Les cires sont utilisées dans le monde automobile pour leur rendu (brillance, profondeur, effet miroir, effet mouillé, chaleur, …) et la protection qu’elles offrent vis-à-vis des agressions extérieures (fientes, insectes/exosquelettes, contaminations atmosphériques, goudron, saleté de la route, sel, pluie acide, oxydation, …)

Généralités 

Le terme de cire fait généralement référence à une substance organique solide qui peut devenir liquide à des températures élevées. La composition chimique des cires est complexe. Elles sont issues principalement du pétrole mais il existe également des cires naturelles : minérales (à base de lignite), végétales ou animales. Une cire automobile ne contient en général pas plus de 15 à 20% de cires naturelles.

Qu’elles soient solides, pâteuses ou liquides n’a pas grand intérêt pour un chimiste. La différence se fait sur les coûts de production, le marketing mais aussi sur la facilité d’application et de buffing, la protection ou le rendu. Les seuls ingrédients qui feront la différence sont la qualité de la cire et son pourcentage de contenu et ses agents (solvant, silicone ou huiles). Les cires en pâte sont des formes plus épaisses (en consistance) des cires liquides. Elles n’ont pas forcément plus de solvants. Les solvants et huiles des cires agissent comme des lubrifiants et aident à l’adhérence en travaillant dans les aspérités de la surface traitée.

Toutes les cires naturelles ont besoin d’un solvant pour être ramollies car dans leur état naturel elles peuvent être aussi solides que du béton. Les molécules des cires de carnauba ont des liaisons moléculaires fermées mais elles sont liées entre elles pour protéger la surface. Les cires polymères ont des liaisons ouvertes pour que les molécules forment des chaines. Elles ont une longévité meilleure que celles à base de carnauba. Une cire au carnauba va cependant offrir une meilleure protection contre les excréments d’oiseaux ou d’insectes qu’une cire aux polymères. Pourcentage de la teneur : la plupart des cires au carnauba annoncent des teneurs de 50% de carnauba. Il s’agit de la teneur en poids et non en volume. 30% de la teneur en volume représente 50% de la teneur en poids.

C’est pourquoi on ne peut jamais connaitre la teneur exacte à moins que le fabriquant stipule clairement si c’est une teneur en poids ou en volume. Le reste est constitué de solvants, de polymères, de silicone, d’huiles, de cire d’abeille, de cire synthétique ou d’autres cires. La couche de cire sur le vernis d’une voiture fait moins de 25 nanomètres (0,025 µm).

Les différentes cires

Les cires naturelles

Cire d’abeille : Elle existe depuis 2000 ans. La cire est secrétée par les abeilles pour construire les alvéoles des ruches. La composition de la cire varie en fonction du lieu géographique et du régime alimentaire des abeilles formant la ruche. Elle comprend typiquement des hydrocarbones, des esters d’alcool acide et des acides carboxyliques.  La fabrication de cire automobile se fait en général en mélangeant une quantité égale de cire d’abeille et d’essence de térébenthine dans laquelle la cire va se dissoudre.

Cire animale : Comme la lanoline (issue de la laine de mouton) et l’ambre gris (produit dans les intestins des cachalots).

Cire de carnauba : C’est la plus connue dans le domaine de l’entretien automobile. Elle est récupérée à partir d’une variété de palmier (Copernicia Prunifera, également appelé « Tree of Life ») qui pousse presque exclusivement au Brésil. Elle se forme sur la feuille des arbres et est récupéré par la coupe et le séchage des feuilles. Elle est caractérisée par sa dureté et son point de fusion élevé, qui sont les plus élevés des cires naturelles.

Source Swissvax

Le « Copernica Prunifera » est un palmier qui vit dans le nord du Brésil.
Pour la protection contre l’évaporation, ce palmier sécrète de la cire de Carnauba pure sur ses feuilles en éventail, larges de 2 mètres.
Cette cire se récolte sur la surface supérieure de ses feuilles.
La cire rare de Carnauba « Grade One » est la cire naturelle, transparente, la plus chère et la plus dure au monde.
Le dégré de brillance croît parrallèlement avec la teneur en cire Carnauba de la formulation.
Les cires pour automobiles usuelles contiennent 3% à 5% en volume de cire Carnauba.
Les cires Swissvax en contiennent entre 30% et 60% en volume.

Cire de candelilla :  Elle est récoltée dans des arbustes cultivés au Mexique et dans l’état du Texas.

Cire d’Ouricury : Cette cire est obtenue à partir des feuilles d’un autre palmier brésilien.

Cire de Jojoba : Elle est extraite des graines de la plante de Jojoba qui pousse au Costa Rica, en Israël, au Mexique et aux Etats-Unis.

