Revêtements sans PFAS : peut-on obtenir les mêmes performances ?
Dernière mise à jour : 7 sept.
En bref
Oui, des revêtements sans PFAS peuvent atteindre des performances comparables aux revêtements fluorés pour certaines applications industrielles. Il n’existe cependant pas de substitut universel permettant de remplacer un revêtement contenant des PFAS à performances identiques dans toutes les conditions. [1,2]
Le choix dépend de la fonction recherchée : faible frottement, antiadhérence, résistance à l’usure, protection anticorrosion, résistance chimique ou tenue en température. Parmi les solutions envisageables figurent notamment les revêtements céramiques et hybrides, les silicones et polysiloxanes, certains polymères techniques ainsi que des systèmes composites ou multicouches. [1,2]
La démarche la plus efficace ne consiste donc pas à remplacer un produit par son équivalent sans PFAS, mais à définir les performances nécessaires puis à adapter la technologie, la formulation, le dosage, l’épaisseur, la préparation de surface et le procédé d’application. [2,3] La solution retenue doit ensuite être validée par des essais représentatifs des conditions réelles d’utilisation.
Quelles sont les principales alternatives de revêtements sans PFAS ?
Il n’existe pas de substitut universel aux revêtements fluorés. Plusieurs familles de technologies peuvent être envisagées selon la fonction prioritaire et les conditions d’utilisation. [1,2]
Famille de solutions | Performances recherchées | Points à valider |
Céramiques et hybrides sol-gel | Dureté, résistance à l’usure, tenue thermique, antiadhérence selon formulation | Antiadhérence, adhérence au substrat, flexibilité, durabilité |
Silicones et polysiloxanes | Antiadhérence, hydrophobicité, propriétés de surface, tenue thermique | Usure, contraintes mécaniques, environnement chimique |
Polymères techniques sans PFAS | Résistance mécanique, chimique ou thermique selon la matrice | Température, friction, compatibilité chimique, durée de vie |
Composites et systèmes multicouches | Glissance, usure, corrosion ou combinaison de plusieurs fonctions | Formulation, compatibilité entre couches, épaisseur, vieillissement |
Traitements et revêtements de surface spécifiques | Dureté, usure, corrosion ou modification ciblée des propriétés de surface | Substrat, géométrie, procédé industriel, fonction recherchée |
Ces familles constituent des pistes technologiques et non des équivalents directs aux fluoropolymères. Les performances dépendent de la formulation, du procédé d’application et des conditions réelles d’utilisation. [1,2]
INDEX : Dans cet article
1 Quelles solutions de revêtements sans PFAS peut-on envisager ?
2 Avec ou sans PFAS : quelles différences de performances ?
3 Le véritable enjeu : ne pas remplacer un produit par un autre
4 Comment sélectionner et qualifier une solution sans PFAS ?
5 Deux études de cas : aéronautique et agroalimentaire
6 Quelles questions se poser avant d’engager une transition ?
7 FAQ
1 Quelles solutions de revêtements sans PFAS peut-on envisager ?
Il n’existe pas une technologie unique capable de remplacer l’ensemble des revêtements contenant des PFAS. Plusieurs familles de solutions peuvent en revanche être envisagées en fonction de la propriété recherchée, du substrat et des conditions d’utilisation. [1,2]
Les revêtements céramiques et hybrides de type sol-gel, par exemple, permettent d’obtenir des couches fines présentant une dureté élevée et peuvent offrir des propriétés intéressantes en matière d’usure, de protection de surface, de glissance et de tenue en température. Leur comportement antiadhérent n’est toutefois pas identique à celui d’un fluoropolymère et doit être évalué dans les conditions réelles de fonctionnement. [4,5]
Les silicones et polysiloxanes constituent une autre famille intéressante, notamment lorsque l’on recherche des propriétés hydrophobes, antiadhérentes ou une bonne stabilité thermique. Selon l’application, leur formulation peut être ajustée pour modifier l’énergie de surface, l’adhérence au support ou encore les propriétés mécaniques du revêtement. [1,2]
D’autres voies sont possibles, parmi lesquelles certains polymères techniques, des systèmes composites ou multicouches, des revêtements à forte dureté ou encore des traitements de surface obtenus par plasma. [1,2] Dans certaines applications mécaniques, des matériaux comme le PEEK peuvent également constituer une piste intéressante lorsque la résistance mécanique, chimique ou thermique fait partie des propriétés prioritaires. [3]
La diversité de ces technologies montre surtout qu'il est préférable de ne pas poser la question sous la forme : « Quel est le substitut du PTFE ou du PFA ? » mais plutôt : « Quelles propriétés de mon revêtement dois-je reproduire dans mon application ? »
2 Avec ou sans PFAS : quelles différences de performances ?
Les revêtements fluorés se sont imposés dans de nombreuses applications parce qu’ils combinent plusieurs propriétés difficiles à réunir simultanément : faible coefficient de frottement, faible énergie de surface, antiadhérence, résistance chimique et tenue thermique. [2]
Une solution sans PFAS peut être extrêmement performante sur un ou plusieurs de ces critères sans nécessairement reproduire exactement le même équilibre. [2,6]
C’est un point essentiel lorsqu’on compare les technologies.
