Estratto dalla relazione al convegno “Superfici per l’architettura” dei P&E Milano Coating Days 2024
Andrè Bernasconi e Mara Pege, DN Chemicals

La durabilità dei materiali per l’architettura rappresenta un tema centrale nella progettazione e realizzazione di edifici di qualità. Questa durabilità dipende in larga parte non solo dalla natura intrinseca dei materiali, ma soprattutto dal modo in cui essi vengono preparati e trattati prima dell’applicazione delle finiture, come la verniciatura. In particolare, nel settore del coil coating si stanno affermando innovazioni significative nei processi di pretrattamento.

Le innovazioni qui presentate non riguardano soltanto la composizione chimica dei prodotti utilizzati, ma coinvolgono anche e soprattutto le modalità di applicazione, come l’introduzione di sistemi di nebulizzazione al posto dei tradizionali bagni di immersione. Questa modalità consente non solo un miglior controllo del processo, ma anche vantaggi concreti in termini di efficienza, risparmio di risorse (acqua e energia) e sostenibilità ambientale.
Il passaggio a sistemi di pretrattamento nanotecnologici più sostenibili e performanti rappresenta un’evoluzione cruciale per garantire la resistenza nel tempo delle superfici metalliche utilizzate in ambito architettonico, contribuendo al contempo a ridurre l’impatto ambientale dei processi industriali. Per formulare questi prodotti la DN Chemicals da circa vent’anni ha posto l’attenzione allo sviluppo di nanotecnologie. Il percorso è iniziato con materiali ottenuti da silani, per poi proseguire con prodotti a base di zirconio e titanio, simili a quelli attualmente presenti sul mercato. Oggi, la ricerca si concentra su soluzioni completamente innovative, basate su polimeri funzionalizzati, adatti a diversi metalli ma con prestazioni particolarmente elevate su alluminio.
Si tratta di processi altamente flessibili, impiegati da anni in numerosi settori: dalla produzione di ruote per trattori con cataforesi, alle componenti per macchine agricole, fino alla lavorazione di coil. Questi trattamenti possono essere implementati sia sugli impianti esistenti, sia attraverso l’integrazione di moduli di nebulizzazione, che permettono una significativa ottimizzazione dei consumi e una notevole riduzione dell’uso di acqua. Basti pensare che, nel caso del coil, si passa da centinaia di litri al minuto a circa 100-200 litri all’ora, con un impatto rilevante in termini di sostenibilità ed efficienza.

Nanotecnologie, nebulizzazione, coil coating

Avendo già pubblicato su un numero precedente di Verniciatura Industriale un articolo sui prodotti omologati, si vuole porre l’attenzione su una novità concreta, introdotta alla fine del 2017: l’uso della nebulizzazione per applicare trattamenti chimici, in particolare nel coil coating.
Questa tecnica innovativa permette:

• risparmio idrico, grazie alla ridotta quantità d’acqua necessaria
• sostenibilità, attraverso l’utilizzo di prodotti carbon free e privi di metalli pesanti
• efficienza dei processi, riducendo il numero di vasche e di fasi operative
• nuove proprietà funzionali, come la dissipazione del calore, utile per prodotti finali come tapparelle o facciate continue.

Stiamo infatti portando all’attenzione l’applicazione di prodotti carbon free, privi di metalli pesanti, che rappresenta un’evoluzione significativa nel settore. Tra questi, pur contenendo elementi come zirconio e titanio, spicca un’innovazione importante: il Dollcoat RS103, e ancor di più il futuro RS107. Quest’ultimo, in particolare, promette di ottimizzare i processi produttivi, riducendo il numero di vasche o fasi necessarie e limitando il consumo di acqua.
Un ulteriore vantaggio del RS107 è l’integrazione di componenti in grado di favorire la dissipazione del calore, caratteristica particolarmente utile in applicazioni come la produzione di tapparelle o facciate continue, dove il controllo termico risulta fondamentale.
L’ultima applicazione riguarda l’alluminio destinato principalmente a tali utilizzi, su cui siamo finalmente riusciti a realizzare un rivestimento permanente (permanent coating). Si tratta di una tecnologia non nuova in sé, poiché esiste da anni, ma la vera innovazione sta nell’averla adottata con successo in questo ambito specifico. In altre parole, è l’utilizzo efficace di una soluzione già esistente ma finora mai sfruttata in questo contesto.

