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 idonei a soddisfare i requisiti tecnici e in grado di fissare nuovi
standard di comfort e praticità. Essi offrono inoltre garanzie di
sicurezza, soddisfano le aspettative economiche e i requisiti
ambientali ed infine le esigenze di gusto e di stile.
Al fine di raggiungere questi obiettivi specifici, l’attenzione
alla struttura dei materiali si è orientata a partire dai prodotti
macroscopici fino al mondo microscopico dei materiali funzionali. Con questa consapevolezza i fornitori di prodotti intermedi hanno analizzato e poi perfezionato la prestazione dei
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 recenti normative ambientaliste hanno imposto che i pigmenti
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 contemporaneamente sono stati messi a punto p.v. organici [1]. Nel
discorso sulla riduzione dei composti organici volatili si è poi
assistito ad altri sviluppi nel campo dei p.v. a base acquosa. In
questo generale mutamento dell’ambiente, i pigmenti anticorrosivi devono essere dotati anche di proprietà funzionali di
effettiva protezione anticorrosiva ed essere adatti a formulazioni di p.v. mono o bicomponenti a base acquosa o a solvente, senza contenere quegli elementi al centro del dibattito ambientalista, ovviamente, disponibili per il loro prezzo ragionevole. Lo scopo di questo articolo è presentare un nuovo pigmento anticorrosivo che oltre alle proprietà summenzionate,
fornisce il potere coprente superiore proprio dei pigmenti
bianchi. Nel contesto di questo articolo si spiega il concetto di
“forma che segue la funzione”, vale a dire la combinazione
delle diverse proprietà in un pigmento e la protezione anticorrosiva ottenibile nei vari tipi di leganti.
“Form follows function”. Driven by this fundamental
concept of design new products were developed to fulfil
demanding technical requirements, to set new standards
for comfort and convenience, to meet optimum security
precautions, to agree with economic expectations and
ecological desires and last but not least to please with
an esthetic thrill.
In order to achieve these specific goals the focus in
materials design was adjusted from the macroscopic
products to the microscopic world of functional materials. With this understanding the suppliers of intermediate products analyzed and subsequently enhanced the
performance of their materials coming up finally with
specialized system solutions.
Anticorrosive coatings showed excellent chemical performance with chromates and lead compounds until environmental concerns asked for an additional property
of the applied pigments, i. e. for a nontoxic behaviour.
Thus, for the major part of coatings applications a replacement by mainly inorganic phosphate pigments took
place, simultaneously accompanied by the improvement
of the organic coatings themselves [1]. Later on the
discussion about the reduction of volatile organic compounds initiated another cascade of new developments
in the field of waterborne coatings.
In this changing environment contemporary anticorrosive pigments are asked to fulfil the functional properties
of effective corrosion protection, being generally suitable in different water- and solventborne 1K or 2K coatings formulations, not containing any elements that are
under environmental discussion, and of course being
available for a reasonable price.
The scope of this article is to introduce a new anticorrosive pigment, which beyond the above mentioned
PITTURE E VERNICI - EUROPEAN COATINGS 12-13/2001
39
Metodi
Le indagini al microscopio elettronico sono state eseguite utilizzando l’apparecchiatura Jeol JSM 6400 [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 10 minuti in un bagno a ultrasuoni con una soluzione 0.1% 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 40 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
50021 - SS o DIN 53167 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 60 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 621-451. La risposta fotochimica del TiO2 Hombitan R
210 e Hombicor in resina Alkydal F 300 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 composi40
functionalities 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 6400, [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 10 min. in
a ultrasonic bath with a 0.1% 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 40 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
50021 - 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 60
h, the undamaged plates were used to evaluate blistering. Additional cyclic corrosion tests were carried out
according to VDA 621-415.