Performance recherchée | Fluoropolymères | Céramique / sol-gel | Silicone / polysiloxane | Polymères techniques | Composites |
Faible friction | +++ | + / ++ | + / ++ | variable | ++ / +++ |
Antiadhérence | +++ | ++ | ++ / +++ | variable | ++ |
Usure | ++ | +++ | + | ++ | +++ |
Résistance chimique | +++ | à qualifier | à qualifier | ++ / +++ selon matrice | selon système |
Haute température | +++ | +++ | ++ / +++ | selon polymère | selon matrice |
Corrosion | selon système | ++ / +++ | selon système | ++ | ++ / +++ |
Comparaison qualitative : les performances varient fortement selon les formulations et les conditions d’essai. [1,2,6]
Il est donc difficile de parler de manière générale de performances « meilleures » ou « moins bonnes ».
Une solution sans PFAS peut, par exemple, présenter une dureté ou une résistance à l’abrasion supérieure au système qu’elle remplace tout en offrant une antiadhérence différente. À l’inverse, une excellente performance initiale en glissance n’est pas nécessairement suffisante si elle se dégrade trop rapidement après plusieurs milliers de cycles. [4,5]
Les performances doivent toujours être replacées dans leur contexte d’utilisation.
C’est particulièrement visible avec les revêtements céramiques sol-gel. Des études comparatives ont montré que certains systèmes peuvent présenter des propriétés antiadhérentes intéressantes, mais que les revêtements PTFE conservent généralement un avantage lorsque l’on considère simultanément l’antiadhérence et sa durabilité. [4,5] Cela ne signifie pas que la technologie céramique n’est pas adaptée : cela signifie que son domaine de performance est différent et que son intérêt doit être évalué en fonction de l’application.
Dans quelles applications le remplacement est-il le plus complexe ?
Toutes les applications ne présentent pas le même niveau de difficulté lorsqu’il s’agit de remplacer un revêtement contenant des PFAS.
Lorsque le revêtement n’assure qu’une fonction principale et que les conditions d’utilisation restent modérées, plusieurs technologies sans PFAS peuvent être envisagées. La substitution devient en revanche plus complexe lorsque le système doit combiner plusieurs performances élevées dans des conditions sévères. [2,3]
C’est notamment le cas lorsqu’une même surface doit présenter un très faible coefficient de frottement, résister à l’usure sur un grand nombre de cycles, supporter une température élevée et rester stable au contact d’un environnement chimique agressif. Les fluoropolymères sont historiquement utilisés dans certaines de ces applications précisément parce qu’ils permettent de réunir plusieurs de ces propriétés au sein d’un même système. [2,3]
La difficulté augmente lorsque les contraintes se cumulent
Une technologie sans PFAS peut atteindre une excellente performance sur un critère pris isolément sans nécessairement conserver cette performance lorsque plusieurs contraintes interviennent simultanément.
Un revêtement très dur et résistant à l’abrasion peut, par exemple, ne pas présenter le niveau de glissance recherché. À l’inverse, une surface présentant initialement un faible coefficient de frottement peut perdre progressivement cette propriété sous l’effet de l’usure, de la température ou des cycles de fonctionnement.
La même logique s’applique à la résistance chimique. Une formulation peut présenter un comportement satisfaisant à température ambiante mais devoir être réévaluée lorsque l’exposition au fluide est prolongée, lorsque sa concentration augmente ou lorsque température et contraintes mécaniques se combinent.
Dans ces situations, la performance ne peut pas être évaluée propriété par propriété : c’est le comportement du système dans son environnement réel qui doit être considéré.
Certaines applications nécessitent donc davantage de développement
Les applications tribologiques fortement sollicitées, les pièces exposées simultanément à des températures élevées et à des produits chimiques agressifs, ou encore les systèmes devant conserver leurs propriétés sur une très longue durée peuvent nécessiter plusieurs étapes de formulation, d’essais et d’optimisation. [3]
Le substrat et la géométrie de la pièce peuvent également augmenter la difficulté. Une technologie performante en laboratoire doit encore pouvoir être appliquée avec une épaisseur maîtrisée, adhérer durablement au support et être compatible avec les contraintes dimensionnelles et le procédé industriel.