Caratterizzazione analitica

Di seguito riassumiamo brevemente alcune delle caratteristiche estrapolate da campioni prelevati in un impianto di coil coating.
La caratterizzazione analitica del prodotto avviene principalmente attraverso due metodi. Il primo consiste nello sciogliere lo strato di deposito di zirconio applicato sul metallo, per poi analizzarlo con ICP (spettrometria a plasma accoppiato induttivamente), ottenendo così il contenuto in mg/m2. Il secondo metodo, più diretto, utilizza la fluorescenza a raggi X (XRF), che fornisce immediatamente il valore del deposito, grazie a una retta di taratura preimpostata.
Per quanto riguarda il prodotto finito, vengono eseguite analisi elettrochimiche (ACET), sia sul pretrattamento che sul prodotto verniciato finale. Ogni coil in uscita dalla linea viene sottoposto anche a test meccanici a piede linea, a cui si aggiungono ulteriori verifiche in laboratorio.
Una delle prove fondamentali per l’alluminio è il test in nebbia acetica, considerato più affidabile rispetto ad altri test di corrosione, poiché fornisce risultati più coerenti. Tuttavia, l’analisi ACET rappresenta un vantaggio significativo, in quanto consente di ottenere dati quantitativi completi entro 24 ore, utili anche per individuare tempestivamente eventuali problemi di corrosione e risalire alla loro origine.
Il prodotto Dollcoat RS103 è stato testato in diverse condizioni operative: a temperatura ambiente, sia in forma diluita che concentrata, a seconda del livello di prestazione desiderato. La decisione di provarlo su coil di alluminio è nata dai risultati estremamente positivi ottenuti in precedenza su impianti tradizionali, non specifici per coil. Queste prove, condotte su diversi substrati come acciaio CRS, zincato e alluminio, hanno mostrato prestazioni molto interessanti.
Proprio per questo motivo, il prodotto è stato adottato anche per la protezione di barriere fonoassorbenti installate lungo autostrade e ferrovie – andando a sostituire una tecnologia omologata e in uso da oltre 15 anni (dal 2008) – a seguito di approvazione di Ferrovie e Autostrade per l’Italia.
Da oltre un anno, questi nuovi trattamenti vengono utilizzati stabilmente per la produzione di tali componenti.
Sui substrati d’alluminio si è registrato un notevole incremento della resistenza di polarizzazione: si è passati dai circa 2.000 ohm della vecchia tecnologia a valori tra 30.000 e 40.000 ohm con il nuovo pretrattamento, a dimostrazione della superiore efficacia protettiva del prodotto testato.
Un ulteriore esempio di applicazione riguarda l’acciaio AISI 304, impiegato nei test di omologazione per le barriere fonoassorbenti. I pannelli trattati sono stati sottoposti a 1.500 ore di esposizione in nebbia salina neutra, con risultati positivi sia su substrati standard sia su superfici in Sendzimir (acciaio zincato a caldo in continuo).
Nel corso delle prove, è stato applicato il prodotto RS103 puro utilizzando una testa di verniciatura. Superate alcune difficoltà iniziali, l’applicazione si è rivelata efficace: lo spessore ottenuto sulla linea di verniciatura è risultato inferiore al µm (circa 0,3-0,5 µm), mentre su camcorder si sono raggiunti valori superiori.
Le prove sono state condotte sfruttando le linee disponibili presso i clienti, poiché l’azienda non dispone di impianti coil propri. I primi test sono stati quindi realizzati in condizioni operative reali, utilizzando attrezzature già esistenti.
Il prodotto, grazie alla sua bassa viscosità, simile a quella dell’acqua, non permette un grande controllo sullo spessore tramite la distanza della testa, ma ha comunque garantito una buona uniformità di stesura. Inoltre, la resina impiegata, progettata per l’uso su coil, si è dimostrata particolarmente flessibile, facilitando le successive operazioni di post-formatura, come quelle necessarie per la realizzazione di elementi per facciate continue.