ATI ALCEA SCHEDE TECNICHE INTERVENTI CONCLUSI

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1 DG Industria, Artigianato, Edilizia e Cooperazione SCHEDE TECNICHE INTERVENTI CONCLUSI ATI ALCEA - ALCEA Srl Senago (MI) - EMMEBI INDUSTRIA MOBILI Srl Cesano Maderno (MI) - PULVERIT Spa Milano - N.BENASEDO Spa Milano - MPM Srl Milano - POLITECNICO DI MILANO ID4086/2007 PROGETTO R&S Nanover. AREA MD NUOVI MATERIALI DURATA MESI 30 QUADRO ECONOMICO PREVISIONE INIZIALE ,00 COSTO FINALE ,53 INTERVENTO FINANZIARIO EROGATO ,00 IL PROGETTO Lo scenario complessivo è quello dei prodotti vernicianti. La proposta ben risponde agli obiettivi dell Area Tematica Nuovi Materiali, avendo come finalità lo studio e sviluppo di prodotti con caratteristiche tecniche superiori e condizioni di applicazione più vantaggiose rispetto a quelli già esistenti. Nel settore dei prodotti vernicianti, caratterizzato da un ampia pervasità in molte aree della nostra società (edilizia, trasporti, manifatturiero, sanità, ambiente) vi è stato in passato un notevole sforzo di innovazione soprattutto mirato a minimizzare l impatto ambientale della tecnologia. Nanover ha voluto rispondere alle sempre maggiori richieste del mercato, in termini di miglioramento della durabilità, delle proprietà meccaniche e delle proprietà superficiali del rivestimento, resistenza ai graffi e all abrasione,

2 pulibilità o autopulibilità superficiale, nonché di resistenza alle varie forme di degrado ambientale. L innovazione proposta consiste quindi nel trasferire una ben precisa nanotecnologia quella dei nanocompositi a matrice polimerica al settore dei prodotti vernicianti, non solo facendo riferimento alle tecnologie di deposizione della vernice, ma soprattutto migliorando le performance dei prodotti applicati. Seppur si sia deciso di considerare applicazioni specifiche (vernici per edilizia es. facciate, trattamenti antigraffiti, pavimenti; rivestimenti antibatterici, e vernici per legno - es. mobili, arredo, parquet), i risultati raggiunti grazie all attività di ricerca industriale potranno essere positivamente esportati anche a molti altri settori industriali. Le sinergie tra i partner hanno inoltre consentito uno scambio di know-how, indispensabile per accrescere la propria competitività a livello nazionale e non. Grazie al progetto positive ricadute si avranno anche sui temi strategici della politica regionale: promuovendo tecnologie di applicazione a minor impatto ambientale; sviluppando prodotti in grado di conferire proprietà antibatteriche alle superfici (salute); sostenendo la crescita dell industria manifatturiera attraverso una nobilitazione dei suoi prodotti. PARTNERS Operatività, innovazione e interazione tra i diversi attori soggetti proponenti di Nanover, sono le parole chiave che hanno permesso il raggiungimento degli obiettivi prefissati. Ogni soggetto partner, con il suo bagaglio di conoscenze, ha apportato un input importante per le attività di progetto. Alcea (ente capofila), in collaborazione con il gruppo di ricerca del Politecnico di Milano - Dipartimento di Chimica dei Materiali e Ingegneria Chimica, si è occupata principalmente di: funzionalizzazione superficiale delle cariche necessarie a garantire la disperdibilità a livello nanometrico nella matrice polimerica, nanostrutturazione dei materiali, messa a punto e collaudo di vernici liquide nanostrutturate per la protezione da graffi, abrasione e agenti sporcanti di substrati in legno e materiale lapideo. Vengono utilizzate nanocariche a base di allumina e nanocariche a base di montmorillonite. Sono stati realizzati prodotti vernicianti sia all'acqua che a solvente contenenti le nanocariche, adatti alla verniciatura del legno con finiture satinate sia trasparenti che pigmentate. Il Politecnico ha verificato gli incrementi di durezza delle superfici, Alcea ha quindi valutato le resistenze ad agenti chimici, allo sporco, di superfici successivamente verniciate in stabilimento EMMEBI. Arrivando alle seguenti conclusioni: Scelta delle cariche: viene preferita la Dellite che consiste in una montmorillonite nanomerica da esfoliare ed utilizzare in pasta nei prodotti vernicianti, sono state elaborate due paste a base di Dellite, è stato