Le choix d’une alternative peut alors conduire à travailler non seulement sur la chimie du revêtement, mais également sur la préparation de surface, l’adhérence entre le substrat et la couche, la formulation, l’épaisseur, les paramètres d’application ou l’architecture multicouche. [3]
L’objectif n’est pas toujours d’obtenir une équivalence parfaite
Cette difficulté ne signifie pas qu’une alternative sans PFAS est impossible. Elle signifie qu’il faut déterminer précisément quelles performances doivent réellement être reproduites.
Un revêtement fluoré peut présenter une résistance chimique ou thermique très supérieure aux conditions auxquelles la pièce est réellement exposée. Si ces performances ne sont pas nécessaires à l'application, chercher à les reproduire à l'identique peut conduire à écarter des technologies pourtant parfaitement adaptées au cahier des charges.
À l’inverse, lorsqu’une application exploite réellement plusieurs propriétés critiques d’un fluoropolymère simultanément, la substitution nécessitera généralement davantage de développement et de qualification.
Plus les contraintes sont nombreuses, sévères et simultanées, plus la transition vers une solution sans PFAS doit être abordée comme un projet d’ingénierie de surface plutôt que comme une simple substitution de produit.
3 Le véritable enjeu : ne pas remplacer un produit par un autre
Lorsqu’un industriel souhaite faire évoluer un revêtement existant, le premier réflexe peut être de rechercher une référence sans PFAS présentant une fiche technique aussi proche que possible de celle du produit utilisé jusqu’à présent.
Cette approche est séduisante, mais elle peut être trop restrictive.
La performance finale dépend non seulement de la technologie retenue, mais de l’ensemble du système de revêtement et de sa mise en œuvre.
Un changement de technologie peut donc nécessiter de modifier plusieurs de ces paramètres.
Prenons un exemple simple. Si l’objectif principal est de réduire le frottement d’une pièce mécanique, rechercher uniquement le produit présentant le coefficient de frottement le plus faible sur sa fiche technique ne garantit pas nécessairement le meilleur résultat industriel.
Il faut également prendre en compte la pression exercée sur la surface, la vitesse de déplacement, la température, la présence éventuelle d’un lubrifiant, l’état du substrat, les phénomènes d’abrasion et le nombre de cycles attendu.
La meilleure solution sera celle qui conservera le niveau de performance nécessaire dans cet environnement précis et pendant la durée attendue.
Trouver la bonne recette plutôt que le bon produit
La transition vers un revêtement sans PFAS doit être envisagée comme un travail de formulation et d’ingénierie de surface, plutôt que comme la recherche d’un produit de substitution. [2,3]
Une fois les fonctions réellement nécessaires à l’application identifiées, plusieurs technologies peuvent être envisagées. Mais le choix d’une famille de revêtements ne suffit pas à déterminer la performance finale.
Celle-ci dépend de la recette du système : la formulation peut être ajustée, certaines charges ou certains additifs peuvent être sélectionnés en fonction des propriétés recherchées et les paramètres de mise en œuvre peuvent être adaptés aux contraintes de la pièce.
Deux systèmes issus d’une même famille technologique peuvent ainsi présenter des comportements très différents selon leur formulation et leurs conditions d’application.
Dans certains cas, la réponse peut également passer par un système multicouche, dans lequel chaque couche remplit une fonction particulière : adhérence au substrat, protection contre la corrosion, résistance mécanique, glissance ou antiadhérence en surface.
Il ne s’agit donc pas nécessairement de reproduire la chimie de l’ancien revêtement, mais de construire un nouveau système capable d’assurer les fonctions attendues. [2,6]
Cette logique de « recette » constitue le point de départ de la démarche de qualification : reste ensuite à déterminer comment orienter le choix technologique, ajuster le système et démontrer ses performances.
4 Comment sélectionner et qualifier une solution sans PFAS ?
4.1 Orienter le choix de la technologie : arbre de décision
Par où commencer pour orienter le choix d’une technologie sans PFAS ?La première étape consiste à identifier la fonction prioritaire du revêtement, puis les contraintes auxquelles la surface sera réellement exposée. L’arbre de décision ci-dessous permet d’orienter cette première analyse vers différentes familles technologiques avant les phases de formulation, d’essais et de qualification.
Cet arbre constitue un outil d’orientation et non une règle de sélection universelle. Le choix d’une technologie doit être confirmé à partir du cahier des charges de l’application et par des essais représentatifs des conditions réelles d’utilisation.