Cire Montan :  Elle provient d’une extraction (par solvant) de lignite. La plupart de ces cires naturelles se caractérise par le degré de difficulté requis pour les récolter et les purifier, contrairement aux cires provenant de l’industrie pétrochimique (paraffine, microcristalline).

Les cires synthétiques

Elles sont apparues il y a une cinquantaine d’années et sont basées sur une résine polymère, acrylique ou silicone. Elles ont des propriétés différentes d’un fabriquant à un autre. Elles se distinguent par leur rendu, leur longévité, la protection qu’elles offrent et qui sont fonction des molécules utilisées. Elles sont appelées sealants (mastics). Leur intérêt provient de leur facilité et de leur coût de fabrication comparés à ceux des cires naturelles.

Composants basiques d’une cire

La composition d’une cire ou d’un sealant, bien que plus complexe que d’autres produits, reste basique pour un chimiste. Les facteurs pris en compte dans la formulation sont la facilité d’application et d’essuyage (le buffing), la capacité à nettoyer ou remplir (si nécessaire), la profondeur, la brillance, la durabilité, la résistance (pluie, détergents, lavages), la tenue dans le temps . . . Souvent une caractéristique est mise en avant par rapport aux autres. La meilleure cire (ou sealant) sera celle (celui) qui regroupe le plus de ces caractéristiques.

Les principaux composants sont

Solvants ou huiles : utilisés pour nettoyer chimiquement, adhérer à la surface, travailler le produit et l’étaler.

Emulsifiants : (huiles ou eau) pour stabiliser le produit et le rendre facile à utiliser.
Fins abrasifs : pour offrir un nettoyage doux et aider la cire à sécher pour faciliter l’essuyage.

Tensioactifs : (surfactant) pour réduire la tension de surface des liquides.
Silicones : pour modifier certaines caractéristiques (brillance, lubrification).
Coloration : purement marketing.
Parfum : marketing mais pourquoi ne pas travailler avec une bonne odeur.
Polymères : la plupart des cires contient des résines de polymères pour améliorer leur longévité.

Les sealants (polymères)

Polymères et polymérisation

Un polymère est un composé chimique dont la structure est une répétition de la même unité structurelle, appelée monomère. Il s’agit d’une macromolécule qui est formée d’une répétition de ces monomères connectés entre eux par des liaisons chimiques covalentes. On pense tout de suite au plastique mais le terme désigne une large classe de matériaux naturels et synthétiques. La polymérisation consiste en la formation de chaines de monomères pour faire un polymère.  La nature et l’arrangement relatif des monomères qui forment le polymère influence les propriétés du polymère. Il y a de nombreuses formulations de polymères (environ 30 000). Les sealants se distinguent entre eux par le type de polymères chimiquement créés et par l’émulsion utilisée dans le produit. La structure moléculaire de tous les polymères est basée sur une chaine d’atome de carbone.

Qu’est-ce qu’un sealant polymère

Un sealant polymère est donc une cire non-organique créée à partir de polymères pour sceller la peinture grâce à une fine barrière. Les polymères ont une très bonne durabilité, offrent un brillant lumineux mais argenté et plat. Ce sont de bon compromis comme cire du fait de leur longévité, mais ils n’ont pas les propriétés des cires de carnauba (chaleur et profondeur). Ceci est inhérent à leur structure moléculaire covalente : ils ne peuvent mimer les propriétés d’une cire au carnauba. S’ils sont mal conçus, les sealants polymères peuvent se fissurer, jaunir ou fausser l’optique de la surface peinte. La plupart des sealants polymères de bonne qualité contiennent des amines ainsi qu’un mélange de résine et un faible pourcentage de cire. Ils se distinguent entre eux par le type de polymères chimiquement créés et les composants utilisés dans l’émulsion suspendant les polymères. Les polymères utilisés dans les sealants ont besoin d’une surface peinte pour former un lien moléculaire. Ils se fixent mal sur une surface métallique. Un vernis a une surface poreuse, ce qui leur permet de s’attacher très bien et d’offrir la protection attendue. Les sealants ont pris leur essor avec l’industrie chimique dans les années 30. Les sealants polymères les plus communs incluent des silicones, des acryliques, des uréthanes, des butyles et d’autres types de polymères.

Les différents types de sealants polymères

Sealants polymères : Ce sont des molécules à liaisons ouvertes qui se joignent entre elles pour former un maillage de forme allongée qui a pour effet de refléter la lumière à cause de sa surface plate. Comme ils sont très transparents, ils transmettent fidèlement la couleur de la surface mais ils ont très peu de profondeur, résultant de ce qui est perçu comme une lueur plate et très brillante (comme celle de l’argenterie). La longévité est due au type de polymère utilisé (souvent du polymère amino-fonctionnel) dans leurs formulations.

