Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
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COMPOSITION DE DEMOULAGE
L'invention concerne une composition pour le démoulage, notamment utile
pour la fabrication de pièces moulées en matériau à prise hydraulique comme le
béton.
Lors de la fabrication de pièces par moulage, il est important de maîtriser
l'étape de démoulage afin d'obtenir un aspect de surface intact et homogène et
de réduire les non conformités. En particulier, les compositions à prise
hydraulique comme le béton ont tendance à réagir avec la surface du moule. Ces
io réactions tendent à diminuer la qualité de la pièce moulée et la durée de
vie du
moule.
Afin de remédier à cette difficulté, il est connu d'enduire le moule avec une
composition dite de décoffrage ou de démoulage. Pour le démoulage de pièces
en matériaux à prise hydraulique, on peut utiliser des huiles de démoulage. Le
film d'huile ainsi déposé sur les parois du moule permet d'éviter un contact
direct
entre la composition à prise hydraulique et la surface du moule, protégeant
ainsi
ladite surface du moule.
Cependant, les huiles de démoulage connues présentent encore certains
inconvénients. Notamment, il reste difficile d'obtenir des pièces ayant un
aspect
2o de surface homogène. On observe notamment l'apparition de petites bulles en
surface et des inhomogénéités de teinte, comme par exemple des traînées
blanchâtres ou des auréoles foncées.
Ainsi, il reste difficile d'obtenir des pièces moulées présentant un aspect et
une teinte d'une homogénéité suffisante pour certaines applications, comme par
exemple pour des parements non recouverts après décoffrage.
La présente invention a donc pour but de proposer une composition de
démoulage de pièces moulées en matériau à prise hydraulique permettant
d'obtenir une pièce moulée présentant un aspect de surface homogène. Elle a
également pour but de proposer une composition de démoulage ne présentant
pas un ou plusieurs des inconvénients mentionnés. Elle a enfin pour but de
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proposer une composition de démoulage conférant un caractère hydrofugé ou
coloré à la pièce moulée.
Afin de faciliter son application, la composition de démoulage remplit par
ailleurs de préférence les exigences suivantes :
- une viscosité autorisant par exemple l'application par pulvérisation ;
- un bon étalement sur la surface du moule ; et
- une stabilité suffisante au stockage avant utilisation.
L'invention repose sur la constatation surprenante que l'introduction d'un
sel de calcium dans une huile de démoulage améliore l'aspect de surface des
io pièces moulées tout en conservant les qualités de démoulage.
Sans vouloir être lié par une quelconque théorie, il est supposé que les
difficultés de démoulage sont pour partie dues à la cinétique hétérogène de
formation des hydrates lors de l'hydratation en surface. La présence de sels
de
calcium permet par son action accélératrice de créer une grande quantité de
germes, permettant ainsi de réduire considérablement ces hétérogénéités.
Sur cette base, l'action des sels de calcium se distingue de celle d'autres
produits, tels que les poudres réactives, comme la silice ou certains
polymères
appelés super absorbants organiques.
Ainsi, l'invention vise, selon un premier aspect, une composition de
2o démoulage, destinée à la fabrication de pièces en matériau à prise
hydraulique,
comprenant au moins une huile et au moins un sel de calcium, les borates de
calcium et les sels de calcium d'acides gras étant exclus des sels de calcium
selon l'invention..
De préférence, l'huile est une huile d'origine végétale ou animale.
Particulièrement préférée est une composition dans laquelle l'huile
comprend un ou plusieurs composés choisis parmi les esters d'acides gras, et
notamment les triglycérides d'acides gras, et les esters d'acides gras de
neopentylpolyol.
Le sel de calcium est de préférence choisi parmi le chlorure, le bromure, le
nitrite et le thiocyanate de calcium.
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Avantageusement, la composition comprend 0,1 à 70% en poids de-sel de
calcium. La composition peut être notamment formulée sous forme de solution,
d'émulsion ou de suspension.
La composition de démoulage peut comprendre en outre un ou plusieurs
composés choisis parmi un stabilisant, un dispersant, un tensioactif, un
conservateur, un solvant, un épaississant et un agent de thixotropie,
notamment
un ou plusieurs composés choisis parmi un agent hydrofuge et un pigment.
