T. Rentschler - Sachtleben Chemie, Duisburg, Germania Introduzione

Transcript

1 Un progetto strutturale per un nuovo pigmento bianco anticorrosivo Form Follows Function: the Design of a New Anticorrosive White Pigment T. Rentschler - Sachtleben Chemie, Duisburg, Germania Introduzione Introduction La forma segue la funzione. Guidati da questo principio strutturale fondamentale, sono stati sviluppati nuovi prodotti ido- concept of design new products were developed to fulfil Form follows function. Driven by this fundamental nei a soddisfare i requisiti tecnici e in grado di fissare nuovi demanding technical requirements, to set new standards standard di comfort e praticità. Essi offrono inoltre garanzie di for comfort and convenience, to meet optimum security sicurezza, soddisfano le aspettative economiche e i requisiti precautions, to agree with economic expectations and ambientali ed infine le esigenze di gusto e di stile. ecological desires and last but not least to please with Al fine di raggiungere questi obiettivi specifici, l attenzione an esthetic thrill. alla struttura dei materiali si è orientata a partire dai prodotti In order to achieve these specific goals the focus in macroscopici fino al mondo microscopico dei materiali funzionali. Con questa consapevolezza i fornitori di prodotti in- products to the microscopic world of functional mate- materials design was adjusted from the macroscopic termedi hanno analizzato e poi perfezionato la prestazione dei rials. With this understanding the suppliers of intermediate products analyzed and subsequently enhanced the loro materiali arrivando ad ottenere infine sistemi molto avanzati. I p.v. anticorrosivi a base di cromati e piombo hanno offerto un eccellente resistenza agli agenti chimici finché le re- specialized system solutions. performance of their materials coming up finally with centi normative ambientaliste hanno imposto che i pigmenti Anticorrosive coatings showed excellent chemical performance with chromates and lead compounds until en- avessero altre proprietà fra cui quella di non essere tossici. Quindi, per la maggior parte delle applicazioni di p.v., i pigmenti inorganici al fosfato hanno avuto la meglio e contem- of the applied pigments, i. e. for a nontoxic behaviour. vironmental concerns asked for an additional property poraneamente sono stati messi a punto p.v. organici [1]. Nel Thus, for the major part of coatings applications a replacement by mainly inorganic phosphate pigments took discorso sulla riduzione dei composti organici volatili si è poi assistito ad altri sviluppi nel campo dei p.v. a base acquosa. In place, simultaneously accompanied by the improvement questo generale mutamento dell ambiente, i pigmenti anticorrosivi devono essere dotati anche di proprietà funzionali di discussion about the reduction of volatile organic com- of the organic coatings themselves [1]. Later on the effettiva protezione anticorrosiva ed essere adatti a formulazioni di p.v. mono o bicomponenti a base acquosa o a solven- in the field of waterborne coatings. pounds initiated another cascade of new developments te, senza contenere quegli elementi al centro del dibattito ambientalista, ovviamente, disponibili per il loro prezzo ragioneve pigments are asked to fulfil the functional properties In this changing environment contemporary anticorrosivole. Lo scopo di questo articolo è presentare un nuovo pigmento anticorrosivo che oltre alle proprietà summenzionate, ble in different water- and solventborne 1K or 2K coa- of effective corrosion protection, being generally suita- fornisce il potere coprente superiore proprio dei pigmenti tings formulations, not containing any elements that are bianchi. Nel contesto di questo articolo si spiega il concetto di under environmental discussion, and of course being forma che segue la funzione, vale a dire la combinazione available for a reasonable price. delle diverse proprietà in un pigmento e la protezione anticorrosiva ottenibile nei vari tipi di leganti. rosive pigment, which beyond the above The scope of this article is to introduce a new anticor- mentioned PITTURE E VERNICI - EUROPEAN COATINGS 12-13/21 39