4.2 La méthode Xtrem de qualification d’une alternative sans PFAS
Chez Xtrem Coatings, la qualification d’une alternative sans PFAS ne consiste pas à rechercher un produit présenté comme équivalent au revêtement existant. La démarche part de l’application, des fonctions attendues et des contraintes réelles de fonctionnement.
L’objectif est de construire puis de valider un système de revêtement capable d’atteindre le niveau de performance nécessaire, en tenant compte à la fois de la technologie utilisée, de la formulation, de la préparation de surface et du procédé d’application.
La démarche peut être structurée en cinq étapes.
A. Caractériser l’application
La première étape consiste à définir précisément les conditions dans lesquelles le revêtement devra fonctionner.
Il faut notamment prendre en compte la nature du substrat, la géométrie de la pièce, les températures d’utilisation, les produits chimiques en contact avec la surface, les contraintes de frottement ou d’abrasion, la pression mécanique, l’exposition à la corrosion, les cycles de fonctionnement ou encore la durée de vie attendue.
Cette caractérisation permet d’éviter de raisonner à partir d’une fiche technique théorique et de replacer la performance dans son environnement réel.
B. Prioriser les performances
Toutes les propriétés du revêtement existant ne sont pas nécessairement critiques pour l’application.
Il est donc important de distinguer les fonctions indispensables des performances secondaires : faible coefficient de frottement, antiadhérence, résistance à l’usure, tenue chimique, protection anticorrosion, résistance thermique, adhérence au substrat ou encore stabilité dans le temps.
Cette hiérarchisation permet de construire un cahier des charges fonctionnel plus pertinent et d’élargir le champ des solutions possibles.
L’objectif n’est pas de reproduire toutes les caractéristiques d’un revêtement contenant des PFAS, mais de garantir celles qui sont réellement nécessaires au fonctionnement de la pièce.
C. Formuler et adapter le système
Une fois les performances prioritaires définies, différentes technologies peuvent être présélectionnées.
Le travail porte alors sur l’ensemble du système de revêtement : préparation de surface, choix éventuel d’un primaire, formulation, nature et dosage des charges ou additifs, épaisseur déposée, nombre de couches, conditions d’application, cuisson ou polymérisation.
Deux formulations appartenant à une même famille technologique peuvent ainsi présenter des comportements très différents selon leur composition et leur mise en œuvre.
C’est à cette étape que la notion de « bonne recette » prend tout son sens : la performance finale ne dépend pas uniquement du matériau choisi, mais de la combinaison de l’ensemble de ces paramètres.
D. Tester les différentes solutions
Les formulations retenues doivent ensuite être comparées sur des critères mesurables et représentatifs de l’application.
Selon le cahier des charges, les essais peuvent notamment porter sur le coefficient de frottement, l’usure, l’adhérence au substrat, la résistance à la corrosion, la résistance chimique, la tenue thermique ou encore le vieillissement.
Lorsque cela est possible, ces résultats sont comparés aux performances du système actuellement utilisé afin de disposer d’une référence objective.
L’enjeu n’est pas nécessairement d’obtenir la meilleure valeur sur chaque critère pris séparément, mais de trouver le meilleur compromis entre les différentes performances nécessaires.
E. Qualifier la solution dans les conditions d’utilisation
La dernière étape consiste à vérifier que le système sélectionné satisfait le cahier des charges dans des conditions aussi proches que possible de l’utilisation réelle.
Une formulation peut être performante lors d’un essai isolé tout en présentant des limites lorsqu’elle est soumise simultanément à plusieurs contraintes : température, abrasion, environnement chimique, pression ou répétition des cycles.
La qualification permet donc de confirmer non seulement la performance initiale du revêtement, mais également sa capacité à la maintenir pendant la durée d’utilisation attendue.
Caractériser → Prioriser → Formuler → Tester → Qualifier
Cette méthode permet de passer d’une logique de substitution de produit à une véritable démarche d’ingénierie de surface. La question n’est plus uniquement « quel revêtement sans PFAS peut remplacer celui que j’utilise ? », mais plutôt : « quel système permet d’atteindre durablement les performances nécessaires dans mon application ? »
4.3 Comment mesurer et comparer les performances ?
La qualification d’une alternative sans PFAS ne peut pas reposer uniquement sur les caractéristiques annoncées d’un revêtement. Les performances doivent être évaluées à partir de critères mesurables et de méthodes d’essais adaptées à l’application.
Selon la fonction recherchée, différents essais peuvent être utilisés pour comparer une formulation sans PFAS au système de référence.