Elle peut comprendre à titre d'agent hydrofuge notamment des produits à
base de silicones, de silanes, de siloxanes ou des sels métalliques d'acides
gras.
Elle peut comprendre à titre de pigment en particulier un ou plusieurs
oxydes ou hydroxydes inorganiques et tout particulièrement un ou plusieurs
pigments choisis parmi le dioxyde de titane, les oxydes de fer, de cobalt ou
de
chrome.
Selon un autre aspect, l'invention vise un procédé de préparation de
pièces moulées en matériau à prise hydraulique, comprenant l'étape consistant
à:
- enduire les parois d'un moule approprié avec la composition selon
l'invention ;
- introduire la composition à prise hydraulique fraîchement préparée ; et
- retirer la pièce du moule après durcissement et éventuellement cure de la
composition.
De préférence, l'enduction du moule est réalisée par pulvérisation.
Selon un troisième aspect, l'invention vise une pièce moulée susceptible
d'être obtenue par le procédé ci-dessus, notamment dans laquelle la
composition
à prise hydraulique est une composition à base de ciment, notamment un béton.
La composition de démoulage selon l'invention comprend au moins un sel
de calcium.
On entend par le terme sel de calcium couvrir les composés
comportant au moins un ion de calcium et au moins un contre-ion inorganique ou
organique. Particulièrement visés sont les halogénures de calcium comme le
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chlorure, le bromure ; le thiocyanate de calcium, l'hydroxyde de calcium, les
sels
d'ions azotés comme le nitrate, nitrite ou nitrure de calcium, les sels d'ions
soufrés comme le sulfate, le sulfite, le bisuifite de calcium, ou encore les
sels
d'acides carboxyliques ou hydroxycarboxyliques tels que les lactates. Parmi
ces
s sels, le chlorure, le bromure, le nitrite et le thiocyanate de calcium sont
préférés,
et en particulier le nitrite de calcium.
Sont exclus de cette définition les borates de calcium, ainsi que les sels de
calcium d'acides gras.
La concentration en sel de calcium peut varier largement en fonction de la
lo formulation sans affecter notablement le résultat.
Généralement, une concentration faible de sels de calcium, de l'ordre de
0,1 % en poids par rapport au poids de la composition de démoulage est
suffisante pour améliorer l'aspect de surface des pièces moulées. La limite
supérieure de la concentration en sel de calcium est dictée, en fonction de la
15 formulation choisie, essentiellement par leur solubilité et/ou des
considérations
d'économie, étant donné qu'on n'observe généralement plus d'amélioration
au-delà d'une concentration d'environ 70% en poids de sel de calcium par
rapport à la composition de démoulage finale. Aussi, la composition contiendra
en général 0,1 à 70% en poids de sel de calcium anhydre.
20 La composition de démoulage selon l'invention comprend par ailleurs au
moins une huile. Afin d'optimiser ses propriétés, la composition comprend en
règle général un mélange de différentes huiles.
On entend par le terme huile une matière essentiellement
hydrocarbonée liquide à température ambiante et non miscible avec l'eau.
25 Les huiles permettent de réduire le coefficient de frottement et facilitent
de
ce fait le démoulage. Parmi ces huiles, on distingue notamment les huiles
minérales, animales et végétales. Dans la composition selon l'invention,
toutes
les huiles peuvent être en principe utilisées.
Cependant, les huiles animales ou végétales sont préférées. En effet, elles
30 sont plus polaires et on constate que les pièces moulées présentent un
aspect de
surface plus homogène, notamment une diminution de l'apparition de bulles. En
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outre, les huiles minérales sont soumises à une réglementation stricte au
niveau
de leur décharge.
Les huiles végétales sont tout particulièrement préférées. En effet,
celles-ci contiennent des fonctions qui sont susceptibles d'être saponifiées
en
5 milieu alcalin pour donner un alcool et sel d'acide de calcium, et
permettent ainsi
un bon transfert des additifs à la surface de la pièce à prise hydraulique.