2 Metodi Le indagini al microscopio elettronico sono state eseguite utilizzando l apparecchiatura Jeol JSM 64 [fig. 2]. Per approfondire l analisi granulometrica, come da [fig. 3 e 4], è stato usata l attrezzatura Helos Sympatec basata sul metodo della diffusione del raggio laser Fraunhofer. Prima di eseguire queste misure, i pigmenti anticorrosivi sono stati dispersi per 1 minuti in un bagno a ultrasuoni con una soluzione.1% di polifosfato, usata come agente disperdente. I primer alchidici a base acquosa sono stati prodotti in base alla formulazione e alle linee guida di [tab. 2]. I p.v. sono stati applicati su provini di acciaio non trattati con film secco dallo spessore di 4 µm. Per i rivestimenti applicati per elettrodeposizione catodica, sono stati usati provini di acciaio fosfatato (Granodine 952). I dettagli sono indicati in [tab. 2 e 3]. I test della nebbia salina pura sono stati eseguiti in base a DIN SS o DIN rispettivamente con una soluzione di NaCl al 5% a 35 C. Per ciascun campione si sono utilizzati due provini scalfiti e due integri (Van Laar). L infiltrazione sul provino scalfito è stata determinata approssimativamente ogni 6 ore e i provini non danneggiati sono stati utilizzati per valutare l eventuale vescicamento. Altri test ciclici della corrosione sono stati eseguiti in base a VDA La risposta fotochimica del Hombitan R 21 e in resina Alkydal F 3 è stata studiata compiendo il test dell invecchiamento artificiale con un Weatherometer Ci 35 Atlas e lampada a UV xeno e bagnando a intervalli ciclici di 3 minuti; si è proseguito poi con l irraggiamento UV della durata di 17 minuti per diverse settimane (Din 53231). Risultati Concetto strutturale Per offrire una protezione effettiva, i pigmenti anticorrosivi chimicamente attivi richiedono una certa solubilità, seppur limitata. La dissoluzione ha luogo dalla superficie dei pigmenti, vale a dire che soltanto l interfaccia dei pigmenti e il legante è attiva chimicamente, mentre il materiale in volume è inerte proporzionalmente alla lunga durata del processo. Per ottimizzare i pigmenti utilizzati nelle pitture e nei p.v. si potrebbe pensare a un p.v. anticorrosione chimicamente attivo sulla superficie di un altro componente inerte oppure attivo solo fisicamente, fenomeno presente in special modo nelle formulazioni di p.v. Mediante questa combinazione, dovrebbe essere possibile utilizzare due funzioni con un unico pigmento. Questo vantaggio può essere ottenuto, per esempio, con il biossido di titanio come vettore. Con questa tecnica, le proprietà fisiche del materiale vengono mantenute completamente e con l utilizzo di questo pigmento vettore con dimensione della particella molto limitata, l area superficiale del p.v. chimicamente attivo è maggiore. Il rivestimento superficiale a base di fosfato contenente sostanze anticorrosive sul materiale vettore è eseguito con un processo di precipitazione in linea di massima confrontabile con la procedura applicata per ridurre la fotoattività dei pigmenti di biossido di titanio. Si procede poi con un trattamento organico aggiuntivo del pigmento, al fine di garantire la disperibilità nel mezzo polare inorganico e organico. La struttura del pigmento che ne deriva è indicata nello schema di [fig. 1]. La composifunctionalities offers an additional hiding power of a typical white pigment. The idea of form follows function will explain the combination of different properties in one pigment, and the corrosion protection achievable in different binder systems will be discussed. Methods Investigations by scanning electron microscopy were performed with a Jeol JSM 64, [fig. 2] is a secondary electron image. For further particle size analysis as demonstrated in [fig. 3 and 4] a Helos equipment by Sympatec was used based on the method of Fraunhofer scattering of a laser beam. Prior to these measurements the anticorrosive pigments were dispersed for 1 min. in a ultrasonic bath with a.1% polyphosphate solution as dispersion agent. The water borne alkyd primers were produced according to the recipe and guidelines in [tab. 2]. The coatings were applied on untreated steel plates with a dry film thickness of 4 µm. For cathodic electrodeposition coatings phosphated steel plates (Granodine 952) were used. More detailed information is given in [2, 3]. Pure salt fog tests were performed according to DIN SS or DIN 53167, respectively, with a 5% NaCl solution at 35 C. For each sample two scratched (van Laar) and two intact plates were used. The infiltration on the scratch was determined approximately every 6 h, the undamaged plates were used to