Prodotti vernicianti in polvere: proprietà e prove di caratterizzazione.

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1 Convegno Surface Treatments News 2012 In ambito METEF Prodotti vernicianti in polvere: proprietà e prove di caratterizzazione. di Giuseppe Casati Verona, 19 Aprile 2012

2 Sommario Introduzione Formulazione generale vernice in polvere Natura chimica delle vernici in polvere Caratteristiche delle vernici in polvere Prove di caratterizzazione Conclusione

3 INTRODUZIONE Con questa presentazione voglio mettere in risalto le prove che servono a qualificare e quantificare le resistenze e le caratteristiche delle vernici in polvere mediante tests di laboratorio e prove di esposizione in Florida. E vorrei anche sottolineare come la natura chimica del sistema legante (resina + agente induritore) giochi un ruolo fondamentale nel definire quasi tutte le proprietà delle vernici in polvere.

4 Proprietà delle vernici in polvere

5 Proprietà delle vernici in polvere In base alle loro proprietà le vernici in polvere vengono classificate in: DECORATIVE FUNZIONALI Le principali proprietà delle vernici in polvere DECORATIVE sono: Estetiche: aspetto - lucido, opaco, liscio, bucciato, raggrinzato.. Identificative: colore Resistenza agli agenti atmosferici Resistenza alla corrosione Resistenza agli agenti chimici Le principali proprietà delle vernici in polvere FUNZIONALI sono: Resistenza alla corrosione* Resistenza agli agenti chimici** * p.e. Tubazioni per oleodotti ** p.e. Interno dei serbatoi di raffineria Tutte le proprietà delle vernici in polvere dipendono dalla loro formulazione e per questo inizierò a presentarvi un esempio generale di formulazione di vernice in polvere e vernice liquida

6 Esempio di formulazione generale di vernice in polvere e di una vernice liquida Sistema legante

7 Natura chimica delle vernici in polvere Viene indicata come natura chimica delle vernici in polvere la composizione chimica del sistema legante (resina + agente induritore) ed in qualche caso con il solo nome della resina o dell agente induritore e in altri con il nome del polimero formatosi dopo polimerizzazione. Nell esempio è riportata la reazione che interviene tra la resina (Polyester) e l induritore (Primid) per formare il sistema legante di una vernice polvere Poliestere (crosslink).

8 Natura chimica delle vernici in polvere (Fusione / Polimerizzazione) Tutti i sistemi leganti sono di tipo termoindurente per cui necessitano di energia per la fusione e la polimerizzazione della vernice in polvere. Durante la fase di fusione la polvere diventa fluida e si stende sul manufatto. Durante la fase di polimerizzazione la resina (Polyester) reagisce con l agente induritore formando legami chimici. La fase di fusione si può ottenere tramite aria calda o tramite raggi InfraRossi (IR) o raggi IR + raggi UltraVioletti (UV)

9 Natura chimica delle vernici in polvere La natura chimica del sistema legante determina quasi tutte le caratteristiche peculiari delle vernici in polvere quali: Resistenza agli agenti atmosferici (con pigmenti adatti) Resistenza alla corrosione (vedi primers epossidici) Resistenze chimiche (vedi antigraffiti) Proprietà meccaniche (elasticità e flessibilità) Grado di opacità e brillantezza Ciclo di polimerizzazione (polveri con temperatura di polimerizzazione di 130 C) Tipo di energia per la polimerizzazione ( vedi vernici reticolate con raggi Ultra Violetto)

10 Natura chimica delle vernici in polvere. Principalmente, per la natura chimica del sistema legante, le vernici in polvere vengono suddivise in base al loro impiego: per uso INTERNO o per uso ESTERNO Per INTERNO: Epossidica EpossiPoliestere Per ESTERNO: Poliestere Poliuretanica Acrilica A base di resine fluorurate

11 Caratteristiche delle vernici in polvere Vernici Epossidiche (per uso INTERNO) Vantaggi Buone resistenze chimiche Ottima resistenza alla corrosione (primers) Cotture a bassa temperatura Possibilità di ottenere polveri molto opache Svantaggi Scarsa resistenza ai raggi Ultravioletti (UV) Scarsa resistenza alle temperature Costi Nota: esistono circa 150 differenti tipi di agenti induritori per resine epossidiche per cui è possibile avere 150 vernici in polvere con differenti caratteristiche.