3 studiato il processo produttivo ed, infine, realizzato un prototipo per un mobile da esposizione. La scelta si è orientata sulla Dellite dal momento che consente di realizzare sia prodotti vernicianti TRASPARENTI per mobili che lasciano la venatura del legno a vista, sia prodotti vernicianti pigmentati. Inoltre le resistenze chimiche sia dei prodotti vernicianti all'acqua che a solvente vengono esaltati dall'addizione delle nanocariche, nonostante non si riscontrino miglioramenti consistenti nella pulibilità. Si ritiene che in futuro possa essere utilizzata questa nanocarica per realizzare prodotti vernicianti destinati alla verniciatura di mobili per arredamento sia da ufficio che da casa. ALCEA inoltre ha elaborato una serie di paste concentrate sia a solvente che all'acqua contenenti nanossidi di ferro trasparenti, tali pigmenti hanno una granulometria tra i 10 e 60 nanometri, vengono generalmente impiegati per la realizzazione di impregnanti e finiture trasparenti per legno, oppure nel settore ferro per colori oro, bronzo, ecc.. metallizzati. Oltre alla funzione decorativa per la realizzazione di colori noce, palissandro, castagno ecc, essi hanno la funzione di filtro U.V., servono quindi a migliorare la durata all'esterno dei prodotti vernicianti trasparenti. ALCEA, attualmente leader nel mercato per la produzione di paste pigmentarie sia a solvente che all'acqua, ne produce 1800 tonns, aveva la necessita' di realizzare paste con nanossidi adatte per le lavorazioni industriali; molti clienti, infatti, sono produttori di prodotti vernicianti e, pur essendo concorrenti, utilizzano i semilavorati Alcea (paste) per realizzare prodotti vernicianti industriali e per la rivendita di tutti i tipi. Le difficoltà di produzione e di stabilità per le lavorazioni a base di nanoossidi, sono ampiamente discusse nella relazione allegata wp4 (PASTE CONCENTRATE CON NANOSSIDI DI FERRO: formulazioni liquide), già nel 2009 Alcea ha prodotto 10 tonns di semilavorati con l'obiettivo per il 2010 di triplicare almeno la produzione. Interessante lo studio dei sistemi sol-gel che aprono le prospettive future su nuovi programmi di ricerca orientati all'applicazione di prodotti sol-gel in acqua a base acrilica e destinati ad essere applicati in bassi spessori per protezioni particolari come: salvaguardia di materiale lapideo di monumenti, materiali plastici utilizzati per occhiali, decorazione del vetro. Per quanto riguarda quindi il secondo caso, il processo sol-gel è un metodo utilizzato per la preparazione di materiali ceramici che permette di ottenere dei prodotti finali caratterizzati da elevata omogeneità con proprietà superficiali controllate e di dimensioni nanometriche. Il termine sol-gel deriva dalle fasi del processo stesso: ovvero si parte da una sospensione colloidale di particelle solide in un liquido, il sol, che si trasforma in un gel attraverso un processo di idrolisi e polimerizzazione. I materiali ibridi organico-inorganici possono essere considerati una nuova classe di materiali con proprietà intermedie tra quelle dei polimeri organici e degli ossidi vetrosi e costituiscono una particolare classe di composti che possono essere ottenuti mediante processo solgel.