evaluate blistering. Additional cyclic corrosion tests were carried out according to VDA The photochemical behaviour of the pigments Hombitan R 21 and in an Alkydal F 3 resin was investigated during artificial weathering in a Weatherometer Ci 35 by Atlas using Xenon UV-light and a periodical cycling of 3 min. wetting followed by 17 min. of UV radiation for several weeks (DIN 53231). Results Structural concept Chemically active anticorrosion pigments need a certain, but limited solubility in order to achieve an effective protection. The dissolution takes place from the pigments` surface, i. e. only the interface of the pigments to the binder is chemically active, while the bulk material is inert as long as the solution process is slow. In order to optimize the pigmentary materials used in paints and coatings one might think of a chemically active anticorrosive coating on the surface of another inert or merely physically active component which is typically present in coatings formulations. By this combination it should be possible to make use of two functions with one pigmentary material. This benefit can be reached for instance with a titanium dioxide pigment as a carrier material. With this approach the physical properties of the bulk material are completely maintained, and by the use of this comparably very fine particle sized carrier pigment the surface area of the chemically active coating is increased. The surface coating with phosphate containing anticor- 4 PITTURE E VERNICI - EUROPEAN COATINGS 12-13/21

3 [Tab. 1] - Dati fisici di / Physical data of Proprietà / Property Metodo / Method Luminosità L* (%) 96 ISO 7724 Lightness L* (%) Asse rosso-verde a*.5 ISO 7724 Red-green-axis a* Asse giallo-blu b* 4 ISO 7724 Yellow-blue-axis b* Diffusione della luce relativa (%) 1 DIN Rel. scattering power (%) CBU 1 Metodo Sachtleben Sachtleben method Valore ph 8 EN ISO 787 T9 ph-value Conduttività (µs/cm) 15 EN DIN ISO 787 T14 Conductivity (µs/cm) Superficie specifica (m2/g) 1 DIN Specific surface (m2/g) Granulometria (µm).4 Metodo Sachtleben Particle size (µm) Sachtleben Method Densità (g/cm 3 ) 4.1 EN ISO 787 T1 Density (g/cm 3 ) Quantità di rutilo del (%) > 99 Rutile content of (%) Materiale volatile (15 C) (%).24 EN DIN ISO 787 T2 Volatile matter (15 ) (%) perdita per ignizione (9 C) (%) 1 Loss on ignition (9 C) (%) Assorbimento d olio (g/1g) 2 EN FIN ISO 787 T5 Oil absorption (g/1g) Volume del materiale pressato (ml/1g) 1 EN DIN ISO 787 T11 Packed volume (ml/1g) Volume apparente (ml/1g) 17 Metodo Sachtleben Apparent volume (ml/1g) Sachtleben Method zione chimica del prodotto corrisponde al biossido di titanio modificato e non contiene nessuna sostanza pericolosa. La [tab. 1] dà una visione globale dei dati fisici caratteristici del prodotto risultante, poi denominato (2). Contrariamente ad altri pigmenti anticorrosivi, questo materiale mostra un potere coprente superiore nelle formulazion dei p.v. In termini generali, tutte le proprietà fisiche sono identiche a quelle di un pigmento rutilo tipico nonostante il valore b* sia leggermente superiore a causa del rivestimento superficiale anticorrosivo inorganico. La [fig. 2] dà una visione ben chiara, mediante microscopia elettronica a scansione, del diametro della particella, della distribuzione granulometrica e della morfologia del pigmento. Quindi, l immagine conferma un diametro pari a circa,3-,4 µm, confrontato con il dato di 1 m bar. Una visione più dettagliata è data dall analisi granulometrica mostrata in [fig. 3 e 4]. ha particelle di diametro inferiore ed una distribuzione granulometrica con un range più rispetto ad altri pigmenti in uso che hanno una granulometria tipica che varia da 2 a 3 µm. Di conseguenza, quanto più la granulomeria del pigmento vettore è ristretta ed omoge- [Fig. 1] - Base strutturale del nuovo pigmento / Structural concept of the new pigment rosive substances on the carrier material is performed by a precipitation process basically comparable to the procedure applied in order to reduce the photoactivity of titanium dioxide pigments. An additional organic treatment of the pigment is carried out to guarantee the dispersibility in polar inorganic and organic media. The structure of the resulting pigment is shown in the schematic drawing of [fig. 1]. The chemical composition of the product corresponds [Fig. 2] - Immagine di al microscopio