Décapage de peinture à base de plomb et de zinc par technologie laser
Cette note technique examine l'élimination des peintures au plomb et au zinc par laser. Les deux principales références de cette note technique sont décrites ci-dessous :
- Peinture au plomb : La référence de 1996 [Référence 1] examine l'élimination de peintures au plomb sur des structures en bois de bungalows d'une base aérienne au Texas. La peinture au plomb contient généralement entre 0,2 et 3,4 mg/cm² de plomb, comme l'a déterminé la mesure XRF de différentes parties de la structure. La méthode habituelle pour éliminer la peinture de ces structures en bois est la méthode chimique. Un décapant laser CO₂ a été utilisé pour éliminer la peinture et ses performances ont été comparées en termes d'efficacité et de coût à celles du décapage chimique. Les bungalows de la base aérienne sont illustrés à la figure 1.
Figure 1 : Un bungalow typique dans la base aérienne de Kelly
- Peinture à base de zinc : La référence de 2009 décrit le décapage de peinture à base de zinc d'un réservoir de stockage d'eau à l'aéroport de San Bernardino, en Californie, près de Los Angeles [Référence 2]. La couche de peinture recouvrant le réservoir d'eau contient généralement un apprêt au zinc, recouvert d'une couche de polyuréthane. La méthode habituelle pour décaper cette structure est le sablage, mais dans ce cas précis, un système de nettoyage laser au CO2 a été utilisé. Les performances, en termes de coût et d'efficacité, sont évaluées et comparées à celles du sablage. La figure 2 illustre ce réservoir de stockage d'eau en Californie.
Figure 2 : Réservoir de stockage d'eau avec peinture à base de zinc en Californie
Comparons maintenant les performances du système de nettoyage laser avec la méthode traditionnelle d’élimination de la peinture pour chaque structure.
- Décapage laser vs décapage chimique pour les structures en bois avec peinture au plomb : Dans ce cas, la peinture au plomb est généralement éliminée à l'aide de chlorure de méthylène (CH₂Cl₂), classé cancérigène et polluant atmosphérique toxique en Californie. De plus, il faut tenir compte des effets nocifs des particules de plomb. Ces effets peuvent notamment affecter le système nerveux, le système cardiovasculaire, le cerveau et l'appareil reproducteur, comme le montre la figure 3.
Figure 3 : Dommages corporels causés par l'exposition au plomb [Référence 3]
Au lieu d'utiliser un système laser au CO₂ d'une longueur d'onde de 10,6 µm et d'une puissance de 60 watts, ce système élimine la peinture au plomb sans produits chimiques dangereux. Aucun confinement environnemental ni protection des travailleurs n'est nécessaire. Les déchets issus du décapage laser sont constitués de particules de peinture. Celles-ci sont dirigées vers un tube d'aspiration et passent d'abord par un filtre à particules haute efficacité, puis les gaz passent par un filtre à particules pour éliminer les COV. Seuls de l'hydrogène, de l'oxygène et de l'azote sont rejetés dans l'atmosphère. Le développement d'un système laser plus rapide et plus puissant rend le processus plus économique que la technique traditionnelle de décapage de peinture. La figure 3 illustre l'opération de nettoyage laser.
- Décapage laser ou sablage pour réservoirs d'eau avec peinture à base de zinc : La méthode traditionnelle de décapage de la peinture des réservoirs d'eau, comme mentionné précédemment, est le sablage. Le produit de sablage doit être confiné car il transporte des particules de zinc, une substance dangereuse. Les effets du zinc sur la santé s'étendent du cerveau aux voies respiratoires, en passant par le tractus gastro-intestinal et la prostate, comme le montre la figure 4.
Figure 4 : Effets nocifs du zinc sur le corps humain [Référence 4]
À l'aide d'un prototype portatif de 100 watts, la peinture à base de zinc a été retirée. La lumière est absorbée par les peintures ou autres contaminants, et la puissance de crête élevée provoque une petite explosion de la peinture ou du contaminant, qui est ensuite vaporisé. La lumière n'est pas absorbée par le substrat et le laser peut être réglé pour éliminer les revêtements ou les contaminants un par un. La peinture ou le contaminant est aspiré à travers un système de filtration HEPA (High-Efficiency Particulate Arrestor) lorsqu'il est soufflé de la surface, ce qui le retire du flux d'air et l'air est renvoyé dans l'atmosphère. La figure 5 illustre ce système.
Figure 5 : système laser décapant le revêtement du réservoir d'eau
Ce système est plus rapide, plus propre et plus économique pour enlever la peinture que le sablage.
Bien que les lasers CO2 présentent l'avantage que la peinture polymère absorbe fortement à leur longueur d'onde et présente une faible absorption pour le métal du substrat (dans ce cas, l'aluminium), ils ne sont pas aussi flexibles que les lasers à fibre optique proche infrarouge dont l'intensité peut être soigneusement contrôlée et sont compatibles avec la fibre optique afin de pouvoir atteindre les endroits difficiles d'accès.
Allied Scientific Pro a développé un système de décapage de peinture tel qu'illustré à la figure 6. Le lien sous la figure contient plus d'informations sur ce système.
Figure 6 : Système Laser Blast 100 d'Allied Scientific Pro
Il existe également d'autres technologies concurrentes basées sur les impulsions optiques, basées sur des lampes à décharge de surface [Référence 5]. Cependant, ces lampes produisent un continuum de longueurs d'onde, y compris les UV, qui nécessitent une protection supplémentaire de l'opérateur et utilisent des réflecteurs elliptiques plutôt que des fibres optiques et un scanner laser.
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Références :
- Démonstration de l'élimination de la peinture au plomb sur une structure en bois historique grâce à la technologie laser. Rapport des laboratoires de recherche en génie civil de l'armée américaine, base aérienne de Kelly. 2 août 1996.
- Un appareil de décapage laser portable pour réduire les émissions de COV, de substances toxiques et de particules, Dr. Katy Wolf Institute for Research and Technical Assistance, décembre 2009.
- https://www.sacbee.com/ news / local / health-and-medicine/ article71355742.html
- La toxine essentielle, impact du zinc sur la santé humaine. Laura Plum et al., Revue internationale de recherche environnementale et de santé publique, 7, 2010.
- Élimination de la peinture au plomb par impulsions lumineuses de haute intensité, M. Grapperhaus et R.B. Chaefer, Environ. Sci. Technol, 2006.