Particulièrement préférées sont les huiles d'origine végétale comportant
une proportion élevée d'esters, comme les triglycérides d'acides gras, les
esters
d'acides gras ou les esters complexes comme des esters d'acides gras de
io neopentylpolyol.
Tout particulièrement préférées sont des huiles de démoulage végétales
disponibles dans le commerce telles que Rhéofinish 201 de Degussa, Decobio
VGI 200 de Pieri ou Chryso Dem Eco 2 de Chryso.
La composition peut être formulée sous forme monophasique, diphasique
ou encore multiphasique. Elle peut notamment se présenter sous forme de
solution, d'émulsion simple ou complexe, de gel, ou encore de suspension.
Selon la formulation choisie, la composition peut comprendre en outre un
ou plusieurs adjuvants de formulation, tels que notamment des stabilisants,
dispersants, tensioactifs, conservateurs, solvants, épaississants et agent de
thixotropie
Selon un mode de réalisation de l'invention, la composition de démoulage
comprend en outre des agents hydrofuges et/ou des pigments afin d'améliorer
les propriétés et l'aspect de surface des pièces moulées.
Parmi les agents hydrofuges, on peut mentionner des produits, solides ou
liquides, à base de silicones (p.ex. Masterseal 530 de chez Degussa, Aerosil
R972 de chez Degussa), des produits à base de silanes et/ou siloxanes (p.ex.
Rhéomix 791 de chez Degussa, Silicone Z6688 de Dow Corning), ou encore des
sels métalliques d'acides gras.
Parmi les pigments, on peut citer en particulier les pigments inorganiques
tels
3o que notamment les oxydes ou hydroxydes de métaux tels que le fer, de
chrome,
de titane, de cobalt, d'aluminium ou de manganèse, leurs mélanges et composés
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mixtes, ainsi que le noir de carbone. On utilisera de préférence le dioxyde de
titane et/ou les oxydes de fer, cobalt ou chrome. Ces pigments inorganiques et
leurs mélanges sont connus en soi et commercialisés notamment par la société
Chryso, France. On constate que les sels de calcium permettent en outre de
compatibiliser les pigments minéraux avec la surface.
Le dioxyde de titane, en vertu de ses propriétés photocatalytiques, peut
également être utilisé comme agent de dépollution.
Le matériau à prise hydraulique peut être teinté également à l'aide de
lo pigments organiques comme par exemple le catéchol ou le bleu de
bromothymol.
On choisira cependant préférentiellement des pigments inorganiques.
Ces pigments peuvent être ajoutés en des quantités variables, mais
généralement dans la plage de 2 à 70 %, de préférence 5 à 40 % en poids par
rapport à la composition finale.
is La composition de démoulage est en principe de fabrication aisée.
Etant donné que le sel de calcium est généralement peu soluble dans
l'huile, on l'introduit de préférence sous forme de solution, notamment de
solution
aqueuse.
Les deux phases peuvent être mélangées de manière connue en soi, par
2o exemple dans un mélangeur approprié, et on obtient une émulsion plus ou
moins
stable. Selon les proportions respectives des deux phases, la phase huileuse
constitue la phase continue (émulsion E/H) ou la phase dispersée (émulsion
H/E). Dans certains cas, on peut aboutir à des formulations différentes, comme
des gels.
25 Les formulations sous forme d'émulsion sont de préférence instables sous
cisaillement. En effet, on constate que la séparation rapide des phases en
cours
d'application engendre une chute de la viscosité, laquelle facilite une
application
homogène.
Il est également possible d'envisager l'introduction de sels de calcium
3o directement sous forme solide, avec ou sans solvant, par exemple dans le
cadre
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d'une formulation en suspension. Dans ce cas, il est généralement préféré que
le
sel se trouve finement divisé.
Selon un autre aspect, l'invention vise un procédé de préparation de
pièces moulées en matériau à prise hydraulique, comprenant l'étape consistant
à:
- enduire les parois d'un moule approprié avec la composition décrite ;
- introduire la composition à prise hydraulique fraîchement préparée ; et
- retirer la pièce du moule après durcissement et éventuellement cure de la
composition.