elettronico a scansione / Scanning electron microscopy image of [Fig. 3] - Distribuzione granulometrica di differenti pigmenti anticorrosivi / Particle size distributions of different anticorrosive pigments Log distribuzione / Log size distribution 2,1 1,8 1,5 1,2,9,6,3 Pigmento bianco White pigment to a modified titanium dioxide and contains no hazardous substances. [Tab. 1] gives an overview on the characteristic physical data of the resulting product further on named [2]. In contrast to other anticorrosive pigments this material exhibits Phosfate pigment Pigmento al fosfato Chromate pigment Pigmento cromato, Granulometria (m) / Particle size (m) P.v. anticorrosivo Anticorrosive coating Trattamento organico Organic treatment an additional hiding power in coatings formulations. Basically all physical properties are identical to the ones of a typical rutile pigment despite the slightly increased b* value due to the inorganic anticorrosive surface coating. [Fig. 2] gives an insight to the actual particle size, size distribution and morphology of the pigment by scanning electron microscopy. Thus, a particle size of approximately.3 to.4 mm is confirmed by this photograph through the comparison with the 1 µm bar. A more detailed view is given by a particle size analysis shown in [fig. 3 and 4]. has a smaller particle size and a narrower size distribution compared to other contemporary pigments with a typical size of approximately 2 to 3 µm. As a consequence the smaller and more homogeneous particle size provided by the carrier pigment leads to better gloss values when dispersed in a polymer matrix. Moreover, a reduced particle size also corresponds to a higher specific surface area and thus to an increased availability, i.e. effecti- PITTURE E VERNICI - EUROPEAN COATINGS 12-13/21 41

4 nea tanto più si determinano valori di brillantezza superiori, quando questo è disperso in una matrice polimerica. Inoltre, una dimensione ridotta del diametro delle particelle corrisponde anche ad un area superficiale superiore e quindi ad una maggiore capacità di utilizzo, in altri termini, ad una maggiore efficacia delle sostanze anticorrosive. Performance chimica Per valutare l attività dei pigmenti in un lasso di tempo relativamente breve, si esegue il test accelerato della nebbia salina e i test della corrosione ciclica. La performance dei prodotti dipende anche dalle formulazioni utilizzate durante i test. Quindi, una correlazione con l applicazione industriale prevista potrebbe essere sempre contraddittoria sia in ragione dei tempi nel trasferire i test accelerati alle condizioni ambientali reali, sia per le composizioni nel passaggio dai risultati delle formulazioni di base che sono standardizzate e intenzionalmente inferiori alle applicazioni tecnologiche avanzate (4). Il nuovo prodotto sintetizzato nel modo summenzionato dovrebbe essere in grado di sostituire nel contempo i pigmenti anticorrosivi e il biossido di titanio. Le formulazioni tipiche di un primer contengono pigmenti anticorrosivi e spesso anche in una concentrazione del pigmento in volume (CPV) di circa il 6 e il 1% ciascuna. Poiché il potere coprente di è equivalente a un pigmento rutilo e le sue proprietà anticorrosive sono equivalenti, ad esempio a quelle dei fosfati di zinco, si consiglia l applicazione del prodotto nei diversi sistemi leganti con uguale range di CPV. Così, per esempio, si potrebbe evitare di aggiungere del puro nelle formulazioni colorate di grigio o di bianco. Tuttavia, al fine di ottenere la prestazione anticorrosiva ottimale, per ciascuna formulazione si deve determinare empiricamente l esatta concentrazione di pigmento. Si danno ora esempi tratti da campi di applicazione interessanti. Primer alchidico a base acquosa per p.v. d uso industriale La vita utile e la stabilità delle formulazioni a base acquosa potrebbero essere influenzate di volta in volta dai pigmenti anticorrosivi. Finora il p.v. superficiale con ha dimostrato di non interferire con i componenti della matrice organica, in altri termini sembra essere compatibile in tutti i tipi di leganti. Le formulazioni di primer alchidici a base acquosa sono presentate in [tab. 2]. L inibitore organico di corrosione e il fosfato di zinco sono stati sostituiti con. Le formulazioni differiscono per [Fig. 4] - Distribuzioni totali granulometrica per vari pigmenti anticorrosivi / Sum distributions