Performance à évaluer | Essai ou méthode | Norme pouvant servir de référence* | Ce que l’on cherche à vérifier |
Adhérence au substrat | Quadrillage | ISO 2409 | Résistance du revêtement à la séparation du substrat ou entre couches |
Adhérence au substrat | Arrachement / pull-off | ISO 4624 | Force nécessaire pour provoquer la rupture du système |
Frottement et usure | Tribomètre, configuration pion-disque ou bille-disque | ASTM G99 | Coefficient de frottement et comportement à l’usure sous une charge, une vitesse et une distance définies |
Résistance à l’abrasion | Abrasion mécanique | Série ISO 7784 | Résistance du revêtement à une sollicitation abrasive répétée |
Résistance à la corrosion | Brouillard salin | ISO 9227 | Apparition de corrosion, cloquage, dégradation ou défauts après exposition |
Résistance chimique | Immersion ou exposition à un liquide | ISO 2812-1, selon le protocole retenu | Modification d’aspect, ramollissement, perte d’adhérence ou dégradation du revêtement |
Tenue thermique | Exposition ou cycles thermiques | Méthode à définir selon l’application | Stabilité du revêtement après exposition aux températures et cycles représentatifs du service |
Durabilité fonctionnelle | Essais cyclés représentatifs de l’application | Protocole spécifique à l’application | Maintien des propriétés fonctionnelles après un nombre défini de cycles |
*Les normes indiquées constituent des références méthodologiques possibles. Le protocole pertinent dépend du revêtement, du substrat, de la géométrie de la pièce, des conditions de service et des exigences propres au secteur concerné.
Une valeur d’essai n’a de sens qu’avec ses conditions de mesure. Pour comparer deux revêtements, le résultat seul ne suffit pas.
Un coefficient de frottement, par exemple, doit être associé aux conditions dans lesquelles il a été obtenu : nature du matériau antagoniste, charge appliquée, vitesse, distance parcourue, température, environnement sec ou lubrifié, état de surface, etc.
De la même manière, une durée exprimée en heures de brouillard salin ou un nombre de cycles d’abrasion ne constitue pas, à lui seul, une prédiction directe de la durée de vie réelle d’une pièce.
L’ASTM G99 souligne d’ailleurs que les résultats d’un essai pion-disque dépendent notamment de la charge, de la vitesse de glissement, de la distance, de l’environnement et des matériaux en contact. L’essai permet notamment de comparer des systèmes dans des conditions définies, mais ne reproduit pas nécessairement toutes les conditions rencontrées en service.
Du test normalisé à la validation dans l’application
Les essais normalisés sont particulièrement utiles pour caractériser et comparer plusieurs formulations dans des conditions reproductibles. Ils permettent d’écarter certaines solutions, d’identifier les compromis de performances et de sélectionner les systèmes les plus prometteurs.
Mais la qualification d’une alternative sans PFAS doit, lorsque l’application l’exige, aller plus loin.
La dernière étape consiste à confronter le revêtement aux contraintes réellement rencontrées par la pièce : combinaison de température et de produits chimiques, cycles de frottement, nettoyage répété, pression, abrasion, humidité ou encore vieillissement.
La bonne solution n’est donc pas nécessairement celle qui obtient la meilleure valeur lors d’un essai isolé, mais celle qui conserve les performances prioritaires dans les conditions représentatives de l’application.
5 Étude de cas : remplacer un revêtement fonctionnel sans dégrader les performances critiques
Étude de cas 1 — Aéronautique : développer une alternative au PTFE sans compromettre les fonctions critiques
Performances recherchées :
Température : –187 °C à +250 °C · Coefficient de frottement : μ = 0,05 à 0,10 · Résistance au contact avec le kérosène · Résistance à l'usure
Dans le secteur aéronautique, le remplacement d’un revêtement existant ne peut pas être abordé comme une simple substitution de référence. La nouvelle solution doit conserver les fonctions nécessaires à la pièce tout en suivant un processus de qualification adapté.
Xtrem Coatings travaille actuellement avec DO Aéronautique sur le remplacement progressif d’un revêtement PTFE appliqué sur une partie d’un corps plat usiné en acier.
Le besoin : remplacer le PTFE tout en conservant plusieurs fonctions
Le revêtement PTFE historiquement utilisé ne répond pas à une seule fonction. Il contribue notamment à la glissance de la surface, à la résistance à l’usure, à la protection contre la corrosion et à la tenue dans l’environnement chimique de la pièce.
La difficulté consiste donc à développer une alternative sans PFAS capable de répondre simultanément à plusieurs exigences, dans un environnement où interviennent également des contraintes de température, de charge, de pression, de frottement, de vitesse et de cyclage.
