Élaboration d'encres biosourcées pour un procédé industriel de décoration de verres de table

Dans un contexte d'évolution de la législation et de la conscience environnementale des consommateurs, Arc International et Ferro visent le remplacement du bisphénol A, une substance considérée comme cancérigène, mais nécessaire à l'élaboration des encres actuellement utilisées pour la décoration industrielle de verres de table. Le projet a pour but la formulation d'une encre alternative issue de ressources biosourcées disponibles commercialement. Elle devra s'approcher de l'encre d'origine en termes de stockage, de compatibilité avec le procédé de décoration par sérigraphie, et de propriétés finales, notamment la résistance à la rayure et au lave-vaisselle. La recherche s'est divisée en deux grands axes : le changement de la méthode de polymérisation avec l'implication de nouveaux produits, et le remplacement des composants des systèmes époxydes/durcisseurs actuels. Un axe mineur concernant l'utilisation de polyhydroxybutyrate (PHB) comme charge de renfort fut également étudié. En dépit de son haut taux de biosourcé, la polymérisation par auto-oxydation d'huiles végétales et de ses dérivés n'a pas aboutie. Lui sont reprochés de trop faibles performances finales, notamment en termes de dureté et de coloration, ainsi que la libération de fumées irritantes. A l'aide de propoxide de zirconium et de composés huileux époxydés, la polymérisation sol-gel a conduit à de meilleures performances, mais n'a cependant pas permis d'atteindre les prérequis de dureté édictés par Arc. De même, dans le cadre de la meilleure formulation faisant intervenir du cardanol époxydé (NC-514), la flexibilité et la coloration sont trop importantes pour que le développement d'une encre soit envisageable. Le remaniement de la composition des systèmes époxydes/durcisseurs constitue la seconde étape des travaux de recherche. Pour la partie époxyde, les huiles végétales époxydées (Vikoflex) n'aboutissent pas à des films exploitables : trop flexibles, liquides quand réticulés avec des amines, générateurs de fumées, rétractation, etc. Leur importante densité de chaines aliphatiques est pointée comme la principale raison de leur flexibilité et de leur manque de réactivité. Une huile phénolique époxydée (NC-514) a en revanche permis d'obtenir des films aux propriétés intéressantes : dureté et bel aspect de surface, en dépit d'une faible résistance à l'eau et aux solvants, ainsi qu'une coloration prononcée. Pour la partie durcisseur, deux gammes biosourcées ont été testées : les dérivés d'acides gras Pripol et Priamine, et les phenalkamines NX-2009 et Lite-2002LP. Pripol et Priamine ont conduit à des films trop flexibles, tandis que les phenalkamine ont permis l'obtention de bonnes duretés. Ces durcisseurs se rejoignent néanmoins sur leur faible résistance à l'eau et aux solvants, et des problèmes de réactivité ont contraint leur abandon. L'étude s'est réorientée vers le dicyandiamide, un durcisseur actuellement utilisé par Ferro, et qui se démarque de par son profil de réactivité atypique et compatible avec la formulation d'encres mono-composant. Enfin, le PHB n'a pas eu les effets bénéfiques escomptés sur les formulations, car en plus de réduire significativement la dureté des films, il augmentait la viscosité des formulations et compliquait leur application. Au final, une formulation alliant NC-514 et dicyandiamide pour un taux de biosourcé de 91.7% a été formulée. Malgré sa résistance chimique moyenne et sa coloration légèrement prononcée, sa dureté et son bel aspect de surface la positionnent comme une alternative viable aux encres actuelles, ce que les futurs tests industriels planifiés par Ferro se chargeront de vérifier.