L'enduction du moule avec la composition de démoulage peut être réalisée
par des moyens connus en soi, par exemple par application au pinceau, au
chiffon, ou rouleau, par trempage ou encore par pulvérisation, ce dernier mode
d'application étant préféré.
La quantité de composition à appliquer est choisie de manière à être
suffisante pour former un film continu sur l'ensemble de la surface du moule
destinée à être en contact avec la composition à prise hydraulique.
L'épaisseur
du film d'huile formé est généralement de l'ordre de 1 à 15 micromètres.
Ainsi, la quantité de composition dépend de sa viscosité et donc de sa
formulation. Le matériau et la topologie du moule peuvent également être des
facteurs à considérer.
A titre indicatif, il est généralement suffisant d'appliquer 5 à 15 g/m2 d'une
composition ayant une viscosité d'environ 50 mPa.s sur un moule métallique. La
quantité appliquée sera plus importante sur des moules absorbants, par exemple
en bois, ou pour une formulation de viscosité plus élevée.
La composition de démoulage est efficace sur des moules de matériaux
différents. On peut ainsi citer notamment les moules métalliques, en bois, en
bois
bakélisé ou encore en polymère.
On entend par le terme composition à prise hydraulique désigner des
compositions minérales dont la prise est conditionnée par l'ajout d'eau,
telles que
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des compositions à base de ciment et préférentiellement de ciment Portland,
comme par exemple des mortiers ou des bétons.
Les pièces moulées à partir de moules ainsi traités sont facilement
démoulées et présentent des aspects de surface homogènes. En particulier, on
constate :
- une homogénéité de teinte ;
- une coloration plus durable ;
- une diminution des bulles visibles en surface ; et
- la possibilité de conférer des propriétés hydrofugeantes.
L'utilisation de la composition décrite permet ainsi l'accès à des pièces
moulées d'aspect esthétique compatible avec une application exigeante, par
exemple pour des parements non recouverts après décoffrage.
Aussi, l'invention vise selon un autre aspect les pièces moulées en
composition à prise hydraulique, notamment une composition de ciment telle
qu'un béton, susceptibles d'être obtenues par la mise en oruvre de la
composition décrite.
L'invention sera décrite plus en détail dans les exemples suivants.
EXEMPLES
Dans ce qui suit, sauf indication contraire, tous les pourcentages
s'entendent en poids par rapport au poids de la composition finale.
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EXEMPLE 1
Composition de démoulage
Dans un récipient approprié, on introduit 30 parties en poids d'huile de
démoulage végétale (CHRYSO Dem ECO 2) puis on laisse couler 70 parties en
poids d'une solution aqueuse de chlorure de calcium (à 75 g/L). On mélange les
deux phases avec un mélangeur Ultra-Turrax et on obtient une émulsion dont la
stabilité est réduite.
EXEMPLE 2
Composition de démoulage
Dans un récipient approprié, on introduit 30 parties en poids d'huile de
démoulage végétale (CHRYSO Dem ECO2) puis on laisse couler 70 parties en
poids d'une solution aqueuse de thiocyanate de calcium (à 138,9 g/1). On
mélange les deux phases avec un mélangeur Ultra-Turrax et on obtient un gel
qui
se déphase en une heure.
EXEMPLE 3
Composition de démoulage hydrofugeante
Dans un récipient approprié, on introduit 30 parties en poids d'huile de
2o démoulage végétale (CHRYSO Dem ECO2) puis on laisse couler 35 parties en
poids d'une solution aqueuse de chlorure de calcium (à 75 g/L) et 35 parties
en
poids d'une émulsion d'agent anti-efflorescence, hydrofugeante (Rheomix 791 de
Degussa). On mélange les 3 phases avec le mélangeur Ultra-Turrax et on obtient
un mélange stable plusieurs heures.