of particle sizes for different anticorrosive pigments Distribuzione in volume (%) Sum volume distribution (%) Phosfate pigment Pigmento al fosfato Chromate pigment Pigmento cromato, Diametro delle particelle (µm) / Particle size (µm) [Fig. 5] - Infiltrazione nei provini di acciaio incisi e rivestiti con un pv contenente con il test della nebbia salina con valori differenti di CPV nelle formulazioni alchidiche a base acquosa e confrontate con il materiale campione (rif.) / Infiltration of scratched steel plates with ongoing salt spray test for with different pvc s in water borne alkyd formulations and in comparison to a reference material (ref.) Infiltrazione (mm) / Infiltration (µm) vity of the anticorrosive substances. Chemical performance Accelerated pure salt spray and cyclic corrosion tests are performed in order to evaluate the activity of the pigments within a relatively short period. The performance of the products also depends on the formulations used during the tests. Thus, a correlation to the intended industrial application might always be contradictuous, be it for the time scale to transfer accelerated tests to real environmental conditions or be it for the recipes to transfer results from basic standardized and intentionally inferior formulations to highly technological final applications [4]. The new product synthesized in the above mentioned way should be able to replace titanium dioxide and anticorrosive pigments at the same time. Typical primer recipes contain anticorrosive pigments and often also in a pigment volume concentration (pvc) of about 6% to 1% each. As the hiding power of is equivalent to a rutile pigment and its anticorrosive properties are comparable to e. g. zinc phosphates the application of the product in different binder systems is recommended within the same range of pvc, too. Thus, for instance the addition of pure pigments could be omitted in grey or white colored formulations further on. However, the exact pigment concentration to obtain the optimum performance in corrosion protection has to be determined in each formulation empirically as before. Examples from interesting application fields are given in the following. Waterborne alkyd primer for industrial coatings The pot life and stability of waterborne formulations might be influenced from time Ore / Hours to time by anticorrosive pigments. As far as known up to now the surface coating chosen for does not interfere with components of the organic matrix, i.e. a compatibility in basically all binder systems seems possible. Waterborne alkyd primer recipes are given in [tab. 2]. Zinc phosphate and an organic corrosion inhibitor were replaced by. The formulations differ in their color on account of their pigment combinations, however, the pvc of the anticorrosive pigments were kept constant with 1%. The corrosion protection was evaluated in pure salt 42 PITTURE E VERNICI - EUROPEAN COATINGS 12-13/21 ref. pvc 1% pvc 2% pvc 5% pvc 8% pvc 1% pvc 12% pvc 15%

5 quanto concerne il colore per via delle loro combinazioni di pigmento, tuttavia, i valori del CPV dei pigmenti anticorrosivi sono stati mantenuti al 1%. La protezione dalla corrosione è stata valutata eseguendo il test della nebbia salina pura e della corrosione ciclica per le formulazioni rosse contenenti fosfato di zinco e, rispettivamente. Dopo sei settimane dall inizio del test della corrosione ciclica, tutti i provini di metallo per entrambe le formulazioni avevano un buon aspetto e non presentavano alcuna formazione significativa di ruggine. Tuttavia, nel test della nebbia salina pura è emersa una grande differenza: i provini integri contenenti non presentavano segni di vescicamento e formazione di ruggine dopo 1 ore, mentre i provini rivestiti con il materiale campione erano completamente distrutti (2). Le infiltrazioni sui pannelli incisi hanno confermato questi dati, come da [fig. 5]. Per valutare la prestazione anticorrosiva ottimale e quindi la concentrazione di pigmenti necessaria, alcuni rivestimenti a base con CPV dal 2% al 15% sono stati sottoposti al test della nebbia salina. L infiltrazione nelle incisioni sui provini con i risultati del test della nebbia salina è mostrata in [tab. 5]. La protezione anticorrosiva chimicamente attiva del pigmento è dimostrata anche da questi dati: con CPV del 2% non dà una protezione anticorrosiva efficace. Il CPV al 5% non