12 Caratteristiche delle vernici in polvere Vernici EpossiPoliestere (per uso INTERNO) Vantaggi Buon grado dilatazione e brillantezza Basso costo Resistenza alla sovracottura (lunga permanenza in forno) Cottura a bassa temperatura Svantaggi Scarsa resistenza ai raggi Ultravioletti UV Hybrid Systems PE O C OH + O O O PE O C O HO O O

13 Caratteristiche delle vernici in polvere Vernici Poliesteri Vantaggi Ottima resistenza ai raggi Ultravioletti (UV) Possibilità di versioni ad alta durabilità (Classe 2 Qualicoat) Certificate per esterno da Qualicoat (Classe 1 e Classe 2) Relativamente basse temperature di polimerizzazione Svantaggi Scarsa resistenza alle temperature di polimerizzazione (se si usa agente indurente tipo Primid) Tgic -Salute & Sicurezza (quasi non più presente sul mercato italiano) Costo Nota: sono 3 i principali agenti induritori per la formulazione di vernici poliesteri: 1) Famiglia degli idrossialchilammide (tipo Primid ) nessun obbligo di etichettatura 2) Trimellitic acid triglycidyl ester (tipo Araldite PT 910 ) obbligo di etichettatura: irritante Xi 3) TriglicidilIsocianurato: TGIC obbligo di etichettatura con teschio: tossico T

14 Caratteristiche delle vernici in polvere Vernici Poliesteri RreReazione di policondensazione con formazione di acqua.

15 Caratteristiche delle vernici in polvere Vernici Poliuretaniche Vantaggi Ottima resistenza ai raggi Ultravioletti (UV) Possibilità di versioni ad alta durabilità (Classe 2 Qualicoat) Certificate per esterno da Qualicoat (Classe 1 e Classe 2) Ottime resistenze chimiche ( vedi antigraffiti) Svantaggi Alte temperature di polimerizzazione (200 C) Costo

16 Caratteristiche delle vernici in polvere Vernici acriliche Vantaggi Eccellente resistenza ai raggi Ultravioletti (UV) Eccellente grado di dilatazione e di brillantezza Polimerizzazione a basse temperature ( C) Svantaggi Temperature di stoccaggio delle polveri sotto i 20 C Trasporto refrigerato durante i periodi estivi Costo

17 Caratteristiche delle vernici in polvere Vernici a base di resine fluorurate Vantaggi Straordinaria resistenza ai raggi Ultravioletti (UV) Certificate per esterno da Qualicoat (Classe 3) Ottime resistenze chimiche Bassa tendenza a trattenere lo sporco Applicabili in mano unica (no primer) Svantaggi Costo limitazione nel gloss (NO top-gloss)

18 Prove di caratterizzazione.

19 Per verificare le proprietà e le diverse caratteristiche delle vernici in polvere in questa presentazione ho voluto esaminare le vernici in polvere per uso in architettura. Da più vent anni a livello mondiale opera il QUALICOAT che è un organizzazione per la certificazione di qualità impegnata a mantenere e promuovere la qualità dei sistemi vernicianti su alluminio e sue leghe per applicazioni per architettura. Tutte le vernici omologate QUALICOAT devono soddisfare un capitolato di qualità attualmente in uso la 12 Edizione del 1 settembre 2009 (vedi sito Internet ). Il QUALICOAT ha associazioni nazionali che collaborano per il mantenimento del marchio e ed in Italia l associazione nazionale del QUALICOAT è QUALITAL.

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21 Il capitolato QUALICOAT identifica e classifica le vernici in polvere con queste definizioni e codici: per la resistenza agli agenti atmosferici (se superano tutti i tests di laboratorio): Classe 1 (se superano positivamente un esposizione in Florida di 1 anno) Classe 2 (se superano positivamente un esposizione in Florida di 3 anni) Classe 3 (se superano positivamente un esposizione in Florida di 10 anni) per il grado di brillantezza Norma EN ISO 2813 (con luce incidente a 60 ):

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23 Metodi di prova QUALICOAT: resistenza agli agenti atmosferici

27 Metodi di prova QUALICOAT: resistenza agli agenti atmosferici L irraggiamento ed il tasso di umidità della Florida non è costante di anno in anno; allo scopo vengono forniti al QUALICOAT tutti i dati relativi alle temperature dell aria e del pannello nero di riferimento, dell umidità e dell irraggiamento dei raggi UV. QUALICOAT spedisce assieme ai pannelli da testare dei pannelli di riferimento per verificare che le condizioni ambientali in Florida siano in linea con gli anni precedenti.

