV inorganiques

17

1. Gap optique (Eg)

Les absorbeurs UV inorganiques sont des nanoparticules semi-conductrices :

- Seule la lumière d’énergie suffisante pourra être absorbée

- Pour absorber les UVA (315-400 nm) Eg3,1eV2. L’indice de réfraction (n)

Quand l’indice de réfraction diminue la réflexion de la lumière visible ↓ (Transparence ↑).

Pour être transparent, n 2

3. La taille des particules et leurs formes

Quand la taille des particules diminue des courtes longueurs d’ondes sont absorbées et une grande transmission dans le visible (la

transparence ↑)4. Qualité de la dispersion

Une meilleure atténuation UV distribution stable des particules et non ré-agglomération

1. Critères physiques

18

2. Critères chimiquesLes absorbeurs UV inorganiques ne doivent pas être photocatalytiques (pas de photodégradation avec le substrat bois ou les vernis)

19

Ces composés sont des absorbeurs UV de première génération (déjà utilisés comme pigments dans les

peintures)…

• L’oxyde de zinc (ZnO)

• Le noir de carbone

• Le dioxyde de titane transparent (TiO2)

• Le dioxyde de cérium (CeO2)

• L’oxyde de fer transparent

Absorbeurs UV inorganiques courants actuels

Oxyde de titane (Oxonica, 2005)

20

But de notre travail : étudier une nouvelle génération d’absorbeurs UV

inorganiques…

• Développement de la nanotechnologie

• Augmentation de la demande industrielle et de la concurrence des marchés

21



Sommaire

Introduction




1. Nouvel absorbeur UV minéral expérimental2. Vieillissement et performances de photostabilisation


22

Nous nous intéressons au composé inorganique fourni par le Laboratoire des Verres et des Céramiques de Rennes :

- De formule : Y1,2Ce2,8O7,4

- De Code : RNE FM 19 900

- Synthétisé à partir des nitrates R(NO3)3,6H2O (R=Y, Ce). Trois agents complexants ont été testés :

- Glycine (NH2CH2COOH)- Citrate (C6H8O7)- HMT (Hexaméthylènetétramine

C6H12N4)

Il sera appelé RNE par la suite.

1. Nouvel absorbeur UV minéral expérimental

23

0

20

40

60

80

100

250 350 450 550 650 750

Longueur d'onde (nm)

Ré

flexi

on

diff

use

(%

)

Citrate (900°C)Glycine (900°C)HMT (900°C)

Spectres de réflexion diffuse dans l’UV-visible.

Méthode

l (nm) Eg (eV)

couleur

Sg (m2g-

1)

Citrate 393±33

3,19 Blanc 9

Glycine 384±32

3,31 Blanc 8

HMT 384±48

3,38 blanc 70

Valeurs caractéristiques

Propriétés optiques du RNE synthétisé suivant les 3 méthodes

• Le RNE possède des caractéristiques optiques satisfaisantes

24

Méthode : test photocatalytique à partir de la dégradation du phénol

Propriétés photocatalytiques

Lampe UV

Circulation d’eau

Thermocouple

O2

Suspension : absorbeur + solution aqueuse de phénol

Prélèvements

Suivi par UV-Visible

25

• Pas d’activité photocatalytique dans la dégradation du phénol

0

20

40

60

80

100

200 250 300 350 400 450 500 550 600


Tra

nsm

issi

on

(%

) t 10 mnt 20 mnt 30 mnt 50 mnt 75 mnt 95 mn

Etape 1 : Dégradation du phénol en présence du RNE


26

Etape 2 : Dégradation de la catéchine

0

20

40

60

80

100

200 250 300 350 400 450 500 550 600


Tra

nsm

issi

on

(%

)

t 0 mnt 10 mnt 30 mnt 60 mnt 95 mn

0

20

40

60

80

100

200 250 300 350 400 450 500 550 600


Tra

nsm

issi

on

(%

)

t 0 mnt 10 mnt 33 mnt 63 mnt 90 mn

(En absence de RNE)

(En présence de RNE)

• La dégradation de la catéchine se produit en absence et en présence du RNE

• Le RNE ne protège pas la catéchine

• Mais la dégradation n’est pas d’origine photocatalytique

(interprétée comme une autocondensation)


27

0

20

40

60

80

100

200 250 300 350 400 450 500 550 600


Tra

nsm

issi

on

(%

)

t 0 mnt 20 mnt 40 mnt 60 mnt 80 mnt 110 mn

• Pas de dégradation significative sous UV du vernis (nommé SC 760) en absence du RNE

• Il y a dégradation dès l’ajout du RNE au vernis.

