Autore: La Redazione

Negli oltre 50 anni di storia della fase di pretrattamento metallico alla verniciatura, raccontata da Verniciatura Industriale, molte innovazioni di prodotto hanno visto la luce, alcune delle quali hanno avuto un certo impatto anche sull’impiantistica; dal tunnel di lamiera zincata a quello d’acciaio inox – con un tentativo fallito in materiale plastico – a quello supercompatto che in pochi metri effettua il processo di pretrattamento monostadio, che sgrassa/converte/passiva in una sola operazione. Contemporaneamente, nascita e industrializzazione delle nanotecnologie hanno modificato sostanzialmente il controllo di processo, e attrezzato con sistemi automatici e digitalizzati il tunnel, che può gestire con alta precisione, bassissimi consumi d’acqua e generazione di sottoprodotti questa importante fase di processo.

Timeline

1968

Fine anni 60

Nel 1968, grazie al lavoro di Paolo De Cerma e Bruno Cernò (Italbonder) s’industrializza decisamente l’uso del ciclo di fosfosgrassaggio acido, seguito dai due classici risciacqui (oltre al fosfato di ferro pesante e al fosfato di zinco “cristallino”). Lungo tutti gli anni 70, cambia dunque completamente il lay-out tipico dei reparti di verniciatura: il tunnel di pretrattamento diventa sempre più parte integrante degli impianti di verniciatura installati.

1970

Anni 70

A questa linea di tendenza si affianca, negli anni 70, una importante innovazione tecnologica, quando Gianluigi Guidetti e collaboratori industrializzano la “plaforizzazione”, un processo tutto organico – e monostadio – di sgrassaggio/conversione fosfatica/passivazione, che acquisisce una quota non indifferente di mercato, anche internazionale, grazie anche ai modesti costi d’investimento richiesti e alla economicità operazionale (non si usa acqua e non si formano fanghi da smaltire). È però un prodotto al solvente, cosa che ne limita l’uso nelle linee a grande volume di produzione.

1980

Anni 80

Nei primi anni 80 si assiste ad una vera e importante evoluzione della fosfatazione: la fosfatazione bicationica zinco-manganese a freddo e la tricationica zinco-manganese-nichel che opera a 50-55 °C. Il merito è sempre dell’Italbonder di Cesare Pedrazzini, che ha saputo proporre con successo il drastico aumento delle prestazioni qualitative e prestazionali dei manufatti metallici successivamente verniciati.

1990

Anni 90

Gli anni 90 sono caratterizzati dall’esigenza di ridurre l’impatto ambientale dei prodotti industrializzati nella decade precedente: sono proposti e via via industrializzati fosfatanti senza nitriti, prodotti nichel free, passivanti “ecologici”, cicli di conversione dell’alluminio esenti da cromo (cancerogeno), plaforizzazione a base di solventi meno volatili. Verso la fine della decade si introducono commercialmente i primi prodotti organici all’acqua, no rinse (senza la necessità di risciacquo) che tentano di sostituirsi al pretrattamento fino ad allora completamente inorganico.

2000

Anni 2000

Gli anni 2000 si caratterizzano per l’introduzione delle nanotecnologie di pretrattamento (2001). Una vera rivoluzione, caratterizzata tuttavia da una certa lentezza nella penetrazione commerciale, in particolare nelle grandi aziende manifatturiere, che spesso preferiscono adottare accorgimenti ingegneristici (lavaggi in controcorrente, sistemi di trattamento delle acque a ciclo “quasi” chiuso) piuttosto che cambiare una chimica si processo piuttosto ben stabilizzata. Ancora oggi nelle linee dei grandi produttori, per esempio nel settore auto, l’introduzione delle tecnologie nanotecnologiche non è una scelta ben definita, così come non è stato ancora completamente risolto il problema del trattamento delle acque di processo finalizzato allo “scarico liquido zero”.
Nel 2007 un’azienda di Ravenna, la STS di Ciro Poggioli, lancia sul mercato uno sgrassante nanotecnologico che non s’inquina con gli oli e i grassi rimossi: è una formulazione senza tensioattivi – costituenti fondamentale degli sgrassanti tradizionali, che invece li emulsionano, e dunque riducono nel tempo la loro capacità sgrassante, fino ad arrivare alla necessità del loro smaltimento – che separa istantaneamente i contaminanti (che possono essere eliminati meccanicamente dal bagno). La presenza in formulazione di un additivo polimerico permette inoltre ai pezzi trattati di non subire alcuna ricontaminazione all’uscita dal bagno sgrassante.

