La couleur du métal
La chimie, la lumière et la méthode s’unissent pour créer l’apparence des composants métalliques.
La couleur est un élément majeur du processus de réflexion d’un concepteur. Elle joue un rôle important dans les décisions esthétiques prises pour la conception de structures et de bâtiments de toutes sortes. Le côté artistique de l’esprit d’un architecte comprend également que la couleur n’est pas aussi simple que le rouge, le bleu, le jaune ou le vert. Il existe d’innombrables variations dans le spectre de couleurs, et il peut être très important d’obtenir la bonne nuance pour une couleur particulière.
Cependant, atteindre la marque avec de la couleur n’est pas aussi facile que d’aller dans la boîte à crayons. Comprendre la technologie et la chimie de la couleur peut aider les concepteurs à s’assurer qu’ils spécifient des composants de construction qui répondent aux besoins esthétiques et de performance de leurs projets.
« La couleur est définie par deux choses : la chimie d’un pigment et le type de lumière qui lui brille dessus », explique Mike Churchill, directeur technique pour Extrusion Coatings avec Valspar à Garland, au Texas. « À l’aide d’une seule source de lumière, une couleur donnée pourrait être associée à plusieurs combinaisons de pigments, mais changez la source de lumière et ces correspondances seront visuellement différentes les unes des autres. C’est ce qu’on appelle une « reproduction métamérique ». Pour les applications extérieures, nous nous dirigeons par défaut vers une source de lumière du jour ou D65 pour la reproduction. « Elle simule le spectre de la lumière visible à midi, ce qui est une distribution approximativement uniforme à toutes les longueurs d’onde visibles. »
Parfois, les correspondances de couleurs soumises à une équipe de conception pour approbation peuvent sembler hors de la marque sous les lumières du bureau. Il est important de noter le type de source de lumière utilisée pour visualiser le panneau revêtu. « Les couleurs sont appariées en utilisant un éclairant ou une source de lumière du jour », déclare Jay Register, chef de projet de groupe du laboratoire Coil Group de Valspar à Garland. « Si notre reproduction de la couleur est alors vue par le client en éclairage fluorescent par rapport à la pastille soumise par le client, les deux couleurs peuvent ne pas sembler aussi proches que le client le souhaite. »
Sur un composant de bâtiment, le pigment lui-même, le substrat et tout revêtement transparent appliqué sur la couleur font une différence dans la façon dont une couleur apparaît à l’œil d’un passé. Le look final est également affecté par la façon dont la peinture est appliquée sur le matériau. Avec des composants métalliques architecturaux, la couleur est généralement appliquée par vaporisation ou recouverte d’un Coil Coatings. Chaque méthode possède ses propres caractéristiques uniques. « En général, l’application du revêtement dépend du composant du bâtiment », dit Register. « Des composants extrudés et des murs-rideaux seront appliqués par vaporisation. Pour les panneaux de toiture et les panneaux latéraux, les revêtements de couleur seront recouverts d’un Coil Coatings. »
Comme les deux approches sont fondamentalement différentes, chacune a ses propres considérations. La vaporisation est généralement appliquée sur les composants déjà formés, tandis que le Coil Coatings est appliqué sur la bobine de métal brut qui est plus tard façonné en panneaux et en pièces. « En application par vaporisation, le revêtement sort de la pointe d’un pistolet et la plupart des applications sont électrostatiques », dit Churchill. « Une charge électrique est donnée à la peinture atomisée et la pièce est mise à la terre, de sorte qu’un champ électrique est établi entre le pistolet et la pièce. La peinture se déplace le long du champ électrique vers cette pièce mise à la terre. L’électricité de la peinture vous permet de peindre les deux côtés de la pièce en vaporisant uniquement sur le devant, car la peinture suivra le champ électrique et s’enroulera autour et couvrira le côté arrière de la pièce. »
« Le Coil Coatings est un processus continu et hautement automatisé pour le revêtement du métal avant la fabrication », explique M. Register. « En un seul processus continu, une bobine d’acier ou d’aluminium pouvant atteindre 182,9 cm (72 po) de largeur et pouvant atteindre des vitesses de 700 pieds à la minute est déroulée et les côtés supérieur et inférieur sont nettoyés, traités chimiquement, apprêtés, durcis au four, revêtus, durcis au four à nouveau, remontés et emballés pour l’expédition. Généralement, le rouleau applicateur tourne dans la direction opposée de la bande et, par conséquent, le processus s’appelle le rouleau de revêtement inversé. Ce processus peut placer un cisaillement important sur le revêtement, mais il permet des niveaux élevés de contrôle de l’épaisseur et de la couleur de la pellicule. »
La différence entre les deux méthodes d’application et leurs plans d’application nécessite une rhéologie différente pour les revêtements lorsqu’ils sont appliqués sur une bobine plutôt que sur une application par vaporisation. La rhéologie est la science du flux et de la déformation. Les phénomènes de flux peuvent être très complexes. L’action simple d’agiter la peinture dans un contenant implique des modèles d’écoulement qui peuvent représenter un défi pour une analyse mathématique exacte.
