Estratto della relazione al convegno Nanotecnologie 2024
L’argomento trattato in questo articolo consiste in una prima presentazione dei risultati concreti di applicazione industriale di uno studio avviato tempo fa. Tale ricerca ha portato al deposito di un primo brevetto alla fine dello scorso anno da parte di DN Chemicals e, più recentemente, a un secondo brevetto sviluppato in collaborazione una multinazionale leader nel settore chimico.
DN Chemicals offre una gamma completa di prodotti per diverse applicazioni, con un focus da quasi vent’anni sulla produzione di sistemi di pretrattamento basati su polimeri derivati da silani. Negli ultimi due anni, l’azienda ha sviluppato prodotti integrati con polimeri di varia natura funzionalizzati, applicabili in modo tradizionale, sia a spruzzo che per immersione, oppure per nebulizzazione. Questi sistemi sono altamente flessibili, adattabili agli impianti esistenti con modifiche minime.
La linea Dollcoat comprende circa venti prodotti, alcuni già omologati Qualicoat e Qualisteelcoat. Tra questi, il Dollcoat RS 103 (patent pending) è in fase di omologazione per la classe di corrosione C5M. Ideale per applicazioni su ferro, acciaio zincato a caldo, sendzimir e alluminio, il prodotto opera a temperatura ambiente ed è compatibile con impianti tradizionali o con nebulizzazione. È versatile, adatto a diversi materiali, non genera fanghi e rappresenta un eccellente pretrattamento per la cataforesi.
Un aspetto significativo rispetto ai prodotti a base di silani è l’assenza di difetti estetici, come bollicine o soffiature, anche in zone di accumulo con concentrazioni elevate, fino al 5-10%. Questo rende l’applicazione molto più semplice, anche su geometrie complesse.
CARATTERISTICHE PRINCIPALI
- prodotto multimetal no rinse da utilizzare a temperatura ambiente
- applicabile con moduli di nebulizzazione, tramite ugelli tradizionali a ricircolo o a immersione
- non produce alcun tipo di fango
- compatibile con qualsiasi tipologia di vernice in polvere o liquida
- rilascia un eccellente pretrattamento pre cataforesi
- non causa alcuna difettosità anche se usato ad alta concentrazione.
L’evoluzione include un secondo prodotto, de- nominato provvisoriamente Dollcoat GP 107, che supera ampiamente le prestazioni del 103. Questo prodotto integra tecnologie presentate in precedenza, con l’obiettivo di rendere conduttivi i pretrattamenti, migliorando l’applicazione delle vernici e garantendo una maggiore impermeabilizzazione del coating.
Il nuovo prodotto, multimetal e con proprietà an- timicrobiche non intenzionali ma apprezzate, è già in fase di industrializzazione in settori come il coil coating e la general industry, con test pro- mettenti nel settore alluminio. L’obiettivo è arri- vare a una classe di corrosione C5M su CRS, HDG e alluminio laminato o estruso (serie 3000, 5000 e 6000) usando solo un top-coat in polvere poliestere con spessore da 80 a 120 micron.
Le principali caratteristiche sono paragonabili a quelle del prodotto RS 103.
Con i moduli di nebulizzazione automatica, attivi da anni, si garantisce una soluzione sempre nuova riducendo problemi legati alla sua contaminazione, ottimizzando l’applicazione e minimizzando gli sprechi.
L’uso in stadi tradizionali riciclo offre significativi vantaggi economici e risulta utile per volumi elevati, senza penalizzare in alcun modo la qualità finale, pur utilizzando la soluzione fino a sei mesi.
La tabella 1 presenta un confronto tra le tecnologie esistenti e le nuove soluzioni, rappresentate dai prodotti RS 103 e GP 107, valutate tramite spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS) su substrati in CRS.
La nuova tecnologia dimostra prestazioni signi- ficativamente superiori, con una resistenza alla polarizzazione nettamente più elevata e tassi di corrosione notevolmente ridotti. Ad esempio, la resistenza alla corrosione (Rp) passa da circa 544 a oltre 7.000 ohm con processi compatibili con impianti tradizionali. Su substrati in alluminio, i valori raggiungono 30.000-40.000 ohm, rispetto ai circa 1.000 ohm delle tecnologie tradizionali.
Il processo industriale, introdotto nel 2022, è at- tualmente utilizzato in almeno due impianti nel settore degli elettrodomestici. Il sistema prevede un trattamento alcalino, risciacqui demineralizzati e un’applicazione di Dollcoat RS 103. È impiegato, ad esempio, nella produzione di cappe e pompe di calore per esterni, dove sono richiesti capitolati rigorosi, come 500 ore di resistenza alla corrosione su acciaio zincato con un singolo strato di 60-80 micron di vernice poliestere.