The photochemical behaviour of the TiO2 pigments
Hombitan R 210 and Hombicor in an Alkydal F 300 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 anticorPITTURE E VERNICI - EUROPEAN COATINGS 12-13/2001
rosive substances
on the carrier maProprietà / Property
Metodo / Method
terial
is perforLuminosità L* (%)
96 ISO 7724
Pigmento bianco
med
by
a precipiWhite
pigment
Lightness L* (%)
tation
process
baAsse rosso-verde a*
0.05 ISO 7724
P.v. anticorrosivo
sically comparaRed-green-axis a*
Anticorrosive coating
ble to the proceAsse giallo-blu b*
4
ISO 7724
Trattamento organico
dure applied in orYellow-blue-axis b*
Organic treatment
der to reduce the
Diffusione della luce relativa (%)
100 DIN 53165
Rel. scattering power (%)
photoactivity of titanium dioxide pigCBU
10 Metodo Sachtleben
Sachtleben method
ments. An additioValore pH
8
EN ISO 787 T9
nal organic treatpH-value
ment of the pigConduttività (µS/cm)
150 EN DIN ISO 787 T14
ment is carried out to guarantee the dispersibility in
Conductivity (µS/cm)
polar inorganic and organic media.
Superficie specifica (m2/g)
10 DIN 66 132
The structure of the resulting pigment is shown in the
Specific surface (m2/g)
schematic drawing of [fig. 1].
Granulometria (µm)
0.4 Metodo Sachtleben
The chemical composition of the product corresponds
Particle size (µm)
Sachtleben Method
to a modified titaDensità (g/cm3)
4.1 EN ISO 787 T10
nium dioxide and
[Fig.
2]
Immagine
di
Hombicor
al
microscoDensity (g/cm3)
pio elettronico a scansione / Scanning electron contains no hazarQuantità di rutilo del TiO2 (%)
> 99
microscopy image of Hombicor
dous substances.
Rutile content of TiO2 (%)
[Tab. 1] gives an
Materiale volatile (105°C) (%)
0.24 EN DIN ISO 787 T2
overview on the
Volatile matter (105°) (%)
characteristic phyperdita per ignizione (900°C) (%)
1
sical data of the
Loss on ignition (900°C) (%)
resulting product
Assorbimento d’olio (g/100g)
20 EN FIN ISO 787 T5
further on named
Oil absorption (g/100g)
Hombicor [2].
Volume del materiale pressato (ml/100g)
100 EN DIN ISO 787 T11
In contrast to
Packed volume (ml/100g)
other anticorroVolume apparente (ml/100g)
170 Metodo Sachtleben
Apparent volume (ml/100g)
Sachtleben Method
sive pigments this
material exhibits
zione chimica del prodotto corrisponde al biossido di titanio mo- an additional hiding power in coatings formulations.
dificato e non contiene nessuna sostanza pericolosa. La [tab. 1] Basically all physical properties are identical to the
dà una visione globale dei dati fisici caratteristici del prodotto ones of a typical rutile pigment despite the slightly
risultante, poi denominato Hombicor® (2). Contrariamente ad increased b* value due to the inorganic anticorrosive
altri pigmenti anticorrosivi, questo materiale mostra un potere surface coating.
coprente superiore nelle formulazion dei p.v. In termini genera- [Fig. 2] gives an insight to the actual particle size, size
li, tutte le proprietà fisiche sono identiche a quelle di un pig- distribution and morphology of the pigment by scanning
mento rutilo tipico nonostante il valore b* sia leggermente electron microscopy. Thus, a particle size of approximasuperiore a causa del rivestimento superficiale anticorrosivo tely 0.3 to 0.4 mm is confirmed by this photograph
inorganico. La [fig. 2] dà una visione ben chiara, mediante through the comparison with the “1 µm” bar.
microscopia elettronica a scansione, del diametro della parti- A more detailed view is given by a particle size analysis
shown in [fig. 3 and 4]. Homcella, della distribuzione granubicor has a smaller particle
lometrica e della morfologia del
[Fig. 3] - Distribuzione granulometrica di differenti pigmenti
pigmento. Quindi, l’immagine anticorrosivi / Particle size distributions of different anticorrosive size and a narrower size distribution compared to other
conferma un diametro pari a cir- pigments
contemporary pigments with a
ca 0,3-0,4 µm, confrontato con
2,1
typical size of approximail dato di 1 m bar. Una visione
tely 2 to 3 µm.