0

20

40

60

80

100

200 250 300 350 400 450 500 550 600


Tra

nsm

issi

on

(%

)

SC 760 seul (t 0 mn)

t 0 mn

t 10 mn

t 40 mn

t 90 mn

(En présence de RNE )

(En absence de RNE )

Etape 3 : Dégradation d’un vernis


28

• Possède des propriétés optiques satisfaisantes pour être un filtre UV.

• Ne génère pas de problèmes de photocatalyse en utilisation avec le bois.

Etude de ses performances de photostabilisation en comparaison avec d’autres absorbeurs UV

Le RNE

29

Absorbeurs UV testés

TypeAbsorbeur UV

Abréviation

Génération

À base de % Société

Minéral

RNE FM 19900

RNE 2 Y1,2Ce2,8O7,4 1 LVC

Rhodigard Rhod 2 CeO2 5 Rhodia

Hombitec RM 300

Homb 3 1 TiO2 1Sachtlebe

n

Hombitec RM 400

Homb 4 1 TiO2 1Sachtlebe

n

Oxyde de fer jaune

Ox j 1 FeO 1 Sayerlack

Oxyde de fer rouge

Ox r 1 FeO 1 Sayerlack

Organique

Tinuvin 1130 Tin 1 1Benzotriaz

ole3 Ciba

Tinuvin 5151 Tin 5 1 - 5 Ciba


30

• Essences de bois : Sapin et chêne

• Finitions en phase aqueuse (Sayerlack):

- d’extérieur : SC 2321/85 à base d’acrylique pure

- d’intérieur : AF 5350 et AF 7240 à base de polyuréthane acrylate

• Isolant - Film barrière aux tannins : vernis acrylique en phase solvant à séchage UV (UCB)

Echantillonnage

31

Tests de vieillissement

Vieillissement artificiel

au QUV

Roue Gardner

Sepap

Vieillissement naturel

32

• Vieillissement avec humidité pour la finition d’extérieur :

• Vieillissement uniquement au rayonnement UV pour les finitions d’intérieur :

- Irradiation UVA-340 nm à 60°C (température sans action en absence d’UV)

Programmes de vieillissement artificiel

Etape Phase Conditions

1 24 h condensation 45°C Lampes éteintes

2,5 h irradiation UVA-340nm 60°C

2

48 foi

s

0,5 h aspersion Lampes éteintes 6 à 7 l/mn

Durée totale d’un cycle 168 h

CTBA, 2003

33

Evaluation de la durabilité

• Mesure dans le système CIEL*a*b* des variations totales de couleur /couleur initiale :

222 *)(*)(*)(* baLE

• Degrés de craquelage (Norme ISO 4628/4 : 0= pas de craquelures visibles, 5= craquelures de largeur 1mm)

• Apparence générale (Appréciation visuelle : 0= pas de changement, 5= changements sévères)

• Rugosité de surface (Toucher : 1 : surface lisse, 3 : surface

très rugueuse)

Les résultats sont quantifiés à partir d’au moins 5 échantillons

34

Application sur l’essence de sapin

35

0 200 400 600 800 10000

5

10

15

20

25

30

E

*

Temps d'exposition UV (h)

Contrôle (sapin) AF 5350 seule 5% Rhod 1% Homb 3 1% Homb 4 3% Tin 1 5% Tin 5 1% RNE 2% Rhod+2% Tin 5

Exposition aux rayonnements UV (finition intérieure)

Variations totales de la couleur E*

• Meilleures stabilisations avec les Tinuvins et l’Hombitec

• Le RNE et le Rhodigard n’ont pas d’influence significative sur la stabilité de la couleur

36

b*+jaune

a*+rouge

T=0

T=845h

T=845h

T=845h

-10

-5

0

5

10

15

20

-4 -2 0 2 4 6 8 10 12

Sapin brut

5% Tin 5

5% Rhod

AF 7240 seule

1% Homb 4

1% Ox j

1% Ox r


Variations des coordonnées chromatiques (a*, b*)

• Le bois de sapin jaunit tout en rougissant avec tous les absorbeurs UV à part l’oxyde de fer

37

0 200 400 600 800 1000

-20

-15

-10

-5

0

L

*

Durée d'exposition UV (h)

Controle (sapin) AF 7240 seule 5% Rhod 3% Tin 1 5% Tin 5 1% Homb 3 1% Homb 4 1% Ox j 1% Ox r


Variations de la clarté L*

• Le sapin seul ou couvert d’une finition s’assombrit au cours d’exposition UV.