2010

Anni 2010

Negli anni 2010 accelera l’introduzione delle nanotecnologie di pretrattamento.
Un terzista italiano (Europlast) insieme a Dollmar (oggi DN Chemical) mettono a punto un sistema d’applicazione della nanotecnologia di “conversione” (in realtà, non effettua una tipica “conversione” della superficie metallica, ma la “isola” offrendo contemporaneamente un grande potenziale d’adesione al successivo strato di vernice), per nebulizzazione (sistema che viene denominato “soft rain”). Il sistema oggi conosciuto anche come no rinse (non richiede una fase di risciacquo finale della conversione nanometrica) permette anche di trasformare con un investimento e interventi contenuti i tunnel di fosfosgrassaggio esistenti, dando origine a un ciclo semplice ma ad alte prestazioni “sgrassaggio/doppio risciacquo/conversione nebulizzata”.
Un ciclo corto che risolve un problema qualitativo ma che presenta ancora, nella fase di sgrassaggio, la criticità della saturazione della relativa soluzione e la produzione di reflui. Questi problemi continuano a stimolare la ricerca secondo differenti direttrici:

  • l’ottimizzazione del tunnel, che gestisce i flussi delle acque primarie e di processo al fine di stabilizzare automaticamente il processo nelle sue diverse fasi, attraverso il controllo in continuo dei parametri critici (per esempio, pH, conducibilità, temperature, pressioni), il ripristino dei livelli di concentrazione, l’attivazione di diverse tecnologie di trattamento individuate a seconda delle condizioni tipiche del processo (disoliatura, filtrazione e microfiltrazione, elettroflocculazione, evaporazione e così via)
  • sviluppo e industrializzazione degli sgrassanti nanotecnologici senza tensioattivi, come prima ricordato, per evitare di dover smaltire il bagno una volta saturo di contaminante
  • pretrattamento monostadio nanotecnologico che, in una sola operazione sgrassa/converte/passiva il supporto metallico – il processo (Toran 3) ricorda la plaforizzazione degli anni 70, senza contenere solventi o acqua (l’olio rimosso diventa plastificante degli oligomeri filmanti: operazione analoga a quanto fatto nel passato con le resine nitrocellulosiche con la plastificazione del dibutilftalato): nessuno scarico acquoso, nessun fango di risulta.

2020

Anni 2020

Ci si aspetta la continua ricerca di prodotti nanotecnologici di pretrattamento capaci di migliorare la qualità del ciclo di verniciatura anche prescindendo dalle fasi intermedie di fosfatazione. Questa linea di tendenza è confermata dal lancio di “Pronortec” da parte dell’italiana Chemtec, un prodotto nanotecnologico basato su una chimica originale (composti organici del fosforo) rispetto ai prodotti attualmente disponibili, applicato con la tecnica della nebulizzazione alle superfici metalliche, che sta evidenziando prestazioni superiori a quelli tipici della fosfatazione tricationica – 800 ore di resistenza alla corrosione in nebbia salina di un ciclo Pronortech/cataforesi o Pronortech/polveri (80 micron) – rispetto alle 500 ore considerato lo standard dei processi che sostituisce.

IL TUNNEL DI PRETRATTAMENTO 4.0


Come considerazione finale, richiamo il tema impiantistico. Mentre nello scorso decennio i sistemi di nebulizzazione hanno permesso l’aggiornamento e l’implementazione di una certa automazione del tunnel preesistente (in particolare, nella sua fase finale), pensiamo che oggi sia fondamentale pensare alla sua sostituzione, in modo da poter beneficiare dei grandi avanzamenti in termini di sensorizzazione, gestione digitale e tracciabilità dei prodotti che vi transitano. Sensorizzazione e digitalizzazione della gestione delle differenti fasi di processo sono oggi a disposizione, a costi d’investimento accessibili – presso i migliori impiantisti e/o i più avanzati produttori della chimica di pretrattamento. Consentono di ottenere una grande stabilità del processo – e dunque ugualmente l’uniformità dal risultato finale del ciclo di trattamento – e di ottimizzare i consumi di soluzioni, acque di processo e sistemi per il loro trattamento e riuso (nei casi più avanzati, fino ad ottenere lo scarico liquido zero). In quei mercati in cui sono messi a disposizione della struttura industriale sostegni concreti per l’implementazione di tecnologie abilitanti Industria 4.0, i nuovi tunnel ad alta automazione per processi nanotecnologici si caratterizzano per un ROI molto rapido, oltre a consentire un significativo miglioramento degli standard qualitativi rispetto a quanto sinora è stato possibile ottenere.

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