più dettagliata è data dall’anali1,8
As a consequence the smalsi granulometrica mostrata in
1,5
ler and more homogeneous
[fig. 3 e 4]. Hombicor ha partiparticle size provided by the
celle di diametro inferiore ed
1,2
TiO2 carrier pigment leads
una distribuzione granulome0,9
trica con un range più rispetto
to better gloss values when
0,6
ad altri pigmenti in uso che handispersed in a polymer mano una granulometria tipica che
trix. Moreover, a reduced par0,3
varia da 2 a 3 µm.
ticle size also corresponds
0
Di conseguenza, quanto più la
to a higher specific surface
0,1
1
10
100
granulomeria del pigmento vetarea and thus to an increaGranulometria (m) / Particle size (m)
tore TiO2 è ristretta ed omogesed availability, i.e. effectiLog distribuzione / Log size distribution
[Tab. 1] - Dati fisici di Hombicor / Physical data of Hombicor
PITTURE E VERNICI - EUROPEAN COATINGS 12-13/2001
[Fig. 1] - Base strutturale del nuovo pigmento / Structural concept of the new pigment
Hombicor
Phosfate pigment
Pigmento al fosfato
Chromate pigment
Pigmento cromato
41
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.
[Fig. 4] - Distribuzioni totali granulometrica per vari pigmenti anticorrosivi / Sum distributions of particle sizes for different anticorrosive pigments
vity of the anticorrosive substances.
Chemical performance
100
Distribuzione in volume (%)
Sum volume distribution (%)
Accelerated pure salt spray
and cyclic corrosion tests are
performed in order to evalua60
te the activity of the pigments
within a relatively short pe40
riod. The performance of the
20
products also depends on the
formulations used during the
Performance chimica
0
tests. Thus, a correlation to
0,1
1
10
100
Per valutare l’attività dei pigmenti
the intended industrial appliDiametro delle particelle (µm) / Particle size (µm)
in un lasso di tempo relativamente
cation might always be conbreve, si esegue il test accelerato
tradictuous, be it for the time
della nebbia salina e i test della corrosione ciclica. La per- scale to transfer accelerated tests to real environmental
formance dei prodotti dipende anche dalle formulazioni utiliz- conditions or be it for the recipes to transfer results
zate durante i test.
from basic standardized and intentionally inferior forQuindi, una correlazione con l’applicazione industriale prevista mulations to highly technological final applications [4].
potrebbe essere sempre contraddittoria sia in ragione dei tempi The new product synthesized in the above mentioned
nel trasferire i test accelerati alle condizioni ambientali reali, way should be able to replace titanium dioxide and antisia per le composizioni nel passaggio dai risultati delle for- corrosive pigments at the same time.
mulazioni di base che sono standardizzate e intenzionalmente Typical primer recipes contain anticorrosive pigments
inferiori alle applicazioni tecnologiche avanzate (4). Il nuovo and often also TiO2 in a pigment volume concentration
prodotto sintetizzato nel modo summenzionato dovrebbe esse- (pvc) of about 6% to 10% each.
re in grado di sostituire nel contempo i pigmenti anticorrosivi e As the hiding power of Hombicor is equivalent to a rutiil biossido di titanio.
le pigment and its anticorrosive properties are compaLe formulazioni tipiche di un primer contengono pigmenti rable to e. g. zinc phosphates the application of the proanticorrosivi e spesso anche TiO2 in una concentrazione del duct in different binder systems is recommended within
pigmento in volume (CPV) di circa il 6 e il 10% ciascuna. the same range of pvc, too.
Poiché il potere coprente di Hombicor è equivalente a un pig- Thus, for instance the addition of pure TiO2 pigments
mento rutilo e le sue proprietà anticorrosive sono equivalen- could be omitted in grey or white colored formulations
ti, ad esempio a quelle dei fosfati di zinco, si consiglia l’ap- further on. However, the exact pigment concentration to
plicazione del prodotto nei diversi sistemi leganti con uguale obtain the optimum performance in corrosion protection
range di CPV.
has to be determined in each formulation empirically as
Così, per esempio, si potrebbe evitare di aggiungere del TiO2 before. Examples from interesting application fields are
puro nelle formulazioni colorate di grigio o di bianco. Tuttavia, given in the following.
al fine di ottenere la prestazione anticorrosiva ottimale, per ciascuna formulazione si deve determinare empiricamente l’esatta Waterborne alkyd primer for industrial coatings
concentrazione di pigmento. Si danno ora esempi tratti da The pot life and stability of waterborne formulations
might be influenced from time
campi di applicazione interessanti.