4 Tra le differenti tipologie di materiali ibridi, un importante sottogruppo è rappresentato da quei materiali che sono caratterizzati da un reticolo inorganico direttamente interconnesso con un reticolo polimerico organico, utilizzabili come rivestimenti protettivi di superfici. In questa fase della ricerca sono stati sviluppati dei coatings ibridi del tipo organico-inorganico attraverso processi di tipo sol-gel a partire da resine sia a base solvente che a base acquosa, in parte sviluppate da Benasedo, e in presenza di tetraetossisilano TEOS ed altri precursori inorganici. Gli obiettivi che ci si era prefissati di raggiungere erano la trasparenza, l omogeneità e il basso spessore del film, l efficienza della reticolazione anche a temperature moderate, elevate durezza superficiale e resistenza al graffio e l idrorepellenza superficiale. Inoltre sono state acquisite delle immagini al Microscopio a Forza Atomica (AFM) sia per una visualizzazione della finezza della morfologia ibrida ottenuta, che per una valutazione numerica della resistenza al graffio su scala nanometrica. I risultati ottenuti sia mediante formulazioni a base acquosa che a base solvente, sono stati ottimi e in linea con gli obiettivi che ci si era preposti: i coatings risultano essere omogenei e trasparenti, la reticolazione risulta completa e la durezza superficiale raggiunge anche valori di 3H. Inoltre tutte le immagini ottenute mediante AFM mostrano una fase unica e omogenea, riscontrabile dal fatto che le singole immagini hanno una singola tonalità di colore. La resistenza al graffio è risultata superiore a quella di tutti i materiali nanocompositi descritti precedentemente. A titolo di esempio vengono riportate due immagini AFM (topografia e scratch) relative a un rivestimento sol-gel a base solvente:

5 Immagine topografica Scratch Benasedo ha avuto il compito principale di selezionare i leganti polimerici più idonei, da modificare chimicamente mediante reazioni con alcossisilani (coupling agent), per essere utilizzati nella realizzazione di coating ibrido organico e inorganico. Alcuni nuovi prodotti sono stati progettati, sintetizzati e testati basandoci sull esperienza maturata nella produzione di resine per coatings e sui dati riportati nella letteratura tecnico scientifica relativamente alle performance dei coating ibridi ottenuti via sistemi sol-gel, dove la parte inorganica è chimicamente legata alla matrice polimerica via legami covalenti. I silani utilizzati per modificare le resine sono chiamati coupling agent. I silani coupling agent sono prodotti che contengono nella stessa molecola due tipi di reattività (organica e inorganica). Una struttura tipica è: (RO)3SiCH2CH2CH2-X, Dove RO (sito di reattività inorganica) è un gruppo idrolizzabile, come metossi, etossi, o acetossi, e X (sito di reattività organica) è un gruppo funzionale, come ammino, metacrilossi, epossi, isocianato. Nel progetto sono state sintetizzate sia resine a solvente sia all acqua. La resina a solvente denominata Isosil 625 ha dato origine a coating con eccellente performance; la resina è stata ottenuta dalla modifica di un poliestere ossidrilato utilizzando un silano con funzionalità isocianica A link 25 (gamaisocianatopropiltrietossisilano). Con questo prodotto si è potuto modificare in modo importante la resina di partenza. Infatti l Isosil 625 ha una concentrazione di gruppi Si(OR)3 di circa 1 equivalente per chilogrammo di resina secca. Questo prodotto è stato utilizzato per sviluppare sistemi vernicianti ibridi organico - inorganico via processo sol-gel, con altissimo contenuto di fase inorganica legata chimicamente alla matrice polimerica. Il coating finale ottenuto su metallo e vetro ha caratteristiche di adesione, durezza, resistenza chimica e resistenza al graffio estremamente elevata. Per quanto riguarda la performance applicativa dell Isosil 625 i risultati ottenuti sono stati ottimali, tuttavia nelle sue formulazioni sono state utilizzate grandi quantitativi di VOC (volatile organic contents). Considerando le problematiche ambientali, abbiamo deciso di provare a modificare sistemi vernicianti a basso impatto ambientale, ossia le resine all acqua.