Dans cette configuration, rechercher uniquement un revêtement présentant un coefficient de frottement proche du PTFE ne serait pas suffisant. C’est l’équilibre global des performances qui doit être qualifié.
Quatre formulations testées avant le passage au prototype
Pour cette application, Xtrem Coatings a travaillé à partir de sa formulation XTR-E09®, associée à une préparation de surface adaptée au substrat en acier.
Le système peut être appliqué dans une plage d’épaisseur comprise entre 15 et 80 µm, permettant d’adapter le dépôt aux contraintes fonctionnelles et dimensionnelles de l’application.
Le développement n’a pas consisté à appliquer immédiatement une formulation unique sur la pièce finale. Quatre essais ont d’abord été réalisés sur quatre échantillons distincts, avant de poursuivre le développement sur prototypes.
Cette phase permet de comparer les différentes configurations et d’ajuster progressivement la recette du système avant sa qualification sur la pièce représentative.
Une qualification actuellement au niveau TRL 6
À ce stade, les résultats obtenus sont positifs et la solution a atteint un niveau de maturité technologique TRL 6.
Le développement n’est toutefois pas considéré comme terminé. Une nouvelle étape de qualification permettant de viser le TRL 7 est prévue avant une éventuelle validation industrielle définitive.
Le projet est donc toujours en cours de qualification.
Ce que montre ce cas
Cette application aéronautique illustre directement pourquoi le remplacement d’un revêtement contenant des PFAS ne peut pas toujours être traité comme un changement de produit.
Il a fallu partir des fonctions du PTFE, travailler sur plusieurs configurations, adapter la préparation de surface et l’épaisseur du système, puis progresser par essais jusqu’au prototype.
L’objectif n’est pas de reproduire chimiquement le PTFE, mais de qualifier une nouvelle solution capable d’assurer les performances critiques de la pièce dans son environnement réel d’utilisation.
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Étude de cas 2 — Agroalimentaire : remplacer un revêtement PTFE sur une trémie en production
Performances recherchées :
Température : jusqu'à +250 °C en continu · Coefficient de frottement : μ = 0,05 à 0,10 · Résistance aux agents de nettoyage · Durée de vie ≥ système PTFE de référence · Aptitude au contact alimentaire
Dans l’industrie agroalimentaire, les surfaces en contact avec les produits peuvent être confrontées à plusieurs contraintes simultanées : adhérence des aliments, abrasion, nettoyage répété, humidité, température, détergents ou encore exposition à la vapeur.
C’est dans ce contexte qu’Xtrem Coatings a travaillé avec une boulangerie industrielle sur le remplacement d’un revêtement PTFE utilisé à l’intérieur d’une trémie en acier inoxydable.
Le besoin : conserver l’antiadhérence et faciliter le nettoyage
Le revêtement PTFE appliqué historiquement sur la partie interne de la trémie assurait plusieurs fonctions importantes pour le procédé : limiter l’adhérence du produit, faciliter son écoulement et le nettoyage de l’équipement, tout en contribuant à la protection de la surface.
La recherche d’une alternative devait donc tenir compte non seulement de l’antiadhérence, mais également des contraintes rencontrées en production : contact avec les aliments, abrasion, lavages répétés, détergents, température, vapeur et cycles d’utilisation.
Une formulation sans PFAS appliquée directement sur l'équipement
Après préparation de la surface en inox, Xtrem Coatings a appliqué sa formulation XTR-E04® sur la partie fonctionnelle de la trémie.
Une épaisseur de l’ordre de 50 à 60 µm a été retenue pour cette application.
Contrairement au cas aéronautique, qui nécessite plusieurs étapes de développement et de qualification, cette application a pu faire l’objet d’un essai directement sur la chaîne de production.
L’objectif était simple : vérifier le comportement du nouveau système dans les conditions réellement rencontrées par l’équipement, plutôt que de s’appuyer uniquement sur des performances mesurées en laboratoire.
Une validation directement en conditions de production
L’essai sur chaîne a été validé et la solution est aujourd’hui utilisée en production. Le retour d’expérience montre également une durée de vie légèrement supérieure à celle du système précédemment utilisé. À la suite de cette validation, la démarche a été étendue afin de permettre le remplacement des équipements concernés utilisant historiquement des revêtements PTFE.
Ce que montre ce cas
Cette application montre qu’une transition vers une solution sans PFAS peut aller au-delà de la validation d’un revêtement sur une pièce isolée.
Une fois la formulation, la préparation de surface, l’épaisseur et les conditions d’application validées en environnement réel, la solution peut être déployée plus largement sur les équipements présentant des besoins comparables.