[Fig. 5] - Infiltrazione nei provini di acciaio incisi e rivestiti con to time by anticorrosive pigPrimer alchidico a base acquosa un pv contenente Hombicor con il test della nebbia salina con ments. As far as known up to
valori differenti di CPV nelle formulazioni alchidiche a base now the surface coating choper p.v. d’uso industriale
La vita utile e la stabilità delle for- acquosa e confrontate con il materiale campione (rif.) / Infil- sen for Hombicor does not
of scratched steel plates with ongoing salt spray test for
interfere with components of
mulazioni a base acquosa potreb- tration
Hombicor with different pvc’s in water borne alkyd formulations
the organic matrix, i.e. a combero essere influenzate di volta in and in comparison to a reference material (ref.)
patibility in basically all binvolta dai pigmenti anticorrosivi.
der systems seems possible.
Finora il p.v. superficiale con Hom20
Waterborne alkyd primer recibicor ha dimostrato di non interfepes are given in [tab. 2]. Zinc
rire con i componenti della matri15
phosphate and an organic
ce organica, in altri termini sembra
corrosion inhibitor were reessere compatibile in tutti i tipi di
placed by Hombicor. The forleganti.
10
mulations differ in their color
Le formulazioni di primer alchidion account of their pigment
ci a base acquosa sono presentate
5
combinations, however, the
in [tab. 2].
pvc of the anticorrosive pigL’inibitore organico di corrosione
0
ments were kept constant with
e il fosfato di zinco sono stati so0
100
200
300
400
500
600
700
800
10%. The corrosion protection
stituiti con Hombicor.
Ore / Hours
was evaluated in pure salt
Le formulazioni differiscono per
80
Hombicor
Phosfate pigment
Pigmento al fosfato
Chromate pigment
Pigmento cromato
Infiltrazione (mm) / Infiltration (µm)
ref. pvc 10%
42
pvc 2%
pvc 5%
pvc 8%
pvc 10%
pvc 12%
pvc 15%
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quanto concerne il colore
per via delle loro combinazioni di pigmento, tuttavia, i valori del CPV dei
pigmenti anticorrosivi sono stati mantenuti al 10%.
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 Hombicor, 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
Hombicor non presentavano segni di vescicamento e formazione di ruggine dopo 1000 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 Hombicor
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: Hombicor 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 Hombicor con un
CPV del 10% / Waterborne alkyd formulations with zinc phosphate or Hombicor at pvc 10%
Hombicor Hombicor
grigio
grey
peso%
weight %
24,5
1,75
1,3
2,21
32,68
62,44
1,71
0,6
8,87
5,38
10,88
9,72
0,3
0,1
26,38
100
Fosfato
di zinco
Zinc
phosphate
rosa
rosso
pink
red
peso%
peso% Componente
Funz./Azienda
weight % weight % Component
Function/Company
23,76
24,22
Worl esol 61 A, 75% legante/Worl
binder/Worl
1,7
1,73
Soligen 123
essiccativo/Dow Chem.
siccative/Dow Chem.
Agitare l’essiccativo nel legante / Stir siccative into binder
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
2,15
2,19
Dowanol DPnB
solvente/Dow Chem.
solvent/Dow Chem.
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
60,58
67,77
Somma soluzione legante
Sum binder solution
1,66
1,69
Butilglicole
solvente
Butylglycol
solvent
0,58
0,59
Dowanol DPnB
solvente/Dow Chem.
solvent/Dow Chem.