6 Per il sistema ad acqua abbiamo utilizzato due diverse architetture molecolari; lineare e ramificata. Nelle strutture lineari i gruppi alcossisilano sono stati inseriti come chain - stopper e per questo motivo abbiamo optato per un compromesso tra il peso molecolare dell oligomero e la concentrazione di gruppi silani nella molecola. Infatti per questo tipo di struttura quanto più alta la concentrazione dei gruppi silani più basso è il peso molecolare. Le performance applicative degli oligomeri lineari contenenti gruppi silani terminali non hanno raggiunto i valori desiderati. Alcune strutture ramificate sono stati ottenute e valutate. Due classi chimiche sono state studiate; poliesteri uretani e oligouretani (oligouretani con fase soft policarbonato o dioli da acidi grassi dimerizzati). Gli oligouretani caratterizzati da basso peso molecolare ed alta concentrazione di gruppi silani hanno dato performance confrontabili a quelle ottenute con i prototipi poliesteri uretani a più alto peso molecolare e bassa concentrazione di gruppi silani. In generale, per le modifiche dei sistemi ad acqua si sono incontrate maggiori difficoltà sintetiche rispetto ai sistemi a solventi. In alcuni casi è stato possibili modificare la resina in modo molto limitato. Le strutture polimeriche modificate alcossisilano in presenza di alta concentrazione d acqua hanno mostrato una maggiore stabilità (maggiore shelf life) se confrotate con quelle a solvente; la presenza dell acqua dopo idrolisi inibisce il coupling dei gruppi silano. Viceversa il raggiungimento della prestazione finale del coating è molto più lento. La necessita di eliminare acqua per ottenere il coupling Si-O-Si è il fattore limitante del processo. Le performance ottimali possono essere raggiunte con cinetiche più elevate se il curing viene fatto a temperature più elevate. Dai risultati ottenuti si può osservare che esistono molte potenziali applicazioni per questa tipologia di rivestimenti ibridi. Loro possono essere considerati utili in quasi ogni situazione in cui siano richieste prestazioni superiori ma non si possano sostenere importanti aumenti del costo di base. Rivestimenti ibridi sofisticati possono essere sviluppati in settori applicativi che vanno dal decorativo, rivestimenti protettivi, anti corrosione e industriali. MPM, in sinergia con Pulverit ed Alcea, si è occupata della messa a punto dei formulati per le varie applicazioni sulla propria linea industriale. Ha curato la formulazione dei prodotti epossidici necessari alla realizzazione di pavimentazioni nel settore civile e industriale con migliorata resistenza all abrasione e punibilità. Nell ambito dei rivestimenti per pavimentazioni, utilizzando matrici epossidiche, si sono studiati gli effetti di alcune nano cariche, per la precisione nano composti di montmorillonite e di allumina. Questo studio si è prevalentemente realizzato su prodotti trasparenti dove non è possibile modificare alcune caratteristiche, come la resistenza all abrasione, senza compromettere la trasparenza del rivestimento. I risultati ottenuti hanno evidenziato un netto miglioramento della resistenza all abrasione quando vengono inseriti nano composti di allumina mediante la tecnologia topdown, senza che la trasparenza sia pregiudicata.