Dans ce cas, le passage à une solution sans PFAS a permis de maintenir les fonctions nécessaires à la production tout en obtenant une durée de vie légèrement améliorée par rapport au système historique.
6 Quelles questions se poser avant d’engager une transition ?
Avant de sélectionner une technologie, plusieurs questions permettent de construire un cahier des charges réellement exploitable.
Quelle est la fonction principale du revêtement ? Quelles performances sont indispensables au fonctionnement de la pièce ? À quelles températures sera-t-elle exposée ? Quels fluides ou produits chimiques seront en contact avec la surface, à quelles concentrations et pendant combien de temps ? Existe-t-il des phénomènes de frottement, d’abrasion ou d’impact ? Quelle durée de vie est attendue ? Quelles sont les contraintes dimensionnelles et quelle épaisseur de revêtement peut être acceptée ?
Il faut également s’interroger sur le procédé industriel lui-même. La préparation de surface peut-elle être modifiée ? Les équipements d’application existants peuvent-ils être conservés ? Les conditions de cuisson sont-elles compatibles avec le substrat ? Quels essais permettront enfin de comparer objectivement le nouveau système à la solution actuellement utilisée ?
Pour les équipes HSE, cette approche présente également un intérêt : elle permet de travailler avec les équipes techniques sur un cahier des charges fonctionnel commun, plutôt que de traiter le changement uniquement comme une substitution de matière.
FAQ — Revêtements sans PFAS
Existe-t-il un équivalent sans PFAS au PTFE ?
Il n’existe pas nécessairement un produit sans PFAS capable de reproduire à l’identique l’ensemble des propriétés du PTFE dans toutes les applications. [1,2,6] Plusieurs technologies peuvent en revanche répondre aux fonctions réellement nécessaires : faible frottement, antiadhérence, résistance à l’usure, protection contre la corrosion ou tenue thermique. Le choix doit donc être réalisé à partir du cahier des charges de l’application plutôt qu'en recherchant un substitut universel au PTFE.
Les revêtements sans PFAS offrent-ils les mêmes performances ?
Cela dépend de la performance considérée et des conditions d’utilisation. Une solution sans PFAS peut atteindre des performances comparables, voire être plus performante sur certains critères, tout en présentant des caractéristiques différentes sur d’autres. [2,4,6] Il est donc préférable de comparer les technologies sur des critères mesurables : coefficient de frottement, usure, adhérence, corrosion, résistance chimique, température ou durée de vie.
Quels revêtements sans PFAS peuvent offrir des propriétés antiadhérentes ?
Différentes technologies peuvent présenter des propriétés antiadhérentes, notamment certains revêtements céramiques ou hybrides, silicones, polysiloxanes et systèmes composites. [1,2,4] Le niveau d’antiadhérence et surtout sa durabilité dépendent cependant de la formulation, de la matière en contact, de la température et des contraintes mécaniques.
Comment choisir un revêtement sans PFAS ?
Le choix commence par la définition des conditions réelles d’utilisation : température, environnement chimique, frottement, abrasion, corrosion, pression, nombre de cycles et durée de vie attendue. Ces informations permettent de sélectionner plusieurs technologies, d’adapter leur formulation et leur procédé d’application, puis de les comparer par des essais représentatifs.
Peut-on remplacer un revêtement contenant des PFAS sans modifier le procédé ?
Dans certains cas, une partie du procédé existant peut être conservée. Dans d’autres, le changement de technologie nécessite d’adapter la préparation de surface, le primaire, la formulation, le dosage, l’épaisseur, le nombre de couches ou les conditions de cuisson et de polymérisation. [3] C’est pourquoi une substitution doit être considérée comme la qualification d’un nouveau système plutôt que comme un simple changement de référence produit.
Quels essais réaliser avant de valider une solution sans PFAS ?
Les essais doivent reproduire autant que possible les contraintes de l’application. Selon le cahier des charges, ils peuvent notamment porter sur le coefficient de frottement, l’usure, l’adhérence, la résistance à la corrosion, la résistance chimique, la tenue thermique ou le vieillissement. Lorsque cela est possible, les résultats doivent être comparés au système actuellement utilisé afin de déterminer si les performances critiques sont maintenues.
Trouver la bonne solution sans PFAS pour votre application
Le choix d’un revêtement sans PFAS dépend des performances réellement nécessaires et des conditions d’utilisation de la pièce.
Chez Xtrem Coatings, nous accompagnons les industriels dans cette démarche, de l’analyse du cahier des charges jusqu’aux essais et à la qualification d’une solution adaptée.