8,6
8,75
Acqua, deionizzata solvente
Water, deionized
solvent
Disperdere nella soluzione legante con il dissolver / Disperse into binder solution with
dissolver
4,14
3,77
Finntalc M 05
Riempitivo/Naintsch
Filler/Naintsch
8,4
7,64
Millicarb
Riempitivo/Omya
Filler/Omya
9,42
Hombicor
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
Raven 40
carbon black/Degussa
Carbon black pigment
0,1
0,1
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
28,58
100
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27,2
100
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 Hombicor, 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 Hombicor containing plates did not
show significant blistering and rust formation
after 1000 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%
Hombicor 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% Hombicor
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
43
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 TiO2 come ad esempio, il silicato di piombo. Sostituento
entrambi con Hombicor, 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.
contain among others TiO2 and anticorrosive pigments as for instance lead silicate. Replacing both by
Hombicor 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
20° gloss (%)
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
Coil coatings
an anticorrosive surface coating would be successful. On
Le applicazioni di coil coatings si basano su requisiti molto esi- the other hand the benefits of Hombicor in such a potential
genti per via dello spessore molto basso richiesto del film e per application would be quite obvious: besides environmental
le sofisticate esigenze tecnologiche. Diventa quindi dubbia l’i- reasons to replace strontium chromates the strong yellow
color of the chromates would
dea che un materiale veicolo
disappear.
inerte con concentrazione re- [Tab. 3] - I vantaggi in coil coatings / Benefits in Coil Coatings
Consequently one might
lativamente bassa di p.v. suPrestazione
Protezione anticorrosiva / Corrosion protection
save technical and econoperficiale anticorrosivo sia il
Performance
Potere coprente / Hiding power
Brillantezza / Gloss
mical efforts in additional
prodotto ideale per questo
Disperdibilità / Dispersibility
coatings to hide this color
scopo.
Riduzione costi
Riduzione di TiO2 per il maggiore potere coin the final product.
D’altronde, risultano chiaraCost savings
prente / Reduction of TiO2 due to additional hiAnother economical advanmente i vantaggi offerti da
ding power
tage would be as before the
Hombicor in questa applicaNessun bisogno di coprire il colore giallo di
(partial) replacement of
zione potenziale: oltre alle
SrCrO4 con un secondo pv / No need
TiO2 in the primer recipe
ragioni ambientali che induto cover yellow color of SrCrO4 in second coating
cono a sostituire i cromati di
[tab. 3].
Ambiente
Sostituzione di SrCrO4 / Replacement of SrCrO4
Environmental
stronzio, l’intenso colore gialSo far, field trials concerlo dei cromati scomparirebbe.
ning the decisive chemical
Di conseguenza si risparmierebbero molte energie a livello tec- activity in corrosion protection showed comparable results
nico ed economico evitando di dover aggiungere dei rivesti- to the chromates.
menti al fine di coprire il colore del prodotto finale. Un altro Depending on the formulations used the chromates exhivantaggio economico potrebbe derivare dalla parziale sostitu- bited from time to time a superior performance, but the
zione del TiO2 nella formulazione del primer [tab. 3].
anticorrosive white pigment often got approved as a proFinora, le prove sul campo relative all’attività chimica decisiva mising alternative.
in funzione della protezione anticorrosiva ha dato risultati equi- Generally appreciated effects were significantly increased
gloss values because of the finer particle size, and also the
valenti a quelli del cromato.
In base alla formulazione utilizzata, i cromati hanno offerto di dispersibility was enhanced.
volta in volta prestazioni superiori, ma il pigmento bianco anticorrosivo si è rivelato un’alternativa molto promettente.
High durability: an option for one coat paintings
In genere, si sono osservati valori di brillantezza superiori a
causa della maggiore finezza della particella, oltre alla maggio- The application of Hombicor in one coat paintings has not
re disperdibilità.
been followed up to now.
[Fig. 6] - Valore brillantezza 20°gloss al test del’invecchiamen- However, its durability was into artificiale di Hombicor e Hombitan R 210 / 20° gloss values vestigated by artificial weatheElevata durabilità: un’opzione upon artificial weathering for Hombicor and Hombitan R 210
ring in comparison to a durable
per le verniciature in un’unica
rutile grade suitable for outdoor
100
applicazione
exposure. [Fig. 6 and 7] show
90
Hombitan R 210
Hombicor
the evolution of gloss and
Finora l’applicazione di una mano
80
70
chalking with increasing expodi Hombicor non ha avuto follow
60
sure time to UV radiation and
up. Comunque, la sua durabilità è
50
wetting.
stata studiata mediante test dell’in40
The coating which contained
vecchiamento accelerato confron30
Hombicor showed a significantandola con il tipo adatto di rutilo,
20
tly better gloss retention and
durevole per esposizioni in am10
also an exceptionally low
biente esterno.