è ancora sufficiente, tuttavia, con una concentrazione di pigmento in volume dell 8% o superiore si è osservata [Tab. 2] - Formulazioni alchidiche a base acquosa con fosfato di zinco o con un CPV del 1% / Waterborne alkyd formulations with zinc phosphate or at pvc 1% Fosfato di zinco Zinc phosphate grigio rosa rosso grey pink red peso% peso% peso% Componente Funz./Azienda weight % weight % weight % Component Function/Company 24,5 23,76 24,22 Worl esol 61 A, 75% legante/worl binder/worl 1,75 1,7 1,73 Soligen 123 essiccativo/dow Chem. siccative/dow Chem. Agitare l essiccativo nel legante / Stir siccative into binder 1,3 4,22 1,24 Ammoniaca 25% Ammonia, 25% Aggiungere lentamente per regolare il ph a 8,5 Add slowly to adjust ph to 8,5 2,21 2,15 2,19 Dowanol DPnB solvente/dow Chem. solvent/dow Chem. 32,68 31,75 32,39 Acqua, deionizzata solvente Water, deionized solvent Aggiungere i solventi nella sequenza data nella soluzione di legante / Add both solvents in given sequence to binder solution 62,44 6,58 67,77 Somma soluzione legante Sum binder solution 1,71 1,66 1,69 Butilglicole solvente Butylglycol solvent,6,58,59 Dowanol DPnB solvente/dow Chem. solvent/dow Chem. 8,87 8,6 8,75 Acqua, deionizzata solvente Water, deionized solvent Disperdere nella soluzione legante con il dissolver / Disperse into binder solution with dissolver 5,38 4,14 3,77 Finntalc M 5 Riempitivo/Naintsch Filler/Naintsch 1,88 8,4 7,64 Millicarb Riempitivo/Omya Filler/Omya 9,72 9,42 Pigmento anticorrosivo/sachtleben Anticorrosive pigment Sachtleben 7,35 Fosfato di zinco Pigmento anticorrosivo Zinc phosphate Anticorrosive pigment 1,69 Inibitore di corrosio- Inibitore corrosione ne organico Organic corrosion Corrosion inhibitor inhibitor 6,52 6,65 Ossido di ferro 3297 Pigm. rosso/basf Iron oxide 3297 Red pigment/basf,3 Raven 4 carbon black/degussa Carbon black pigment,1,1,1 Exkin II Antipelle/NRC Antiskinning agent Aggiungere i pigmenti, riempitivi ed additi vi alla soluzione legante / Add pigments, fillers and additives to binder solution Disperdere tre volte nel mulino a sfere Disperse three times in bead mill 26,38 28,58 27,2 Somma pigmenti, riempitivi, additivi Sum pigments, fillers, additive Somma totale / Total sum spray and cyclic corrosion tests for the red formulations containing zinc phosphate and, respectively. After six weeks of cyclic corrosion tests all metal plates of both recipes still looked well without significant rust formation. However, in the pure salt spray test an enormous difference emerged: the unscratched containing plates did not show significant blistering and rust formation after 1 h while the plates coated with the reference material were completely destroyed [2]. The infiltrations on the scratched panels confirmed these findings as demonstrated in [fig. 5]. A series of coatings with different pvc ranging from 2% to 15% were exposed to salt spray tests in order to determine the optimum corrosion protection and the concentration of pigments necessary therefore. The infiltration of the scratches on the test plates with proceeding salt fog test is shown in [fig. 5]. The chemically active corrosion protection of the pigment is demonstrated by these findings as well: apvc of 2% does not provide effective corrosion protection. A pvc of 5 % is still not sufficient, however, with a pigment volume concentration of 8% or above an effective corrosion protection was observed for this formulation. Cathodic electrodeposition coatings Cathodic electrodeposition coatings used in automotive industries PITTURE E VERNICI - EUROPEAN COATINGS 12-13/21 43

6 per questa formulazione una protezione anticorrosiva molto efficace. Rivestimenti per elettrodeposizione catodica I p.v. per elettrodeposizione catodica utilizzati nell industria automobilistica contengono altri pigmenti anticorrosione oltre al come ad esempio, il silicato di piombo. Sostituento entrambi con, e senza ottimizzare ulteriormente la formulazione, si sono ottenuti risultati equivalenti per il periodo di sei mesi durante il quale è stato condotto il test della corrosione ciclica [2]. Da questo punto di vista, sembra possibile una formulazione semplificata e non tossica. Coil coatings Le applicazioni di coil coatings si basano su requisiti molto esigenti per via dello spessore molto basso richiesto del film e per le sofisticate esigenze tecnologiche. Diventa quindi dubbia l