Influenza di leganti, cariche e additivi su Colore & Appearance

Legante

Il legante, o resina, combina tutti i componenti solidi della vernice e consente di formare il film. Conferisce inoltre proprietà meccaniche quali durezza, flessibilità ed adesione. Il legante di per sé è trasparente e lucido.

I sistemi a base di resine sono soggetti a degradazione dovuta all’ossidazione indotta da calore e luce. Per questo occorre fare in modo di garantire la resistenza agli agenti atmosferici e ai raggi UV. Si tratta di una caratteristica particolarmente importante per le vernici anti-corrosione, che devono proteggere oggetti quali ponti, serbatoi di stoccaggio o strutture in acciaio dagli influssi dell’ambiente. I test di verifica possono essere effettuati utilizzando camere di invecchiamento accelerato oppure esponendo il prodotto alle reali condizioni dell’ambiente. Le aree di invecchiamento agli agenti atmosferici più popolari sono site in Arizona e nel sud della Florida.

L’esempio sottostante riporta l’esposizione di due diversi tipi di resine epossidiche siliconiche. Come mostrato dal grafico, il tipo 2 ha avviato il test con un gloss iniziale 60° più alto, e anche dopo 42 mesi di esposizione in Florida continua a mantenere un livello di gloss decisamente superiore a quello del tipo 1.
Il mantenimento del colore è risultato eccellente per entrambi i sistemi. Trascorsi 42 mesi di esposizione in ambiente esterno presentano un ΔE* inferiore a 1 rispetto al campione di controllo.

Cariche

Le cariche sono delle particelle solide, virtualmente insolubili nel veicolo. Servono ad aumentare il volume della vernice e a migliorarne le proprietà ottiche e meccaniche. Sono solitamente meno costose di altri pigmenti e riducono quindi i costi complessivi della formulazione di una vernice. Tra tutte le cariche, quelle di carbonato di calcio rappresentano la categoria principale in termini di quantità. Presentano una tonalità neutra e un’elevata luminosità (L* ≥ 95) e possono quindi essere impiegati in sostituzione del TiO₂. Dato che la dimensione media delle particelle è però maggiore, e il loro indice di rifrazione è inferiore, occorre prestare attenzione alfine di ottenere comunque il potere coprente richiesto. Al giorno d’oggi sono disponibili nuovi tipi di carbonato di calcio prodotti sinteticamente, che tengono in considerazione la problematica di cui sopra. Nella formulazione di una pittura per interni di classe media con 12.5 % di TiO₂ e un PVC (pigment volume concentration - concentrazione volumetrica dei pigmenti) pari al 76 %, la quantità di TiO₂ è stata sostituita 1:1 con il nuovo tipo di carbonato di calcio.
Il grafico sottostante mostra i risultati: Rispetto alla formulazione standard, sia l’opacità che la luminosità non hanno subito variazioni fino ad una sostituzione del TiO₂ pari al 60 %.

¹⁾ Dr. Petra Fritzen; Solvay Chemicals GmbH: Ein gut gefülltes Paket; Farbe und Lack (June 2015); page 58 – 62

Additivi

Gli additivi sono sostanze che vengono aggiunte alla vernice in piccolissime quantità, al fine di migliorare caratteristiche quali bagnatura e dispersione, distensione e livellamento; possono inoltre fungere da antischiuma o da agenti opacizzanti.

Additivi di bagnatura e dispersione

Una delle fasi più importanti nella produzione di vernici pigmentate è la distribuzione omogenea e la stabilizzazione dei pigmenti e delle cariche all’interno della soluzione legante liquida. Se questa fase non viene ottimizzata, può insorgere tutta una serie di difetti, quali flocculazione, riduzione del gloss, cambio di colore e formazione di depositi. Gli additivi bagnanti e disperdenti sono sostanze dalla superficie attiva che migliorano la bagnatura delle sostanze solide e prevengono la flocculazione delle particelle. Il diagramma in alto mostra l’influsso di additivi di bagnatura/dispersione sulla qualità della dispersione complessiva. Due diversi additivi utilizzati in un sistema verniciante senza solventi sono stati confrontati con lo stesso sistema privo di additivi (= campione di controllo). Il nuovo prodotto stabilizza perfettamente i pigmenti: ne conseguono un più elevato valore di gloss 20° e una significativa riduzione dell’haze.

Additivi di livellamento e distensione

Il capitolo ”Vernici industriali“ mostra un’applicazione in cui la buccia d’arancia delle vernici in polvere possa essere ottimizzato utilizzando l’additivo di livellamento e distensione BYK-3902 P. Le misurazioni sono state effettuate utilizzando lo strumento wave-scan.

Agenti opacizzanti

A seconda della dimensione delle loro particelle, gli additivi a base di cera possono influire sul gloss della superficie. Solitamente le particelle più grandi di 1 µm producono un effetto opacizzante. Il CERAFLOUR 1000 è un polimero micronizzato con proprietà simili a quelle della cera, utilizzato per migliorare la protezione della superficie e la percezione aptica (il cosiddetto effetto ”soft feel“). Il prodotto ha un effetto opacizzante, specialmente in sistemi con indurimento a mezzo di radiazioni. Il grafico sottostante mostra l’influenza della concentrazione di additivo sul livello di gloss di una dispersione copolimera 1-K AC-PU. Anche dopo uno stoccaggio di 4 settimane a 40°C l’effetto opaco non si è praticamente ridotto.

Additivi reologici

Gli additivi reologici sono utilizzati per regolare il comportamento di distensione della vernice. Ad esempio, le cere sono spesso utilizzate per migliorare l’orientamento dei pigmenti ad effetto. Nell’esempio seguente un sistema ad acqua è stato valutato utilizzando tre diversi additivi reologici: un sistema standard, un addensante acrilico e l’additivo AQUATIX® a base di cera. All’osservazione visiva, i tre pannelli sembrano uguali se esposti all’illuminazione diretta ad un angolo perpendicolare. Se li si confronta però ad un angolo più radente, il sistema che utilizza l’additivo a base di cera mostra meno effetto sparkle.

I dati misurati mediante BYK-mac i corrispondono al giudizio visivo. Ad un angolo di 75°, l’area di sparkle del sistema con additivo a base di cera è più piccola rispetto agli altri due sistemi. Poiché lo sparkle a 75° valuta le lamelle che non sono orientate parallelamente, questo risultato mostra chiaramente che utilizzando l’additivo AQUATIX® a base di cera, l’orientamento delle lamelle di alluminio viene migliorato.