Convegno
Surface Treatments – News 2012
In ambito METEF
Prodotti vernicianti in polvere:
proprietà e prove di
caratterizzazione.
di Giuseppe Casati
Verona, 19 Aprile 2012
Sommario
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Introduzione
Formulazione generale vernice in polvere
Natura chimica delle vernici in polvere
Caratteristiche delle vernici in polvere
Prove di caratterizzazione
Conclusione
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.
Proprietà delle vernici in
polvere
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
Esempio di formulazione generale di vernice in
polvere e di una vernice liquida
Sistema
legante
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).
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)
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)
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
Caratteristiche delle vernici in polvere
Vernici Epossidiche (per uso INTERNO)
Vantaggi
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•
•
•
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.
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
O
PE C
+
OH
O
O
O
O
PE C
O
HO
O
O
Caratteristiche delle vernici in polvere
Vernici Poliesteri
Vantaggi
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•
•
•
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
• Costo
mercato italiano)
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
Caratteristiche delle vernici in polvere
Vernici Poliesteri
RreReazione di
policondensazione con
formazione di acqua.
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
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 (140° - 150° C)
Svantaggi
• Temperature di stoccaggio delle polveri sotto i 20° C
• Trasporto refrigerato durante i periodi estivi
• Costo
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)
Prove di caratterizzazione.
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 http://www.qualicoat.net/qs_eng.asp ).
Il QUALICOAT ha associazioni nazionali che collaborano per il mantenimento del
marchio e ed in Italia l’associazione nazionale del QUALICOAT è QUALITAL.
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°):
Metodi di prova QUALICOAT: resistenza agli agenti
atmosferici
Metodi di prova QUALICOAT: resistenza agli agenti atmosferici
Metodi di prova QUALICOAT: resistenza agli agenti atmosferici
Metodi di prova QUALICOAT: resistenza agli agenti atmosferici
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.
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.
Metodi di prova QUALICOAT: resistenza agli agenti atmosferici
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.
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
Metodi di prova QUALICOAT: resistenza alla corrosione
Controlla la resistenza alla corrosione delle vernici in polvere e del ciclo di
verniciatura
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.
Metodi di prova QUALICOAT: controllo proprietà meccaniche
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.
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
Metodi di prova QUALICOAT: controllo proprietà meccaniche
Prova per controllare l’elasticità del film di vernice
Metodi di prova QUALICOAT: controllo proprietà meccaniche
Metodi di prova QUALICOAT: controllo proprietà meccaniche
E’ una prova per controllare l’elasticità del film tramite una deformazione rapida
Metodi di prova QUALICOAT: controllo proprietà meccaniche
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
AITAL
spera che questa presentazione Vi
possa essere stata utile
e
ringrazia per l’attenzione