idea che un materiale veicolo inerte con concentrazione relativamente bassa di p.v. superficiale anticorrosivo sia il prodotto ideale per questo scopo. D altronde, risultano chiaramente i vantaggi offerti da in questa applicazione potenziale: oltre alle ragioni ambientali che inducono a sostituire i cromati di stronzio, l intenso colore giallo dei cromati scomparirebbe. Di conseguenza si risparmierebbero molte energie a livello tecnico ed economico evitando di dover aggiungere dei rivestimenti al fine di coprire il colore del prodotto finale. Un altro vantaggio economico potrebbe derivare dalla parziale sostituzione del nella formulazione del primer [tab. 3]. Finora, le prove sul campo relative all attività chimica decisiva in funzione della protezione anticorrosiva ha dato risultati equivalenti a quelli del cromato. In base alla formulazione utilizzata, i cromati hanno offerto di volta in volta prestazioni superiori, ma il pigmento bianco anticorrosivo si è rivelato un alternativa molto promettente. In genere, si sono osservati valori di brillantezza superiori a causa della maggiore finezza della particella, oltre alla maggiore disperdibilità. Prestazione Performance Riduzione costi Cost savings Elevata durabilità: un opzione per le verniciature in un unica applicazione Finora l applicazione di una mano di non ha avuto follow up. Comunque, la sua durabilità è stata studiata mediante test dell invecchiamento accelerato confrontandola con il tipo adatto di rutilo, durevole per esposizioni in ambiente esterno. Le [fig. 6 e 7] mostrano l evoluzione della brillantezza e dello sfarinamento con tempi di esposiziocontain among others and anticorrosive pigments as for instance lead silicate. Replacing both by without further optimization of the recipe lead to equivalent results during a six weeks lasting cyclic corrosion test [2]. From that point of view a simplified and nontoxic formulation seems possible. Coil coatings [Tab. 3] - I vantaggi in coil coatings / Benefits in Coil Coatings Coil coatings applications are quite demanding because of their thin dry film thicknesses and the high technological requirements. Therefore, it was questionable whether the concept of an inert carrier material with a relatively low concentration of an anticorrosive surface coating would be successful. On the other hand the benefits of in such a potential application would be quite obvious: besides environmental reasons to replace strontium chromates the strong yellow Protezione anticorrosiva / Corrosion protection Potere coprente / Hiding power Brillantezza / Gloss Disperdibilità / Dispersibility Riduzione di per il maggiore potere coprente / Reduction of due to additional hiding power Nessun bisogno di coprire il colore giallo di SrCrO 4 con un secondo pv / No need to cover yellow color of SrCrO 4 in second coating Ambiente Sostituzione di SrCrO 4 / Replacement of SrCrO 4 Environmental [Fig. 6] - Valore brillantezza 2 gloss al test del invecchiamento artificiale di e Hombitan R 21 / 2 gloss values upon artificial weathering for and Hombitan R 21 2 gloss (%) 1 9 Hombitan R color of the chromates would disappear. Consequently one might save technical and economical efforts in additional coatings to hide this color in the final product. Another economical advantage would be as before the (partial) replacement of in the primer recipe [tab. 3]. So far, field trials concerning the decisive chemical activity in corrosion protection showed comparable results to the chromates. Depending on the formulations used the chromates exhibited from time to time a superior performance, but the anticorrosive white pigment often got approved as a promising alternative. Generally appreciated effects were significantly increased gloss values because of the finer particle size, and also the dispersibility was enhanced. High durability: an option for one coat paintings The application of in one coat paintings has not been followed up to now. However, its durability was investigated by artificial weathering in comparison to a durable rutile grade suitable for outdoor exposure. [Fig. 6 and 7] show the evolution of gloss and chalking with increasing exposure time to UV radiation and wetting. The coating which contained showed a significantly better gloss retention and also an exceptionally low chalking compared to the other pigment. Thus, the surface coating Ore / Hours 44 PITTURE E VERNICI - EUROPEAN COATINGS 12-13/21