Sealants acryliques polymères : Ils sont plus communément appelés sealants acryliques. Les polyacrylates sont un groupe de polymères. Ils sont généralement considérés comme des plastiques, réputés pour leur transparence. Les monomères acrylates qui composent les polymères peuvent être des acides acryliques, de l’acrylate de butyle, des di-ethylhexyl acrylate ou de l’acrylate de méthyle.Ces produits contiennent de l’acide polyéthylène-acrylique qui provoque des gravures dans la peinture et qui permet une liaison modifiée avec la surface peinte. Ceci permet d’augmenter la durabilité par rapport à un produit à base de polyéthylène.
Zaino et Duragloss sont des exemples de polymères qui produisent un éclat clair et brillant. Klasse ou Werkstatt sont des sealants acryliques qui essaient de produire une lueur liquide.

Nanotechnologie : Elle s’applique habituellement aux polymères qui ont un lien monoculaire étroit avec la surface ondulée de la plupart des substrats car ces derniers présentent tous des micro-fissures. Ces micro-fissures permettent à la nanotechnologie de former un lien très sécurisé avec la surface, favorisant la durabilité.

Cross-linking : Il a besoin d’une surface poreuse pour se lier. Les polymères adhèrent d’abord par la tension de surface puis après évaporation du solvant ou de l’huile. Les polymères se lient entre eux (polymères réticulés) pour former une liaison moléculaire covalente à la surface. Le cross-linking chimique tend à augmenter la force et la ténacité (aux solvants, ou autres produits chimiques) et consiste à la formation de liaisons entre les chaines (semblable a un maillage).

Application

Les polymères ont besoin normalement de 24 heures pour se lier à la carrosserie. Temps nécessaire avant d’appliquer à nouveau un produit si la température ambiante est en dessous de 21°C et 6 heures si elle est au dessus de 21°C. Tous les sealants polymères demandent un temps de pose avant que vous puissiez passez une nouvelle couche en obtenant de bons résultats. Le temps que met un polymère pour former ses liaisons monoculaires et/ou le temps d’attente pour appliquer une couche supplémentaire dépend de nombreux facteurs dont le type et la quantité de solvant utilisé, le type de polymère et des autres composants présents dans l’émulsion où sont suspendus les polymères. Si la polymérisation n’est pas terminée, la durabilité sera médiocre. Après polymérisation, les molécules sont stables et inertes. La présence d’eau ou de graisse empêche la polymérisation et va compromettre la force, la durabilité, le cross-linking et l’adhérence du polymère. Il faut s’assurer que la surface du véhicule ne sera pas exposée à la pluie, l’eau (cela inclut les Quick Detailer) pendant 12 à 24 heures. Pour s’assurer d’une surface optimale (propre, sans huile et que la sous-surface ne contient ni graisse, ni résidus) pour l’accroche des sealants, il faut utiliser un polish sans huiles ou passer de l’alcool isopropylique (également appelé isopropanol ou IPA) ou un cleaner chimique (Zaino AIO, Klasse All-In-One, …) après le polissage ou le passage de la clay. Les sealants polymères résistent à la chaleur, aux détergents et protègent (ou peuvent protéger) des pluies acides, de la pollution présente dans l’air, des excréments d’oiseaux, des UV.  Les polymères sont hydrophobiques : les perles d’eau (beading) sont dues à la haute tension de surface (tensio-actif), l’écoulement (sheeting) est du a la structure moléculaire covalente. Plusieurs couches de sealant vont amener un look plus profond, plus mouillé (jetting), plus brillant. Une cire au carnauba va se fixer sur un polymère mais un polymère au dessus d’une carnauba ne pourra pas faire ses liaisons (à l’exception du Zaino Clear Seal : Z-CS).