Vous étudiez le remplacement d’un revêtement existant ou recherchez une solution sans PFAS pour une nouvelle application ? Contactez Xtrem Coatings pour étudier votre cahier des charges.
Contenu rédigé avec la contribution des experts techniques de Xtrem Coatings.
Auteur : Xtrem Coatings – Spécialiste des revêtements techniques et du traitement de surface depuis plus de 25 ans. Xtrem Coatings accompagne les industriels dans la protection, l'amélioration des performances et la prolongation de la durée de vie de leurs équipements grâce à des solutions de revêtement haute performance.
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Sources et références
[1] OECD (2022), Per- and Polyfluoroalkyl Substances and Alternatives in Coatings, Paints and Varnishes (CPVs): Report on the Commercial Availability and Current Uses, OECD Series on Risk Management of Chemicals.
[2] Hegemann D., Southam A., Heuberger M., Navascués P. (2026), Potential and Challenges to Replace PFAS Coatings Considering Safe and Sustainable by Design Aspects: Review and Perspectives, Plasma Processes and Polymers, Vol. 23, Issue 1, e70125. DOI: 10.1002/ppap.70125.
[3] Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT (2026), PFAS-free coatings: laser-based manufacturing processes for industrial functional coatings, Fraunhofer-Gesellschaft.
[4] Guerrero-Vacas G., Carrillo-Estepa A., Rodríguez-Alabanda O. (2025), Towards a greener kitchen: Can sol-gel ceramic non-stick coatings replace polytetrafluoroethylene?, Results in Engineering, Vol. 26, 105074. DOI: 10.1016/j.rineng.2025.105074.
[5] Guerrero-Vacas G., Comino F., Rodríguez-Alabanda O. (2024), Evaluation of the effectiveness and durability of commercial non-stick coatings, Journal of Food Engineering, Vol. 370, 111959. DOI: 10.1016/j.jfoodeng.2024.111959.
[6] Ojogbo E., Ward V., Mekonnen T. H. (2026), Beyond PFAS: Fluorine-free materials for sustainable high-performance surface and barrier materials, Materials Today Sustainability, Vol. 35, 101429. DOI: 10.1016/j.mtsust.2026.101429.
Normes et méthodes d’essais citées
Les normes ci-dessous sont mentionnées à titre de références méthodologiques pour la caractérisation et la comparaison des performances des revêtements. Le choix du protocole doit être adapté au substrat, au système de revêtement, aux conditions d’utilisation et aux exigences propres à chaque application.
ISO 2409:2020 — Peintures et vernis — Essai de quadrillageMéthode permettant d’évaluer la résistance d’un revêtement à la séparation du substrat ou entre couches lorsqu’un quadrillage est réalisé dans le revêtement. Cet essai ne constitue pas une mesure directe de la force d’adhérence.
ISO 4624:2023 — Peintures et vernis — Essai de traction pour l’adhérenceMéthode d’essai par arrachement (pull-off) permettant d’évaluer l’adhérence d’un système de peinture ou de revêtement à partir de la contrainte nécessaire pour provoquer une rupture.
ASTM G99-23 — Standard Test Method for Wear Testing with a Pin-on-Disk ApparatusMéthode d’essai tribologique utilisant une configuration pion-disque ou bille-disque. Elle permet notamment d’étudier le frottement et l’usure dans des conditions définies de charge, de vitesse, de distance de glissement et d’environnement.
ISO 7784 — Peintures et vernis — Détermination de la résistance à l’abrasionSérie de normes décrivant différentes méthodes permettant d’évaluer la résistance d’un revêtement à l’abrasion mécanique.
ISO 9227:2022 — Essais de corrosion en atmosphères artificielles — Essais aux brouillards salinsNorme décrivant les méthodes d’essais au brouillard salin utilisées pour évaluer la résistance à la corrosion de matériaux métalliques, avec ou sans protection anticorrosion.
ISO 2812-1:2017 — Peintures et vernis — Détermination de la résistance aux liquides — Partie 1 : immersion dans des liquides autres que l’eauMéthode permettant d’évaluer les effets d’une exposition à des produits liquides sur un revêtement, par exemple une modification d’aspect, un ramollissement ou une dégradation du système.
Tenue thermique et durabilité fonctionnelle — protocoles adaptés à l’applicationLorsque les conditions de service combinent température, cycles, abrasion, environnement chimique ou autres sollicitations, des protocoles spécifiques peuvent être nécessaires afin de reproduire au mieux les conditions réelles d’utilisation.
Les références normatives doivent être sélectionnées en fonction de l’application et du protocole effectivement mis en œuvre. Leur mention ne signifie pas que l’ensemble des essais réalisés par Xtrem Coatings est systématiquement effec
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