7 Visti gli ottimi risultati ottenuti in sistemi rigidi abbiamo introdotto tali composti anche in sistemi elastici, precisamente di natura poliureica. Questa tipologia di prodotti, grazie all estrema rapidità di reazione e le ottime proprietà meccaniche è spesso utilizzata anche per impermeabilizzare strutture soggette a traffico veicolare, quindi sottoposta ad una forte abrasione. Anche in questi sistemi si sono introdotti, mediante tecnologia top-down, nano compositi di allumina. I risultati di resistenza all abrasione si sono rivelati eccellenti, mentre l elasticità del sistema ha subito un lieve decadimento per un composto, mentre un decadimento più sostanziale per l altro composto. Per la precisione AEROXIDE ALU C è il composto che ha interferito meno sulle proprietà elastiche, mentre lo SPECTRAL 100 ha influenzato negativamente soprattutto l allungamento. EmmeBi, ha partecipato in modo diretto per la messa appunto di vernici in grado di assicurare ai suoi articoli maggiore valore competitivo e per il progetto è stato realizzato un mobile come prototipo finale. Il ruolo di questa piccola realtà aziendale è stato importante per la realizzazione di un caso applicativo. EmmeBi ha infatti curato direttamente l applicazione dei formulati nanocompositi effettuando prove di verniciatura sulla propria linea industriale. L'esperienza dei Metadistretti ha consentito all'azienda di approcciarsi a nuovi prodotti vernicianti e valutare la possibilità di migliorare la verniciatura. L'azienda ha potuto verificare la possibilità di utilizzare nuovi prodottiall'acqua a due componenti acrilici isocianici che offrono la stessa qualita' dei prodotti a solvente utilizzati attualmente, riducono l'emissione, sono resistenti all'abrasione, alla macchiatura al pari dei migliori prodotti impiegati nell'arredamento, sopratutto se contengono nanocariche. L'utilizzo di prodotti vernicianti all'acqua apre gli utilizzatori come EmmeBi alla possibilità di continuare a lavorare senza dover fare investimenti di rilievo nella verniciatura (abbattimento, impianti antideflagranti, ecc..). Sono stati inoltre verificati i benefici che le nanocariche possono apportare ai prodotti vernicianti a solvente attualmente utilizzati. Il rapporto tra Alcea ed EmmeBi nel progetto ha aperto la possibilità al nostro cliente di instaurare un rapporto di collaborazione tra produttore ed utilizzatore, il personale preposto alla scelta dei prodotti vernicianti oggi è consapevole delle legislazioni e dei futuri sviluppi del settore dei p.v. per mobili, mentre ALCEA, visto il Design di Emmebi, ha individuato nuovi prodotti ad effetto estetico che potrebbero dare nuovi sbocchi per il settore. Del gruppo ha fatto parte anche la sopra citata Pulverit, la quale si è impegnata nella messa a punto di vernici nanostrutturate in polvere idonee all applicazione su substrati metallici e caratterizzate da proprietà antibatteriche. Interessante all interno della partnership la sua presenza, in quanto Pulverit possiede competenze specifiche e attrezzatura di laboratorio su scala industriale per quanto riguarda la tecnologia delle polveri.

8 Infatti, la sempre crescente richiesta da parte del mercato di realizzare manufatti che limitino la trasmissione e la proliferazione di cariche batteriche responsabili di numerose malattie - di natura sempre più di tipo epidemico - ha portato Pulverit S.p.A ad investire numerose risorse nella realizzazione di una vernice in polvere con proprietà tali da inibire la prolificazione dei batteri che vengono a trovarsi a contatto con la superficie del manufatto trattato. Numerosi studi effettuati sullo ione Ag+ hanno dimostrato come questo sia in grado di attaccare pressoché qualsiasi tipo di microrganismo, eliminandolo. Il meccanismo con il quale lo ione Ag+ attacca i microorganismi è un processo trimodale che va ad inibire tre funzioni indispensabili alla vita del microorganismo stesso e precisamente: - le funzioni di trasporto nella parete cellulare (Respirazione) - la replicazione del DNA (Riproduzione) - il processo di generazione dell'energia (Metabolismo) È importante sottolineare come sia sufficiente una concentrazione di Ag+ di 0.1 ppb per avere attività antibatterica (0.1ppb = 0,1mg/1ton!!). Durante l'attacco da parte dello ione Ag+ ai microrganismi presenti sul film lo stesso viene consumato e conseguentemente il quantitativo di principio attivo va scemando durante l'utilizzo. Proprio per tal motivo la quantità di principio attivo da inserire nel manufatto è stata studiata per garantire una efficiente e duratura efficacia antibatterica del film, I tecnici Pulverit lavorando in questa direzione hanno fatto si che si potesse realizzare una vernice in polvere dal potere antibatterico ad azione prolungata nel tempo. Numerose sono stati i test effettuati e le analisi svolte da parte di diversi laboratori certificati. Le prime prove sui prodotti antibatterici sono state effettuate inserendo l'additivo antibatterico nella fase di miscelazione dei componenti insieme a resina,additivi, pigmenti, procedendo quindi con l'estrusione della miscela. Questo primo metodo di produzione ha dato un risultato assolutamente fallimentare dal punto di vista dell'applicabilità del prodotto finito, dal punto di vista estetico (problemi di puntinature legate alla presenza di agglomerati di additivo non dispersi), e anche per ciò che concerne la protezione antibatterica; infatti, i risultati dei test condotti: la determinazione della quantità di Ag+ mediante spettroscopia atomica e le prove di potere antibatterico (effettuate secondo la norma ASTM E2149) hanno prodotto risultati assolutamente negativi. Dopo una lunga riflessione sui dati emersi si è giunti alla conclusione che durante il processo di estrusione l'additivo viene completamente rivestito dal polimero a base del legante riducendo drasticamente la mobilità degli ioni Ag+ che non riescono quindi a migrare sulla superficie in una quantità tale da conferire al prodotto finito le proprietà antibatteriche dello ione stesso. Le prove seguenti in Dry blend (miscelazione lenta a secco tra additivo e prodotto verniciante in polvere già adatto all'applicazione) hanno invece portato ad un risultato ottimo dal punto di vista estetico e di applicabilità; si è quindi deciso di effettuare i test di efficacia antibatterica su questo secondo metodo di preparazione.