EXEMPLE 4
Composition de démoulage pigmentée
Dans un récipient approprié, on introduit 50 parties en poids d'huile de
démoulage végétale (CHRYSO Dem ECO2) puis on introduit 14,20 parties en
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poids de chlorure de calcium, 12,28 parties en poids d'oxyde de fer (Bayferrox
110 de chez Bayer) et 4,17 parties en poids de dispersant (CHRYSO Fluid
Premia 180) et 19,35 parties en poids d'eau distillée. On mélange les phases
avec un mélangeur Ultra-Turrax et on obtient un mélange stable plusieurs
heures
5
EXEMPLE 5
Composition de démoulage pigmentée
Dans un récipient approprié, on introduit 50 parties en poids d'huile de
démoulage végétale (CHRYSO Dem ECO2) puis on introduit 10,77 parties en
io poids de chlorure de calcium, 24,56 parties en poids de Ti02 (Aeroxide P25
de
Degussa) et 14,67 parties en poids d'eau distillée. On mélange les phases avec
un mélangeur Ultra-Turrax et on obtient une dispersion stable plusieurs
heures.
EXEMPLE 6
Composition de démoulage hydrofugeante et pigmentée
Dans un récipient approprié, on introduit 50 parties en poids d'huile de
démoulage végétale (CHRYSO Dem ECO2) puis on introduit 16 parties en poids
de chlorure de calcium, 12 parties en poids de Ti02 (Aeroxide P25 de Degussa)
et enfin 22 parties en poids d'une émulsion d'agent anti-efflorescence,
2o hydrofugeante (Rheomix 791 de chez Degussa). On mélange les phases avec un
mélangeur Ultra-Turrax et on obtient un mélange stable plusieurs heures.
Le comportement au démoulage des compositions préparées selon les
exemples 1 à 6 a été évalué pour des compositions de mortiers de la manière
suivante.
Une quantité appropriée de composition de démoulage a été appliquée sur
des moules métalliques à l'aide d'un chiffon. Après séchage, une composition
de
mortier préparée à partir des composants détaillés dans le tableau 1 a été
introduite dans le moule. La pièce a été ensuite démoulée après durcissement
de
la composition.
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Tableau 1: Composition du mortier d'essai
Composants Masse [g]
Ciment du Havre 540,0
Sable de Mondragon 1350,0
Eau totale 297,0
Adjuvant (Glénium 27 de Degussa) en 0,756
matière sèche / poids du ciment
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L'efficacité de la composition de démoulage a été appréciée au niveau de
la facilité d'application, de la facilité de démoulage, de l'aspect de surface
de la
pièce moulée, de la présence de défauts de surface et de l'aspect de surface
du
moule. Les résultats sont résumés dans le tableau 2 ci-après.
s Les résultats sont comparés à ceux obtenus avec une huile de démoulage
témoin (CHRYSO Dem ECO2) et évalués comme suit :
(+) meilleur
(o) équivalent
(-) Moins bon
Tableau 2: Evaluation des compositions de démoulage
Exemple application démoulage aspect défauts de aspect
pièce surface moule
1 (o) (+) (+) (+) (+)
2 (0) (+) (+) (+) (+)
3 (o) (o) (+) (+) (+)
4 (0) (+) (+) (+) (0)
5 (0) (+) (+) (+) (0)
On constate dans tous les cas une amélioration de l'aspect de surface des
pièces et une diminution des défauts de surface tels que les bulles de
surface.
Par ailleurs, on constate que les pièces présentent une teinte plus homogène.
D'autre part, l'application de l'huile de démoulage reste inchangée par
rapport à une huile classique, et les mortiers réalisés se démoulent aisément.
Enfin, l'aspect des moules après démoulage est amélioré (moins de
poussiérage).
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Le comportement au démoulage des compositions préparées selon les
exemples 1, 3, 5, 6 a été évalué de la même façon pour des compositions de
béton de type B25 préparé à partir des composants indiqués dans le tableau 3
ci-
après.
Tableau 3: Composition du béton d'essai de type B25
Composants Masse (Kg/m3) - d=2,36
Ciment de Val d'Azergues CEM I RPMES 280,0
Bétocarb P2 120,0
0/5 mm Saint Bonnet 755,0
5/10 mm Saint Bonnet 310,0
10/20 mm Saint Bonnet 690,0
Adjuvant (CHRYSO Fluid Optima 203) en 0,48
matière sèche / poids du ciment +
Bétocarb P2
Eau totale 179,9
Tableau 4: Evaluation des compositions de démoulage
Exemple application démoulage aspect défauts de aspect
pièce surface moule
1 (o) (+) (+) (+) (+)
3 (o) (o) (+) (+) (+)
5 (0) (+) (+) (+) (0)
6 (0) (0) (+) (+) (0)
On constate dans tous les cas une amélioration de l'aspect de surface des
io pièces et une diminution des défauts de surface tels que les bulles de
surface.