38

Vieillissement avec humidité

Absorbeur UV336 h

840 h

E*Craquelage

Rugosité

Apparence générale

Contrôle (sapin) 30 - 3 5

SC 2321/85 seule 22 3 3 4

5% Rhod 27 3 3 4

1% Homb 4 16 1 1 1

1% OX r 12 2 2 3

5% Tin 5 11 0 1 1

2% Rhod+2% Tin 5

13 0 1 2• Apparition de craquelures avec les absorbeurs UV inorganiques

Comparaison des paramètres de vieillissement avec humidité (Finition d’extérieur) pour les différents absorbeurs UV sur le sapin

39

Application sur l’essence de chêne

40

Note :

L’application des finitions aqueuses modifie fortement la couleur des échantillons de bois de chêne

- Migration des extractibles en surface

- Interaction des substances extractibles avec la finition

Finition

AF 5350

L* a* b*

Sapin Chêne Sapin Chêne Sapin Chêne

Brut 81 65 3 6 20 21

Finition seule -1 -6 0 4 4 7

1% Homb 4 -1 -5 1 5 5 -6

5% Rhod -3 -15 1 6 6 -5

5% Tin 5 -5 -10 1 5 4 7

Variations des paramètres de couleur par rapport au bois brut.

41


Variations totales de la couleur E*

0 200 400 600 800 10000

2

4

6

8

10

12

E

*


Contrôle (chêne) AF 5350 seule 5% Rhod 1% Homb 4 3% Tin 1 5% Tin 5 1% RNE 2% Rhod+2% Tin 5

• Variations brutales de la couleur au bout de 24 h d’exposition UV puis stabilisation

42


Variations des coordonnées chromatiques (a*, b*)

-8

-4

0

4

8

-4 0 4

bois brut (chêne)

AF 7240 seule

5% Rhod

5% Tin 5

1% Homb 4

1% Ox r

b*+jaune

a*+rouge

T=845h

T=845h

• Le bois de chêne seul ne jaunit pas, contrairement aux systèmes d’absorbeurs UV (problème de lessivage des tannins !).

43

0 200 400 600 800 1000

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

L*


Contrôle (chêne) AF 7240 seule 5% Rhod 3% Tin 1 5% Tin 5 1% Homb 3 1% Homb 4 1% Ox j 1% Ox r


Variations de la clarté L*

• Contrairement au sapin, le bois de chêne tend à s’éclaircir pour les longues irradiations.

44

Vieillissement avec humidité

Absorbeur UV 336 h 840 h

E* Craquelage Rugosité Apparence générale

Contrôle (chêne) 20 - 3 5

SC 2321/85 seule 18 4 3 4

5% Rhod 9 3 3 3

1% Homb 4 10 2 3 3

5% Tin 5 10 0 1 2

2% Rhod+2% Tin 5 13 0 1 2

Isolant+5% Rhod 6 5 3 5

Isolant+1% Homb 4 3 1 1 2

Isolant+5% Tin 5 2 1 1 2

Comparaison des paramètres de vieillissement avec humidité (finition extérieure) pour les différents absorbeurs UV sur le chêne

• Seuls les absorbeurs organiques empêchent l’apparition des craquelures

• L’ajout d’une couche barrière permet une meilleure photostabilisation

45

Ce que nous pouvons retenir :

• Les absorbeurs UV inorganiques de 2ème génération n’ont pas une influence significative sur la photostabilisation

• En exposition UV, les Tinuvins et les Hombitecs permettent une meilleure photostabilisation du bois,

• Mais, en vieillissement avec humidité, les Hombitecs n’empêchent pas l’apparition des craquelures

Qu’est-ce qui peut jouer sur les performances de photostabilisation des absorbeurs UV ?

46



Sommaire

Introduction






Comment influent les absorbeurs UV sur la photostabilisation ?

47

Analyses UV-visible- Films libres secs de finitions d’épaisseur 0,15 mm supportés par des fenêtres en quartz

1. Protection UV

Note : La densité optique réelle des revêtements appliqués sur le bois correspond environ au 1/5 de celle des films analysés.