28 Metodi di prova QUALICOAT: resistenza agli agenti atmosferici Nota sull esposizione in Florida: Un po di storia: la Ford la principale casa automobilistica USA negli anni intorno al 1910 / 1920 si era accorta che la vernice delle auto spedite in Florida si deteriorava molto velocemente rispetto alle stesse auto che circolavano nelle altri parti degli USA, a causa del forte irraggiamento solare e dell elevato tasso di umidità. Da qui la decisione di testare i cicli di verniciatura in Florida: se i risultati di resistenza agli agenti atmosferici fossero stati positivi in Florida si poteva presumere che sarebbero stati validi nelle altre parti degli Stati Uniti.

30 Metodi di prova QUALICOAT: resistenza alla corrosione Controlla la resistenza all atmosfera industriale delle vernici in polvere e del ciclo di verniciatura. Il test di resistenza alla nebbia salino acetica riproduce la corrosione filiforme che si crea naturalmente sull alluminio. Il test controlla la resistenza alla corrosione del ciclo di pretrattamento e della vernice in polvere e della composizione chimica della lega.

31 Metodi di prova QUALICOAT: resistenza alla corrosione E una prova di corrosione molto veloce che dà un indicazione della resistenza alla corrosione del ciclo di verniciatura E una prova di controllo del ciclo di pretrattamento in uso presso i verniciatori che permette di avere nel giro di qualche ora il controllo della qualità del pretrattamento industriale

32 Metodi di prova QUALICOAT: resistenza alla corrosione Controlla la resistenza alla corrosione delle vernici in polvere e del ciclo di verniciatura

33 Metodi di prova QUALICOAT: resistenza agli agenti chimici La prova simula un possibile contatto accidentale con la malta dei manufatti durante la loro posa e controlla la resistenza della vernice in polvere a questo agente chimico.

34 Metodi di prova QUALICOAT: controllo proprietà meccaniche

35 Metodi di prova QUALICOAT: controllo proprietà meccaniche Lo spessore è molto importante quando si vuole controllare le proprietà meccaniche di una vernice in polvere. Con spessori molto elevati alcune proprietà meccaniche decadono.

36 Metodi di prova QUALICOAT: controllo proprietà meccaniche La durezza è una proprietà molto importante perché conferisce al film di vernice quelle resistenze necessarie ad evitare danneggiamenti, rigature e graffi durante la fase di montaggio e di pulizia

37 Metodi di prova QUALICOAT: controllo proprietà meccaniche Prova per controllare l elasticità del film di vernice

39 Metodi di prova QUALICOAT: controllo proprietà meccaniche E una prova per controllare l elasticità del film tramite una deformazione rapida

41 CONCLUSIONI Abbiamo visto come la maggior parte delle proprietà delle vernici in polvere dipendano dalla loro natura chimica e come il capitolato QUALICOAT ne controlli le resistenze e proprietà con tests di laboratorio che replicano in modo molto aderente gli ambienti e le possibili usure che le vernici in polvere potranno avere durante la loro vita per usi in architettura. QUALICOAT è attivo, da oltre 25 anni, certificando prodotti chimici, vernici in polvere e liquide ed impianti di verniciatura contribuendo a mantenere un elevato grado di qualità nel settore delle verniciatura in architettura e continua ad aggiornare specifiche e direttive. Abbiamo fatto riferimento al capitolato della 12 edizione delle «Direttive tecniche del marchio di qualità QUALICOAT dell alluminio verniciato (con prodotti liquidi ed in polvere) impiegato in architettura» che verrà sostituita dalla 13 edizione che verrà pubblicata a settembre 2012

42 AITAL spera che questa presentazione Vi possa essere stata utile e ringrazia per l attenzione