5. Les cires au carnauba

5.1. La carnauba

La carnauba est une cire végétale grasse, obtenue à partir de feuilles d’un palmier (Copernicia prunifera) poussant au nord et nord-est du Brésil, le long des berges, des vallées et lagunes où le sol est noir et fertile. Cette cire recouvre les feuilles et est hydrophobe : elle forme une barrière qui est une protection naturelle des feuilles contre les pluies acides, les polluants atmosphériques et les fientes d’oiseaux acides. Elle a une affinité avec l’eau, la capacité à retenir l’huile et a des propriétés de brillance excellentes. La carnauba est la cire naturelle la plus dure, la plus solide et la plus transparente au monde. Elle contient principalement des esters d’acide gras (80-85%), des alcools gras (10-15%), des acides (3-6%) et des hydrocarbones (1-3%).Sa couleur est déterminée par l’âge des feuilles quand elles sont récoltées. Elle va du jaune pâle aussi appelée à tord carnauba blanche (pour des nouvelles feuilles non ouvertes) jusqu’au brun verdâtre appelée carnauba jaune (pour des vieilles feuilles exposées au soleil et aux intempéries). Il y a diverses qualités de carnauba : jaune, Grade One, La jaune pâle (aussi appelée ivoire, blanche ou beige) a la plus grande clarté (elle est très transparente) et représente la plus haute qualité de carnauba disponible. Elle est très prisée pour les concours d’Elégance. La carnauba blanche n’existe pas naturellement. Il s’agit d’un terme marketing pour désigner la pureté (plutôt que beige ou ivoire). Une carnauba blanchie artificiellement a sa composition qui est forcément altérée et donc de moindre qualité. En plus de la couleur, la qualité se distingue aussi selon la région d’origine : Parnahyba, Piaui, Ceara et Bahai.

5.2. Application

La carnauba dans son état naturel ne peut être utilisée comme cire automobile car elle est vendue en bloc solide. C’est pourquoi on utilise des huiles, des solvants, de la cire d’abeille ou des polymères dans les cires pour qu’elles soient utilisables, performantes et durables. La carnauba appliquée sur une surface ne vas pas adhérer d’elle-même, ni former des liaisons moléculaires (à la façon des polymères). Les solvants et les huiles miscibles sont ajoutés pour qu’elle puisse se répandre uniformément sur la surface. Les cires naturelles adhèrent initialement par la tension de surface. Le processus d’adhérence se fait ensuite grâce aux éléments ajoutés (solvants et/ou huiles) dans les pores et le relief microscopique de la surface en créant ainsi un ancrage mécanique. La carnauba est intrinsèquement hydroscopique quand elle est exposée à l’eau : la cire gonfle et ferme ses pores. Ce qui entraine une tension de surface et provoque le perlage de l’eau (beading) et son écoulement (sheeting). L’application d’une cire peut demander deux étapes car associée à deux produits : une huile nettoyante (appelée cleaner ou pre-wax) et la cire. Le cleaner redonne les huiles perdues à la peinture, enlève la contamination de surface et prépare la surface pour que la cire puisse y adhérer de façon optimale en ouvrant les pores. Les cires peuvent être considérées comme semi-solides jusqu’à ce que les agents (solvants ou huiles) s’évaporent. Ces molécules de cire forment une maille similaire à une boite à œufs sur les molécules de peintures (qui sont plus petites), ce qui leur donne une profondeur optique. A cause de cette forme particulière, la lumière reflétée est un peu déformée et produit le « jetting » aussi appelée effet mouillé (wet look). Ces propriétés de la carnauba créent un brillant riche avec une très grande profondeur et l’illusion d’une surface mouillée. Plus la qualité et le volume de carnauba sont importants dans la cire et plus cet effet sera prononcé.

Application à la main

Zymöl et Swissvax ne conseillent pas l’utilisation d’un applicateur avec leur cire « Premium » afin d’obtenir le meilleur rendu. Ils utilisent des huiles naturelles à la place des solvants. En mettant la cire avec un applicateur, celui-ci absorberait une partie de ces huiles et cela serait préjudiciable sur l’effet esthétique. La principale raison de l’utilisation d’un applicateur est d’éviter d’attendre trois heures pour essuyer la surface une seconde fois afin d’enlever l’excès d’huiles. L’application à la main est une étape importante et utile pour ramollir la cire et pour l’étaler parcimonieusement. Certaines cires « Premium » ont dans leur état latent des enzymes (c’est le cas des cires Zymöl avec la propolis) qui par le transfert de chaleur provenant des mains vont agir comme un catalyseur pour transformer le produit en cire prête a l’application. Il faut de la patience car cela demande beaucoup de temps mais le résultat en vaut la peine.

Alternative : utilisez des gants en latex : ils sont efficaces car le latex ne raye pas et va prévenir la cire de souiller vos mains.
Ils empêchent également de marquer le vernis avec des paumes rugueuses ou avec les ongles. Il faut mettre une petite quantité dans la paume de la main et la chauffer pour la faire fondre et activer la cire de carnauba. Avec les mains, appliquer doucement la cire dans un mouvement léger et d’une seule direction sur une surface de 20 à 25 cm² en suivant les lignes de la voiture. Essuyer après quelques minutes puis attendre trois à quatre heures (au soleil) pour que les huiles soient parties et essuyer doucement une nouvelle fois pour parfaire le brillant. L’application d’une cire Swissvax se fait sur toute la voiture avant de passer à l’essuyage alors que l’application et l’essuyage d’une cire Zymöl se fait panneau par panneau avec un essuyage immédiat (à cause des enzymes).

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