0
chalking compared to the other
Le [fig. 6 e 7] mostrano l’evolu200
300
400
500
600
700
0
100
800
TiO2 pigment.
zione della brillantezza e dello sfaOre / Hours
rinamento con tempi di esposizioThus, the surface coating
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PITTURE E VERNICI - EUROPEAN COATINGS 12-13/2001
Infiltrazione / Infiltration (µm)
ne all’irraggiamento UV e bagna- [Fig. 7] - Sfarinamento di Hombicor e Hombitan R 210 al applied for anticorrosive purpobilità superiori. Il p.v. che contene- test di invecchiamento artificiale / Chalking of Hombicor and ses provides at the same time a
va Hombicor ha dato risultati si- Hombitan R 210 upon artificial weathering
very high durability or photognificativamente migliori per quanstability, respectively.
100
to concerne la ritenzione della
From that point of view this
Hombitan R 210
90
Hombicor
brillantezza oltre ad un basso sfaanticorrosive white pigment
80
rinamento rispetto ad altri pigmencould play an important role in
70
ti TiO2. Quindi, il rivestimento supossible applications which
60
50
have to struggle with the UV
perficiale applicato a scopo anti40
absorption phenomena of titacorrosivo dà rispettivamente dura30
nium dioxide or the degradation
bilità elevata e fotostabilità. Da
20
of polmers through UV raquesto punto di vista, questo pig10
diation.
mento bianco anticorrosivo po0
trebbe giocare un importante ruolo
0
100
800
200
300
400
500
600
700
in quelle applicazioni che devono
Ore / Hours
Economical effects
fare i conti con il fenomeno
dell’assorbimento degli UV
[Tab. 4] shows a rough
da parte del biossido di titanio [Tab. 4] - Schema di massima delle formulazioni del primer anticorro- scetch of an anticorrosive
oppure del degrado dei poli- sivo / rough sketch of anticorrosive primer recipes
primer recipe which could
meri per la radiazione UV.
be used in any field of
Formulazione Formulazione
di base
Horbicor
application.
Basic Recipe Horbicor Recipe
The organic matrix consiEffetti economici
Peso %
Peso%
sting of binder, curing
Weight %
Weight %
agent, several additives and
[Tab. 4] mostra schematicaLegante, indurente, additivi, solventi
60
60
solvents corresponds to apmente una formulazione di
Binder, hardener, additives, solvents
proximately 60 weight %
primer anticorrosivo che poRiempitivi
20
30
while the pigments and filtrebbe essere utilizzata in
Fillers
lers make up roughly 40
qualsiasi campo di applicazioBiossido di titanio
10
weight %.
ne. La matrice organica è coTitanium dioxide
Taking a look at the latter
stituita dal legante, dall’induPigmento anticorrosivo
10
components TiO2 used for
rente e diversi additivi e solAnticorrosive pigment
venti e corrisponderebbe a
its hiding power and the
Hombicor
10
circa il 60% in peso, mentre i
anticorrosive pigments are
Somma
/
Sum
100
100
pigmenti e i riempitivi rappreby far more expensive than
senterebbero circa il 40% in
the fillers.
peso. Se si considerano questi ultimi componenti, il TiO2 uti- An exchange of two expensive pigments by one and balanlizzato per il suo potere coprente e i pigmenti anticorrosivi cing the overall pigment and filler content by increasing
the less expensive extender concentration was suggested
sono di gran lunga più costosi dei riempitivi.
Nella formulazione alternativa si è suggerito uno scambio dei in the alternative recipe.
due pigmenti costosi e il bilanciamento di tutto il quantitati- With this variation both the protective properties and the
vo di pigmento e di riempitivo aumentando la concentrazio- light scattering power are maintained; thus, cost savings
ne del riempitivo meno costoso. Con questa variante si sono and simplified formulations should be possible.
mantenute sia le proprietà protettive che i valori di diffusione della luce; quindi, sono possibili formulazioni più semplici e maggiori risparmi.
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
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