Fondi anticorrosivi ibridi Zn-grafene

Autore: La Redazione

Ritorniamo sulle possibilità offerte dalle nanotecnologie nella fase verniciante, già varie volte segnalate sulle pagine di Verniciatura Industriale, e ancora largamente sconosciute in Europa, pur dopo l’allarme nel settore, che si è acceso dopo che l’europeo ECHA, organo di controllo della pericolosità sanitaria dei prodotti, ha messo sotto la lente d’ingrandimento il biossido di titanio e lo zinco (metallo quest’ultimo ben noto per la produzione di zincanti organici e inorganici, al solvente e all’acqua).

La risposta, dopo che le richieste di revisione e proroga saranno andate esaurite, non sarà che la progressiva riduzione di produzione e uso degli zincanti, e la loro sostituzione con primer protettivi di diversa natura, sempre con l’obiettivo di ridurre al massimo la movimentazione elettronica creata dalla dissoluzione dell’acciaio in fase d’ossidazione, operazione più complessa rispetto a quella dovuta alla semplice reazione catodica prodotta dalla zinco, che si ossida al posto del ferro.

Come già sottolineato precedentemente (si veda per esempio Verniciatura Industriale- Peinture Industrielle n. 629/2020, pag. 26), alcuni produttori di pitture anticorrosive hanno già sviluppato, provato (anche sul campo) e messo in vendita sistemi ibridi Zn-Grafene con risultati eccellenti rispetto a tutti i prodotti utilizzati nel settore.

Vediamo – con il supporto delle diapositive presentate in uno degli incontri in linea promossi dalla nostra casa editrice insieme a Reconal Ediciones e al nostro corrispondente in Brasile, CP desenvolvimento empresarial e humano, nella persona di Cassia Passagnola – l’esperienza di Tintas Vinci.

Dato che attualmente non esistono rivestimenti organici totalmente impermeabili all’acqua (umidità e ossigeno), le diverse strategie utilizzate per ridurre le opportunità d’innesco dell’ossidazione richiedono la costruzione di un “ciclo”, composto da diversi strati applicati su un supporto metallico appositamente “preparato” o “pretrattato”. Il più a contatto con il supporto può contenere Zn, e sfruttare il meccanismo sacrificale prima visto.

Con lo sviluppo delle nanotecnologie, a partire dal decennio scorso sono stati sviluppati materiali che, dal punto di vista teorico, offrono un’importante area d’opportunità al formulatore di sistemi protettivi, per migliorare drasticamente le prestazioni delle vernici protettive, come sottolineato tra l’altro, a partire dai primi anni 2000, da Massimiliano Bestetti, ricercatore del Politecnico di Milano (oggi anche per altri centri di ricerca universitari internazionali), durante le successive edizioni del convegno sulle “Nanotecnologie” nei trattamenti delle superfici che La Rivista del Colore organizza annualmente dal 2001.

Esattamente quest’area d’opportunità è stata colta dalla squadra dei formulatori di Tintas Vinci (guidata da Sebastiao Alves, l’autore della presentazione, purtroppo scomparso per un incidente), che ha formulato e validato una gamma di prodotti ibridi Zn-Grafene dalle prestazioni superiori. Il punto di partenza è visualizzato in fig. 5. A partire da questi primi risultati di laboratorio si è proceduto a sviluppare i prodotti, effettuando prove secondo una specifica di qualità di riferimento (Petrobras N-1661), verificando le condizioni in comparazione con prodotti e cicli tradizionali omologati.

Contemporaneamente sono state valutate altre proprietà, in corrispondenza di differenti parametri (spessori) e condizioni delle superfici: pull-off test, mandrino conico, comportamento del rivestimento sui cordoni di saldatura, resistenza alle alte temperature, e altro).

I risultati hanno richiamato l’attenzione di Petrobras (l’azienda petrolifera brasiliana è il riferimento per l’engineering di tutta l’America del Sud), che ha proposto un piano di prove di laboratorio e sul campo. Gli eccellenti risultati sul campo hanno confermato i risultati di laboratorio.

• l’implementazione dell’effetto barriera: migliora drasticamente la sua impermeabilità. Inoltre, le nanoparticelle di grafene aumentano il contatto elettrico tra le particelle di Zn (il grafene è 10 volte più conduttivo del rame), migliorando la sua efficienza sacrificale (migliorano le resistenze anche in caso di danno meccanico del film nella fase operativa del manufatto e permettendone una riduzione significativa in formulazione (tra l’altro, se ne riduce l’eventualità d’impaccamento).

Ne consegue, inoltre

• il miglioramento delle proprietà meccaniche del primer: migliorano la sua elasticità, tenacità e resistenze meccaniche, anche a fronte dell’applicazione di sovraspessori in corrispondenza di bordi, spigoli e cordoni di saldatura. Per migliorare ulteriormente le proprietà ottenute, per la nuova linea di vernici protettive ibride sono stati selezionati una resina epossi-polisilossanica che migliora adesione, coesione e integrità della pellicola applicata rispetto alle soluzioni tradizionali e, per la versione bicomponente, un nuovo induritore capace di migliorare le prestazioni complessive di flessibilità, tenacità e aderenza del prodotto. Tutto ciò ha consentito di ottenere anche un sensibile
• aumento della tolleranza alle condizioni sfavorevoli d’applicazione (intervalli temperatura/umidità meno stretti).

La linea di prodotti messi a punto con questa tecnologia sono sostanzialmente 3:

• un primer bicomponente con proprietà sinergiche delle fasi organica, inorganica e nanotecnologica (Vincizinc800), capace di esplicare una duplice funzione anticorrosiva, effetto barriera e protezione catodica (in caso di danneggiamento della prima, si aziona istantaneamente la seconda). È caratterizzato da un contenuto solido p/vol dell’80% (secondo Petrobras N-1358), spessore umido applicabile da 50 a 500 μm), rendimento teorico (spessore secco 100 μm) di 8 m2/l di prodotto
• un primer monocomponente capace di sfruttare lo stesso meccanismo del bicomponente, uso particolarmente semplice in fase applicativa (Vincizinc 600), solido p/vol del 60% (idem), spessore secco 75 μm applicando 125 μm umidi
• un primer in bombolette per aerosol (per applicazione in zone particolarmente critiche da raggiungere con i sistemi d’applicazione tradizionali), caratterizzato da un contenuto solido in p/vol del 20% (idem), permette di ottenere 40 μm secchi applicando 200 μm umidi (si consigliano almeno 3 differenti passate), rendimento teorico di 8,5 m2/l di prodotto per ottenere i 40 μm secchi prima menzionati (Vincizinc 600 aerosol).