Spectromètre UV-visible,

Lambda 16, Perkin Elmer

48

300 400 500 600 7000,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

Ab

sorb

an

ce (

ua

)

l (nm)

AF 5350 seule 1% RNE 2,5% Rhod 5% Rhod 1% Homb 3 1% Homb 4 3% Tin 1 5% Tin 4 2% Rhod+2% Tin 5

Spectres UV-visible des différents systèmes d’absorbeurs UV-finition d’intérieur AF 5350

• Meilleur pouvoir photoprotecteur des absorbeurs UV organiques et les Hombitecs (avec mauvaise transparence)

• Faible pouvoir photoprotecteur du RNE et du Rhodigard

49

300 400 500 600 7000

1

2

3

Ab

sorb

an

ce (

ua

)

Longueur d'onde l (nm)

SC 2321/85 seule 2,5% Rhod 5% Rhod 3% Tin 1 5% Tin 5 2% Rhod+2% Tin 5

Spectres UV-visible des différents systèmes d’absorbeurs UV-finition d’extérieur SC 2321/85

• Mêmes résultats que pour la finition AF 5350

Ces résultats sont corrélés avec ceux de stabilité de couleur (en exposition UV) Importance du pouvoir photoprotecteur

50

Dispositif expérimental Spectroscopie RPE

Analyse RPEBâtonnets de bois de dimensions 30*3*3 mm3 :

- bois non couvert

- bois imprégné dans la finition d’intérieur AF 5350 contenant un absorbeur UV (Rhodigard, Hombitec RM 400 et Tinuvin 5151).

2. Influence des absorbeurs UV sur le comportement photochimique

Irradiation de la cavité échantillon

51

Allure de l’évolution du signal RPE avec l’irradiation UV

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 35000

50

100

150

200

250

300In

ten

sité

(u

a)

Durée d'exposition UV (s)

)τ

t()I(III statstatt exp0

Istat

I0

52

10

100

1000

0 370 616 986 1109 1848 2711 3573 3600

Durée d'exposition UV (s)

Inte

nsité

(u.

a) Sapin témoin

5% Rhod

1% Homb 4

5% Tin 5

• L’ajout des absorbeurs UV à la finition diminue fortement la concentration en espèces radicalaires lors de l’irradiation.

Variation de l’intensité du signal RPE avec le temps d’irradiation des différents absorbeurs UV dans la finition (Finition d’intérieur) AF 5350

Cas du bois de sapin

53

Variation de l’intensité du signal RPE avec le temps d’irradiation des différents absorbeurs UV dans la finition AF 5350 :

Système I0 Istat

(ua)(m

n)

(Istat -I0)/I0

Sapin

Sapin témoin

514,8

827,0 38,4 0,6

5% Rhod 19,2 127,1 17,3 5,6

1% Homb 4

39,2 65,6 49,0 0,7

5% Tin 5 46,1 95,3 44,2 1,1

• Les absorbeurs UV n’influent pas la cinétique ( ou )

• Ils influent sur la diminution des radicaux à t0 ou à l’infini (I0 ou Istat)

Paramètres de

modélisation

54

Dispositif expérimental

Appareil Mettler TMA/SDTA 840

• Analyses TMA sur des films libres de finition (6*10*0,15 mm3) en mode tension.

1. Analyses TMA

3. Influence sur les propriétés physico-mécaniques

Méthode :

• Charge dynamique : 0,1 à 0,5 N

• Température : 25 à 120°C (10°C/mn)

55

Tg

Détermination du module d’élasticité E (calculée directement par le

logiciel Stare selon les dimensions de l’échantillon :LA

LFE

0

Détermination de la Tg

Note : Les résultats sont les moyennes au moins 3 échantillons

56

Système de finition

E0 (MPa)Avant

vieillissement

E après 504 h de vieillissement

humide

E504/E0

Finition seule 41 91 2

5% Rhod 30 60 2

1% Homb 3 32 75 2

1% Homb 4 40 113 3

2% Rhod+ 2% Tin 5

3 67 22

3% Tin 1 3 22 7

5% Tin 5 3 40 13

Module d’Young E des films de finition d’extérieur (SC 2321/85) avant et après 504h de vieillissement

• Fort module d’élasticité pour les absorbeurs inorganiques avant vieillissement

• Le vieillissement provoque une augmentation du module + importante pour les absorbeurs UV organiques

Mauvaise flexibilité des films (la finition n’est pas capable de suivre les variations dimensionnelles du bois).