9 Durante il recupero della polvere effettuata in DRY BLEND ( recupero con ciclone dopo lo spruzzo in cabina), la polvere da riutilizzare risulta disuniforme, l'additivo d'argento e' spesso separato dalla vernice in polvere, inoltre risulta scarso l'avvolgimento, quindi anche l'effetto antibatterico non può essere garantito. BONDERIZZAZIONE: Miscelazione a secco del prodotto verniciante in polvere finito con additivo di argento,fissato tramite la mescolazione contemporaneamente al riscaldamento. In questo caso l'additivo di ioni Ag. Si fissa sulla superficie della polvere intimamente ed anche dopo il recupero in cabina spruzzo si ha ancora lo stesso effetto antibatterico. Deciso quindi come processo produttivo la bonderizzazione ( a seguito dei risultati positivi dei test antibatterici) ;si è cercato di individuare altri additivi più performanti sia dal punto di vista antibatterico, sia dal punto di vista delle proprietà estetiche (come brillantezza, distensione, trasparenza), quindi preparando un nuovo campione confrontando sia gli additivi forniti da Agion Technologies sia i prodotti della Ishizuka Glass & Co.(Brand: Ionpure) a diverse concentrazioni (2-4%). I risultati migliori, sia dal punto di vista estetico che di potere antibatterico li abbiamo riscontrati sui prototipi prodotti con questi ultimi additivi, dimostrandosi efficaci anche nei confronti delle muffe (A.Niger). Sviluppare un prodotto efficace dal punto di vista antibatterico e che, nello stesso tempo, abbia buone caratteristiche estetiche come la brillantezza, la distensione e la trasparenza non è stato un compito facile. Il mercato ha mostrato un notevole interesse per questa tipologia di prodotti che è stato però frenato dal problema costi ma soprattutto, come spiegato durante la riunione conclusiva tenutasi presso il Politecnico di Milano, dal problema legato all'entrata in vigore del DL 25/2/2008, n 174 che da Giugno cambierà radicalmente la normativa riguardo l'utilizzo di additivi antibatterici all'interno di prodotti vernicianti. Questa normativa che prevede di produrre un dossier tossicologico comporterà dei costi aggiuntivi per ogni singolo prodotto commercializzato difficilmente sostenibili; di conseguenza, il lancio del prodotto è stato momentaneamente rallentato in attesa di ricevere da parte del ministero della salute delucidazioni in particolare se dichiarando il prodotto batteriostatico (come effettivamente è) e non battericida si possa evitare di produrre un dossier che costa fino a euro. OBIETTIVI L Obiettivo che è stato alla base del progetto, è l ottenimento di nuovi materiali nanocompositi a matrice polimerica applicabili come vernici e caratterizzati da superiori proprietà in termini di durezza, resistenza all abrasione, e pulibilità superficiale. Al tempo stesso, come desiderato in principio, tale insieme di proprietà è stato ottenuto mantenendo inalterate le qualità estetiche e la facilità di applicazione del prodotto verniciante, in modo che l innovazione tecnologica apportata non venga percepita come una barriera da parte dell utilizzatore finale.