7 ne all irraggiamento UV e bagnabilità superiori. Il p.v. che conteneva ha dato risultati significativamente migliori per quanto concerne la ritenzione della brillantezza oltre ad un basso sfarinamento rispetto ad altri pigmenti. Quindi, il rivestimento superficiale applicato a scopo anticorrosivo dà rispettivamente durabilità elevata e fotostabilità. Da questo punto di vista, questo pigmento bianco anticorrosivo potrebbe giocare un importante ruolo in quelle applicazioni che devono fare i conti con il fenomeno dell assorbimento degli UV da parte del biossido di titanio oppure del degrado dei polimeri per la radiazione UV. Effetti economici [Tab. 4] mostra schematicamente una formulazione di primer anticorrosivo che potrebbe essere utilizzata in qualsiasi campo di applicazione. La matrice organica è costituita dal legante, dall indurente e diversi additivi e solventi e corrisponderebbe a circa il 6% in peso, mentre i pigmenti e i riempitivi rappresenterebbero circa il 4% in peso. Se si considerano questi ultimi componenti, il utilizzato per il suo potere coprente e i pigmenti anticorrosivi sono di gran lunga più costosi dei riempitivi. Nella formulazione alternativa si è suggerito uno scambio dei due pigmenti costosi e il bilanciamento di tutto il quantitativo di pigmento e di riempitivo aumentando la concentrazione del riempitivo meno costoso. Con questa variante si sono mantenute sia le proprietà protettive che i valori di diffusione della luce; quindi, sono possibili formulazioni più semplici e maggiori risparmi. [Fig. 7] - Sfarinamento di e Hombitan R 21 al test di invecchiamento artificiale / Chalking of and Hombitan R 21 upon artificial weathering Infiltrazione / Infiltration (µm) 1 9 Hombitan R Ore / Hours [Tab. 4] - Schema di massima delle formulazioni del primer anticorrosivo / rough sketch of anticorrosive primer recipes Formulazione Formulazione di base Horbicor Basic Recipe Horbicor Recipe Peso % Peso% Weight % Weight % Legante, indurente, additivi, solventi 6 6 Binder, hardener, additives, solvents Riempitivi 2 3 Fillers Biossido di titanio 1 - Titanium dioxide Pigmento anticorrosivo 1 - Anticorrosive pigment - 1 Somma / Sum 1 1 applied for anticorrosive purposes provides at the same time a very high durability or photostability, respectively. From that point of view this anticorrosive white pigment could play an important role in possible applications which have to struggle with the UV absorption phenomena of titanium dioxide or the degradation of polmers through UV radiation. Economical effects [Tab. 4] shows a rough scetch of an anticorrosive primer recipe which could be used in any field of application. The organic matrix consisting of binder, curing agent, several additives and solvents corresponds to approximately 6 weight % while the pigments and fillers make up roughly 4 weight %. Taking a look at the latter components used for its hiding power and the anticorrosive pigments are by far more expensive than the fillers. An exchange of two expensive pigments by one and balancing the overall pigment and filler content by increasing the less expensive extender concentration was suggested in the alternative recipe. With this variation both the protective properties and the light scattering power are maintained; thus, cost savings and simplified formulations should be possible. Conclusion Conclusioni Associando le due funzioni di diffusione della luce del pigmento bianco e di protezione anticorrosiva efficace del pigmento anticorrosivo a granulometria molto fine in un p.v. superficiale si apre la strada a nuove possibilità nel campo delle moderne applicazioni dei p.v. Presentato al XXV Congresso Fatipec - Torino, Italia Combining the two functions of light scattering by a white pigment and of effective corrosion protection by an anticorrosion pigment in the form of a single, fine particle sized, surface coated product opens up new possibilities in the field of modern coatings applications. Put forward at XXV Fatipec Congress - Turin, Italy Bibliografia / References [1] J. Ruf, Organischer Metallschutz, Vincentz Verlag, Hannover, [2] T. Rentschler, Farbe & Lack 15 (1999) 11. [3] M. Entenmann, T. Schauer, C.D. Eisenbach, J. Winkler, Farbe & Lack 15 (1999) 246. [4] G. Wagner, I-LACK, 67 (1999) 36. PITTURE E VERNICI - EUROPEAN COATINGS 12-13/21 45