Verniciatura di pezzi di SMC e BMC: un’attualizzazione

L’European Alliance for SMC BMC ha pubblicato un interessante articolo che fa il punto della situazione della verniciatura dei materiali polimerici termoindurenti (in particolare, gli SMC, Sheet Moulding Compound).

Da parecchio tempo non trattiamo l’argomento (l’ultima pubblicazione risale a un reportage che abbiamo effettuato nello stabilimento della spagnola Martiartu, dove si utilizza un processo interessante e poco utilizzato, la verniciatura a polveri in stampo). Negli anni 80 del secolo scorso tali materiali sembravano poter sostituire gran parte degli acciai utilizzati nell’industria automobilistica, ma le aspettative non sono state confermate e, insieme al ripensamento sull’uso di tali materiali, è scemato pure l’interesse alla loro verniciatura.

Si tratta di materiali che hanno un mercato non marginale in altri settori, per esempio, l’industria ferroviaria, del veicolo industriale, della distribuzione elettrica, eolica.

Negli ultimi mesi è diventato di dominio pubblico un caso delicato, la contestazione della verniciatura di componenti della fusoliera di aerei commerciali, ottenuti con materiali compositi, da parte di un importante vettore internazionale.

L’articolo qui

Dunque, pensiamo che sia utile per il settore segnalare gli elementi salienti della bella pubblicazione citata.

L’aspetto estetico e al tatto sono fattori chiave per qualsiasi progettista, perché in moltissimi casi da essi dipende il successo di mercato dell’oggetto prodotto. Le diverse opzioni di finitura dell’SMC (e, per altri versi, del BMC) sono dunque strategici per lo sviluppo dell’impiego di tali materiali.

Tipicamente ottenuti con resine poliestere insature rinforzate con diversi tipi di fibre e variamente additivate per esigenze tipiche di progetto e di trasformazione, richiedono una verniciatura per diversi motivi, sia, come detto, estetici e sensoriali (brillantezza; opacità; gamma cromatica; coordinamento cromatico; effetto metallizzato, effetti grafici e decorativi; soft-feeling; testurizzazione) – e funzionali (resistenze superiori a determinate sostanze, alla radiazione UV, per rendere la superficie conduttiva, migliorare la resistenza al fuoco e così via).

Tecnologie di verniciatura efficienti permettono ai progettisti di utilizzare a fondo i vantaggi dei materiali polimerici per nuove applicazioni: l’articolo dell’European Alliance for SMC and BMC ne cita almeno 2, l’infrastruttura per i veicoli elettrici e per il 5G, che richiedono, rispettivamente, garanzie intrinseche sull’isolamento elettrico e trasparenza alle frequenze utilizzate.
Non ci soffermiamo troppo sui cicli di verniciatura a liquido tradizionali: sono diffusi e conosciuti – nei pregi e nelle problematicità – e arrivano dalle esperienze prima menzionate, effettuate in articolare dall’industria automobilistica negli anni 80.

Dunque, lavaggio (manuale o automatico, con prodotti liquidi o CO2 in neve o ghiaccio), applicazione primer, levigatura, base colore e trasparente finale.
Qui, segnala l’articolo, sono fondamentali:

• la corretta progettazione del pezzo in funzione del successivo processo di verniciatura. Per esempio, nervature e rinforzi in prossimità della superficie non saranno mascherati, anzi, saranno messi in evidenza dal successivo ciclo di verniciatura.
• la scelta del primer, da effettuare dopo aver testato a fondo le possibili alternative. Il risultato finale dipende fortemente da questo primo strato.
• la scelta del ciclo complessivo, da effettuare dopo aver effettuato diverse prove sperimentali d’applicazione, con l’obbiettivo di minimizzare la necessità di successive operazioni di levigatura e lucidatura.

Gli autori, tuttavia (supportati nel loro lavoro da Hubert Bessette, Vice President sales at industrial coatings di Beckers Group), prendono in considerazione altre tecnologie che ritengono poter offrire una soluzione migliore alle problematiche tipiche della verniciatura a spruzzo, in particolare l’IMC (In Mould Coating, la verniciatura in stampo).

Processo conosciuto da tempo, si tratta di iniettare la vernice in stampo appositamente modificato. Normalmente si tratta di un prodotto di fondo, della stessa natura della massa polimerica, prima del termine della sua completa trasformazione. La vernice co-polimerizza con la massa, ottenendo una superficie perfettamente coesa e pronta per le fasi successive, senza la necessità di levigatura intermedia.

Naturalmente, affinché il processo abbia successo, la superficie dello stampo deve essere perfetta (perfettamento lucidato oppure perfettamente testurizzato, a seconda della superficie finale che si vuole ottenere): la vernice, infatti, copierà esattamente la superficie dello stampo.

Negli ultimi anni, per alcune applicazioni i primer sono stati sostituiti da alcuni tipi di vernici di finitura (top coat), in modo da ottenere, al termine della fase di stampaggio, pezzi perfettamente finiti.
Un’evoluzione ulteriore del processo, non citato nell’articolo qui recensito, è il P-IMC, cioè la verniciatura a polveri in stampo.

Anche in questo caso è necessario che lo stampo sia perfettamente lucidato e modificato per lasciare spazio ai circa 80 micron di vernice polimerizzata. Il processo differisce dall’IMC liquido in quanto si procede alla verniciatura diretta dello stampo caldo prima d’introdurre l’SMC e iniziare la fase di stampaggio.
Il corretto settaggio di tempi, temperature e pressioni consente di ottenere una gamma molto ampia di risultati: per esempio, è possibile applicare prodotti di finitura di qualsiasi colore ed effetto (metallizzati bondizzati, prodotti fotoluminescenti e così via), oppure un primer conduttore, per poi finire elettrostaticamente il pezzo a liquido.

Può un pezzo di SMC verniciato essere comparato con un pezzo di metallo verniciato? Si chiedono gli autori dell’articolo qui recensito. Si, se si tengono conto di alcuni fattori fondamentali, riepilogando:

• una progettazione che tenga conto delle tecnologie e fasi di verniciatura (a spruzzo, IMC o P-IMC)
• la giusta formulazione di SMC
• la perfetta finitura dello stampo, a specchio se si vogliono ottenere alti livelli di DOI (distinctness of image), brillantezza (gloss) e distensione (wavescan) confrontabili con quelli della verniciatura di un metallo in classe A.
• lavorando sulla texture dello stampo, infine, è possibile invece ottenere delle superfici verniciate strutturate, che anche al tatto ricordino, per esempio, la struttura della fibra di carbonio.

L’articolo si conclude con alcune ipotesi relative ai costi della verniciatura dell’SMC, e con una tabella di comparazione sintetica tra i processi tradizionali a spruzzo e quelli di IMC liquido.