57

SC 2321/85 seule

8

10

12

14

16

18

20 40 60 80 100Temperature (°C)

Elo

ng

atio

n (

10

00

*µm

) Etat vitreux Transition Etat caoutchouteux

Tg

Les différents états d’un film de finition suivant la valeur de la Tg

• Si Tg > T utilisation film dans l’état vitreux peu flexible• Si Tg < T utilisation film dans l’état caoutchouteux élastique

58

0 100 200 300 400 500

50

55

60

65

70

75

80

Tg

(°C

)

Durée de vieillissement avec humidité (h)

SC 2321/85 seule 2,5% Rhod 5% Rhod 5% Tin 5 3% Tin 1 2% Rhod+2% Tin 5 1% Homb 3 1% Homb 4

Variation de la Tg pour la finition d’extérieur SC 2321/85 en vieillissement avec humidité

• La Tg des films de finition contenant les absorbeurs UV inorganiques est plus forte que celle des films contenant les absorbeurs organiques

Tg très forte >> T utilisation état vitreux des films

59

0 100 200 300 40020

30

40

50

60

70

80

90

Tg

(°C

)


AF 5350 seule 2,5% Rhod 5% Rhod 5% Tin 5 3% Tin 1 2% Rhod+2% Tin 5 1% Homb 3 1% Homb 4 1% RNE

Variation de la Tg pour la finition d’intérieur

AF 5350 (d’intérieur) durant l’exposition UV

• Mêmes résultats que pour la finition SC 2321/85

60

Dispositif expérimental

Appareil des tests mécaniques

Analyses mécaniques des films libres de finition en mode traction

2. Tests mécaniques

61

Finition Absorbeur UV Résistance à la traction

(MPa)

Déformation à la rupture (%)

AF 5350

Finition seule 6 197

5% Rhod 7 182

3% Tin 1 7 225

5% Tin 5 3 224

2% Rhod+2% Tin 5

7 192

AF 7240 Finition seule 5 99

5% Rhod 4 140

3% Tin 1 5 148

5% Tin 5 6 139

2% Rhod+2% Tin 5

4 104

Comparaison de l’influence des absorbeurs UV sur le comportement mécanique des films de finition

• Avec les absorbeurs UV organiques, les films de finition sont plus flexibles (déformation à la rupture + importante)

62

En conditions extérieures (déformation du bois) :

Films peu flexiblesCorrélation avec l’apparition des craquelures en vieillissement

extérieur

Les absorbeurs UV

inorganiques

• Forts modules d’élasticité• Tg > T utilisation film dans l’état vitreux • Faible déformation à la rupture

63



Sommaire

Introduction






Conclusions-questions sans réponse et perspectives

64

• Malgré des qualités optiques et non photocatalytiques satisfaisantes, le RNE ne présente pas une photostabilisation significative du substrat bois

Les qualités optiques et non photocatalytiques sont nécessaires MAIS

Pas suffisantes pour obtenir un bon absorbeur UV inorganique

(qualité de la dispersion, réactions absorbeur UV-résine-bois…) ?

• Les performances de photostabilisation (en exposition UV seule) sont bien corrélées avec les capacités d’absorption de la lumière UV par les absorbeurs UV et la limitation des phénomènes radicalaires (cas du bois de sapin).

• Sur le bois de chêne, la situation est un peu différente : réactions absorbeur UV-résine-tannins possibles ?

Conclusions

65

Les absorbeurs UV inorganiques font augmenter la Tg au cours du vieillissement, les organiques la font diminuer (plastification) :

Une des causes probables de l’apparition des craquelures en vieillissement humide ?

• Les absorbeurs UV inorganiques peuvent améliorer la stabilité de couleur, surtout en exposition UV seule (cas de l’Hombitec),

Mais,

Contrairement aux absorbeurs UV organiques, n’empêchent pas l’apparition des craquelures en vieillissement avec humidité.

• La Tg de la finition extérieure commerciale testée paraît trop élevée pour assurer une flexibilité satisfaisante des films dans des conditions normales d’utilisation.

66

• D’autres composés inorganiques sont en cours de tests (un produit expérimental synthétisé par ICMCB semble prometteur)

• Tenir compte des avantages secondaires des absorbeurs UV inorganiques

- moindre toxicité,

- pour les films de finition : dureté, résistance à la rayure, scratch…

Perspectives

• Eliminer les problèmes d’interaction absorbeur UV-bois-vernis-type de vieillissement (vernis spécifiques, utilisation spécifique…)

• Maîtriser la nanodispersion (dispersion stable, pas de réagglomération…)

• Vérifier la répartition des nanoparticules à la surface du bois et en cours du vieillissement (microscopie…)

67Merci pour votre attention

1 Foued Aloui Laboratoire dEtudes et de Recherches sur le Matériau Bois.

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