10 Diversi studi di base ed esperienze1 hanno in passato messo in luce come non sia possibile ottenere per via convenzionale alti valori di durezza e resistenza all abrasione, oppure funzionalità superficiale in pitture convenzionali senza perdere in qualità ottico-estetica (trasparenza, brillantezza), mentre questo è fattibile attraverso l impiego delle nanotecnologie. A dimostrazione di ciò, i risultati ottenuti con il progetto Nanover. Il vantaggio della soluzione tecnologica studiata e perfezionata risiede nel fatto di consentire un forte miglioramento di molte proprietà del materiale (meccaniche come ad es. durezza, modulo, limite elastico, tenacità, oppure chimico-fisiche come effetto barriera a liquidi e gas, i) pur mantenendone inalterato l aspetto visivo (trasparenza) a causa delle ridotte dimensioni delle inclusioni. Quest ultimo aspetto rende la tecnologia particolarmente interessante e sfruttabile nel campo delle vernici, consentendo se necessario l ottenimento di una ampia gamma di finiture estetiche trasparenti e ad alta brillantezza (gloss). I suoi limiti attuali risiedono proprio nel controllo dei processi di ottenimento del materiale, ossia nella loro ottimizzazione di volta in volta con lo scopo di ottenere una sua vera nanostrutturazione. I problemi ad esempio nelle operazioni di esfoliazioni delle montmorilloniti nanomeriche, richiedono un'accurata preparazione nelle tecniche di dispersione e di additivazione di additivi funzionalizzati per bentoniti organofile in funzione delle diverse polarità dei sistemi, sia all'acqua che a solvente. Infatti una cattiva esfoliazione porta a risultati scadenti sia per la trasparenza, la rugosità superficiale, la viscosità e la durezza e resistenza all'abrasione. Nel corso del progetto abbiamo operato opportunamente per risolvere questa problematica che, di fatto, ne costituisce il principale ostacolo per un corretto uso di questo tipo di nanocariche. In particolare a livello di formulazione del prodotto la nostra ricerca si svolta all ottimizzazione e allo scale-up dei processi di dispersione degli aggregati di nanocariche e di nanossidi mentre, a livello di proprietà, si è proceduto selezionando quantità e tipo di nanocariche ottimali per il raggiungimento delle prestazioni richieste dal mercato. Tali attività permetteranno, aldilà della applicazione specifica cui fa riferimento la seguente proposta, di accrescere le competenze nel settore delle nanotecnologie a matrice polimerica con conseguenti ricadute più ampie, la stessa Capofila Alcea già partecipa ad un nuovo progetto denominato STEELPROST che prevede l'impiego di nanocompositi a base di stagno adatti a formulare pitture intumescenti in classe REI per acciaio. Le polveri nanometriche effettivamente, durante la fase di dispersione, si diffondono nell'ambiente, si ha quindi: necessità di trovare un sistema chiuso per realizzare paste concentrate con nanocompositi; necessità di creare un concentrato liquido facilmente dosabile senza rischio. Per questo motivo, la preparazione dei semilavoratii con tenenti nanocompositi è stata effettuata con cowless sottovuoto o con convogliatori pneumatici in depressione per inserire le polveri.