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Enfin, le comportement au démoulage des compositions préparées selon
les exemples 1, 5, 6 a été évalué de la même façon pour des compositions de
béton fluide préparé à partir des composants indiqués dans le tableau 5 ci-
après.
Tableau 5: Composition du béton d'essai de type béton fluide
Composants Masse (Kg/m3) - d=2,31
Ciment de Val d'azergues CEM I RPMES 302,0
BL 200 201,0
0/5 mm Saint Bonnet 877,0
5/10 mm Saint Bonnet 700,0
Adjuvant (Glénium 27 de Dégussa) en 1,61
matière sèche / poids du ciment + BL 200
Eau totale 220,9
Tableau 6: Evaluation des compositions de démoulage
Exemple application démoulage aspect défauts de aspect
pièce surface moule
1 (o) (+) (+) (+) (+)
5 (0) (+) (+) (+) (0)
6 (0) (0) (+) (+) (0)
On constate dans tous les cas une amélioration de l'aspect de surface des
io pièces et une diminution des défauts de surface tels que les bulles de
surface.
En conclusion, les compositions de démoulage selon l'invention
permettent l'obtention de pièces moulées en matériau à prise hydraulique
présentant un aspect de surface amélioré, notamment en ce qui concerne le
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nombre de défauts de surface. Par ailleurs, ils préservent la qualité du moule
en
minimisant les accrochages.
Enfin, les compositions de démoulage selon l'invention permettent
d'apporter à la surface des pièces moulées une coloration et/ou une
5 hydrofugation stable et homogène.
EXEMPLE 7
Compositions de démoulage photocatalytigues
Dans un récipient approprié, on introduit 79 parties en poids d'huile de
lo démoulage végétale (CHRYSO Dem ECO2), puis on introduit 1 partie en poids
de thiocyanate de calcium, et enfin 20 parties en poids de Ti02 (P90 de
Degussa
ou PC105 de Cristal). On mélange les phases avec un mélangeur Ultra-Turrax et
on obtient un mélange stable plusieurs heures.
L'effet photocatalytique obtenu en surface des pièces démoulées a été
15 évalué pour des compositions de mortiers de la manière suivante.
Une quantité appropriée de composition de démoulage a été appliquée sur
des moules métalliques à l'aide d'un chiffon. Après séchage, une composition
de
mortier préparée à partir des composants détaillés dans le tableau 1 a été
introduite dans le moule. La pièce a ensuite été démoulée après durcissement
de
la composition et placée en cure à température ambiante pendant 18 heures.
Une quantité de colorant rouge (Rhodamine B de Sigma Aldrich) d'environ
1 g a été appliquée à la pipette sur la surface du mortier en plusieurs
endroits. Les
zones d'application du colorant ont été entourées à l'aide d'un feutre. Une
cure
de 3 heures a été réalisée dans une chambre noire afin d'éviter
l'influence
des UV et permettre le séchage du colorant.
Pour déterminer l'effet photocatalytique, les pièces sont soumises à une
irradiation UV, pendant qu'un suivi spectrocolorimétrique, selon le système
L*.a*.b*., du paramètre a* (indice de rouge) en fonction du temps est réalisé
sur
les zones polluées.
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Les résultats sont rassemblés dans la figure 1, qui représente l'évolution
du pourcentage de dégradation de la coloration rouge en fonction du temps,
pour
deux types de Ti02. Les ronds pleins correspondent à l'huile de démoulage
comprenant du P90 de Degussa, et les triangles à l'huile de démoulage
comprenant du P105 de Cristal.
D'après la figure 1, l'utilisation d'huiles de démoulage photocatalytiques
permet d'obtenir une dégradation de la coloration supérieure à 40% au bout de
3
heures d'irradiation UV. Pour un témoin sans Ti02 dans l'huile de démoulage,
la
io dégradation est inexistante.