I test, che includono un soffiaggio a 9 bar sul ta- glio a croce con un distacco massimo di 1 mm, hanno confermato la stabilità del processo negli ultimi due anni. Sia su substrati pretrattati che su quelli verniciati, le prestazioni del Dollcoat RS 103 sono state verificate con i test elettrochimici del metodo Acet. Le prestazioni si sono dimostrate superiori rispetto a processi alternativi, con impedenze costanti e un delta Z inferiore all’1%, contro il 24% dei metodi tradizionali.
Per ottenere prestazioni elevate, come nei pro- cessi certificati Qualisteelcoat, si utilizza un fosfato di ferro pesante o un trattamento nanoceramico, preferendo quest’ultimo, seguito dall’applicazione di Dollcoat RS 103. Un esempio recente mostra un modulo con recupero del prodotto, che consente di raggiungere 720 ore di resistenza in un’unica mano, senza primer, su CRS, per quadri elettrici destinati ad ambienti esterni. Un altro caso riguarda un verniciatore conto terzi che, in un impianto preesistente, ha installato un sistema di nebulizzazione per utilizzare Dollcoat RS 103, il primo con ricircolo e recupero del prodotto.
L’applicazione senza nebulizzazione consente l’uso su impianti di grandi dimensioni, passando da vasche di poche decine di litri a vasche da 10 tonnellate a ricircolo per mesi. La resistenza agli inquinanti è elevatissima, senza decadimento del processo. Questa tecnologia è applicabile anche a impianti verticali e ha dimostrato un notevole miglioramento della qualità su substrati come alluminio.
APPLICAZIONI
Tra le applicazioni più interessanti possiamo considerare le barriere fonoassorbenti che vengono installate lungo le autostrade o lungo le ferrovie. I risultati su un’applicazione reale industriale, mano unica, sono molto interessanti: i risultati dei test hanno avuto riscontro positivo fino a 1500 ore in nebbia salina neutra o acetica in funzione dei substrati metallici.
Anche i test elettrochimici confermano quanto riportato in precedenza, la qualità del substrato pretrattato e verniciato rimane costante e stabile da inizio a fine test con un degrado dello 0,36% contro il lamierino trattato con la vecchia tecnologia che ha un degrado maggiore. In nebbia salina si sono superate le 1500 ore al confronto del Dollcoat 118 dove siamo arrivati alle 850. Anche i risultati per l’applicazione su acciaio inox sono interessanti, raggiungendo 1500 ore in nebbia salina dove non si osservano problemi di corrosione o di blistering, mentre nel caso del sendzimir il lamierino è stato rivestito anche con un primer.
In ambito coil coating l’applicazione mediante nebulizzazione (installato nel 2017), controllabile da remoto, ha sostituito l’utilizzo del cromo esavalente con il prodotto Dollcoat SA119. Ha dato risultati molto positivi, così come l’applicazione su lamiera zincata. In questo caso l’esempio è un grande impianto in Svizzera di zincatura a caldo, con una capacità di circa 300 m3, che non ha dato alcun tipo di ruggine bianca dopo circa un anno di esposizione in esterno, parliamo di una zona con un clima non tanto felice, con pioggia, condensa, freddo, neve, ghiaccio, sale sulle strade.
L’ultima applicazione descritta riguarda l’uso del prodotto SA119, impiegato da almeno 6-7 anni come primer preverniciante prima dell’applica- zione di vernici liquide UHT, progettate per resistere ad alte temperature. Questo processo si è dimostrato particolarmente efficace nella produzione di stufe e caminetti, eliminando il problema dello sfogliamento della vernice spesso associato a rivestimenti come fosfatanti o simili. Inoltre, l’introduzione dei prodotti RS103 e, ancor più, del GP107 ha fornito risultati eccellenti non solo nella produzione di stufe e caminetti, ma anche in altre applicazioni. Questi prodotti si sono dimostrati compatibili con una gamma più ampia di vernici, non limitate al silicone, ma includendo anche altri tipi, su oggetti come marmitte e pentole. Tali applicazioni garantiscono una resistenza termica eccezionale e un’adesione superiore, grazie alla loro funzione intrinseca di promotori di adesione delle vernici.
CONCLUSIONI
La nuova famiglia Dollcoat si basa su tecnologie innovative, con il prodotto RS103 già in uso da un paio d’anni su più impianti industriali. Il prodotto, insieme ai suoi successori, è versatile e può essere applicato mediante spruzzo, immersione, nebulizzazione o chem coater, quest’ultimo specifico per il trattamento dei coil. I prodotti della linea Dollcoat offrono un’elevata resistenza agli agenti inquinanti, con capacità di sopportare valori elevati di conducibilità, rispetto a poche centinaia per le alternative tradizionali. Inoltre, il loro utilizzo in combinazione con tecnologie nanoceramiche consente di ottenere risultati eccellenti e una grande flessibilità di processo, come dimostrato nel caso dell’impiego di nebulizzatori.
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