11 Questa tecnologia ormai acquisita da tempo dalla Capofila, le permetterà di allargare la sua produzione verso concentrati semilavorati a base di nanocariche, nanossidi, nanoritardanti di fiamma, da fornire alle aziende produttrici di prodotti vernicianti. 1. Tra quelle realizzate dai partner: S. Turri, M. Levi, Wettability of Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane Nanostructured Polymer Surfaces, Macromol. Rapid Commun., 26, 1233 (2005) S. Turri, M. Levi, Structure, Dynamic Properties and Surface Behaviour in Nanostructured Ionomeric Polyurethanes from Reactive Polyhedral Oligomeric Silsesquioxanes, Macromolecules, 38, 569 (2005) G. Serravezza, W. Cardinali, M. Levi, S. Turri, Process for the preparation of polyurethane nanocomposite fibers or films having enhanced dyeability and UV-ray resistance, EP , 14 dicembre 2005 METODO E FASI DI RICERCA Il progetto ha preso avvio con uno Scouting Tecnologico sui prodotti vernicianti a livello industriale italiano e internazionale. Appurata l importanza del ruolo delle vernici nel contesto umano (basti pensare che la necessità di proteggere mediante verniciatura deriva dal fatto che la superficie di qualsiasi oggetto è vulnerabile a causa dell azione aggressiva di molti agenti chimici e fisici presenti in natura o prodotti artificialmente) e le numerose applicazioni nei diversi contesti (azione protettiva, estetica, aspetti prestazionali, etc.), si è dato inizio alla collaborazione tra ricerca e applicazione industriale per colmare le lacune nel campo, su diversi livelli. Basandosi sui risultati ottenuti in questa fase, si sono individuati i trattamenti più interessanti per le aziende del settore coinvolte e sono state avviate le attività di ricerca al fine di realizzare nuovi materiali nanocompositi da utilizzarsi come vernici e rivestimenti protettivi ad alte prestazioni. Il progetto è stato idealmente suddiviso in tre parti: 1. progettazione di rivestimenti nanocompositi sia per dispersione meccanica di nano cariche opportunamente funzionalizzate (tecnologia top-down ), che per generazione chimica in-situ di nanoparticelle (approccio bottom-up ); 2. formulazione su scala pilota di alcuni prototipi di materiali nanocompositi in forma di vernici liquide e in polvere; 3. collaudo e caratterizzazione applicativa dei materiali ottenuti. Figura 1 Caso applicativo resina trasparente Figura 2 Libro pubblicato Vernici, materiali tecnologie proprietà

12 RISULTATI In accordo con gli obiettivi di progetto, i risultati tecnologici scaturiti grazie all iniziativa Nanover, possono essere individuati in duplice linea. I partner hanno acquisito la possibilità di definire un nuovo portafoglio di prodotti, aumentarne la qualità, sfruttare il know-how appreso per incrementare il bacino di acquirenti e rafforzare la propria posizione sul mercato. Gli applicatori finali hanno a disposizione soluzioni innovative in grado di rispondere in modo specifico alle specifiche necessità e migliorare la qualità dei loro lavori con conseguente accrescimento della competitività. Inoltre l accresciuto livello prestazionale dei prodotti rende appetibili e più accessibili tecnologie di applicazione a ridotto impatto ambientale. Figura 3 Prove di resistenza chimica e pulibilità sistemi sol gel ad acqua Figura 4 Prove di trasparenza - PUR modificati con nano cariche

13 Figura 5 Verniciatura di un prototipo EmmeBi SVILUPPI FUTURI La ricerca portata avanti durante il progetto Nanover ha permesso alle aziende, oltre alla diretta capitalizzazione di conoscenze relative a processi nanotecnologici, di poter sviluppare concretamente prodotti ad alto contenuto tecnologico, funzionali ma anche con valenze estetiche innovative. Per i partner industriali ciò potrà permettere un incremento delle vendite, grazie anche alla conquista di nuovi segmenti di mercato. I diversi momenti di divulgazione dei risultati raggiunti, utili per mettere a disposizione il know-how e la gamma di prodotti Made in Italy a disposizione, hanno avuto come scopo la messa a disposizione dei prodotti realizzati dalle aziende della filiera, caratterizzati oggi grazie al progetto Nanover- da un alto valore aggiunto dovuto al contenuto tecnologico e innovativo. Forte quindi l impatto che si è ricercato e che ci si augura possa trovare rapida trasformazione in ritorni industriali concreti nonché innalzare la competitività nazionale ed internazionale delle aziende del settore. Figura 6 Rivestimenti Smart: materiali biomimetici rivestimenti autoriparanti. Molteplici le applicazioni.