Dans le Coil Coatings, le plan d’application est horizontal et une contrainte de cisaillement élevée est appliquée sur le revêtement pendant une brève période au point où le rouleau d’application rencontre la bande métallique en mouvement. Le fait de n’avoir qu’un plan d’application horizontal signifie qu’après l’application, le revêtement ne coulera pas ou ne fléchira pas. Grâce à la rhéologie et à l’application des bobines, les pellicules pour bobines ont une apparence légèrement plus uniforme pour la couleur et le lustre et une épaisseur de pellicule sèche plus constante, avec un motif de flux légèrement plus lisse.
Avec un vaporisateur, une contrainte de cisaillement élevée se produit brièvement à la pointe du pistolet où la peinture est atomisée et chargée. Les plans d’application pour la vaporisation peuvent être dans n’importe quelle direction ou angle et sont souvent verticaux. En raison des applications multi-angles, la viscosité des revêtements de vaporisation doit remonter plus haut et plus rapidement après le dégagement de la contrainte de cisaillement afin d’empêcher le revêtement de glisser ou de couler sur les différents angles de la pièce. La rhéologie et l’application par vaporisation signifient que la pièce peut avoir une apparence légèrement moins uniforme pour la couleur et le lustre et un peu plus de variation de l’épaisseur de la pellicule sèche sur la pièce. Le motif d’écoulement sera également légèrement plus irrégulier qu’un Coil Coatings.
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« La couleur est définie par deux choses : la chimie d’un pigment et le type de lumière qui lui brille dessus. »
Le nombre de couches appliquées sur un composant peut varier selon les spécifications du projet. « De nombreux architectes travaillent avec les spécifications de l’AAMA (American Architectural Manufacturers Association), qui n’exigent pas un certain nombre de revêtements », dit Churchill. « Ils fournissent les exigences minimales d’épaisseur totale de la pellicule sèche et d’autres spécifications d’utilisation finale, telles que la rétention du lustre, la cote de craie et la décoloration après une période d’exposition extérieure. Une troisième couche ajoutera une couche de barrière supplémentaire et protégera mieux contre la dégradation par les rayons UV et l’hydrolyse. »
Les pigments utilisés sur les composants du bâtiment doivent faire plus que montrer une couleur, cependant. Elles doivent également être durables aux éléments, ce qui ajoute plus de chimie à l’équation. « Parfois, les architectes demandent une couleur à partir d’un livre d’échantillons, et cela peut être problématique lorsque vous recherchez des garanties de longue durée », explique Churchill. « Pour recouvrir un morceau de papier, vous pouvez essentiellement utiliser le pigment que vous voulez, car il n’y a pas d’exigences de durabilité pour le pigment. Il suffit d’une couleur particulière qui peut être obtenue sur un morceau de papier. Lorsqu’il nous revient, nous n’avons qu’une palette très limitée de pigments qui ont la durabilité requise pour répondre à ces types de garanties. Les systèmes avec lesquels nous travaillons [en vaporisation appliquée et en Coil Coatings] sont essentiellement les mêmes systèmes polymériques — variant uniquement en rhéologie — et au moins les revêtements eux-mêmes ont pratiquement la même durabilité. La légère différence est qu’avec la bobine, vous obtenez une plus grande variation dans les substrats, où avec [composants extrudés par vaporisation] vous n’enduirez que de l’aluminium. »
Il peut être plus facile pour les architectes de trouver une couleur qui complète l’esthétique générale du bâtiment tout en offrant la durabilité et les performances nécessaires s’ils amènent le fabricant de matériaux à la table tôt dans le processus de conception.
« Le choix de la couleur peut être un élément essentiel », dit Register. « Parfois, les exigences de conception sont en conflit les unes avec les autres en termes de couleur et de performance. Il est utile d’avoir une connaissance de ce que le système de revêtement peut et ne peut pas faire lorsqu’il établit ou respecte les spécifications d’un projet donné. »
Par Henry Burke
Metal Mag, Spring
Note de l'éditeur : Cet article a été initialement publié le 26 avril 2014. Valspar a été acquise par The Sherwin-Williams Company le 1er juin 2017.
