Analisi tecnica delle formulazioni, applicazioni e vantaggi delle vernici a base acqua nel settore della movimentazione terra e delle macchine industriali.

ACE è l’acronimo di Agricoltural, Construction ed Equipment e identifica quei mezzi impegnati in agricoltura come trattori e mietitrebbie, e i mezzi impegnati in cantiere, scavatori, bulldozer, gru. Mezzi sottoposti a condizioni estreme e a forti sollecitazioni meccaniche e ambientali. Mezzi che richiedono rivestimenti in grado di resistere a queste forti influenze.
Si possono immaginare questi mezzi come gladiatori impegnati nel fango protetti da una solida armatura. Questa armatura sono oggi le vernici ad acqua.
Da decenni il settore della verniciatura dei mezzi ACE è anticipatrice di scelte sostenibili, avendo adottato cicli di verniciatura con prodotti a base acquosa ben prima che si parlasse, liberamente o per forzature legislative, di sostenibilità e green-deal, come si fa negli ultimi anni.
Da formulatore nella ricerca per grandi gruppi multinazionali, già prima del 2010 ho lavorato nello sviluppo di prodotti a base acquosa per i maggiori produttori italiani di mezzi ACE interessati a dare un cambio tecnologico deciso.
Un settore che ha capito prima di altri i vantaggi nell’utilizzare vernici a base acquosa:
riduzione delle emissioni di composti organici volatili, COV (in inglese, VOC), nell’ambiente e nei luoghi di lavoro
ha anticipato le norme in materia arrivando preparata alle restrizioni previste
ha anticipato le richieste del mercato indirizzato oggi con forza verso soluzioni eco-sostenibili.
Se pensiamo ai mezzi impegnati in agricoltura, l’acqua si configura come un elemento naturale oltre che per la verniciatura, anche per l’irrigazione dei campi, se poi pensiamo che dalle coltivazioni è possibile sviluppare materie prime bio-based si è creato un circolo virtuoso, legato alla sostenibilità.

Il ciclo applicativo per il rivestimento di mezzi ACE prevede la preparazione del supporto, un fondo anticorrosivo ed uno smalto finitura.
Si usano cicli diversi, da quelli economici monocomponenti con fondi e smalti a base di resine termoplastiche fino a quelli termoindurenti, in grado di offrire le maggiori prestazioni richieste dal settore.
Oggi tutti i maggiori players italiani di mezzi ACE adottano cicli di verniciatura a base di vernici all’acqua.
L’Italia è leader tecnologica mondiale nella produzione di trattori, gru, mezzi da cantiere, un posto di rilievo per le vernici all’acqua utilizzate in questo campo.

Quali sono le differenze tra una vernice al solvente ed una all’acqua?

Oggi le prestazioni di un ciclo all’acqua sono equivalenti rispetto a uno a solvente.
Se pensiamo a una formulazione e alle sue materie prime, una vernice all’acqua e una al solvente hanno la maggior parte dei componenti uguali.
I pigmenti utilizzabili nei due sistemi sono gli stessi, con la possibilità di sviluppare la stessa gamma colori.
Le cariche (filler) usate sono le stesse, un sistema a base acqua può offrire le stesse protezioni meccaniche e alla corrosione di un sistema solvente per l’effetto barriera e l’uso di cariche anticorrosive come il fosfato di zinco.
Gli additivi e le loro funzioni sono le stesse: resistenza all’abrasione, distensione del film applicato, scivolosità sono riproducibili per entrambi i cicli.
Gli elementi di una formula che si differenziano tra un prodotto a solvente e uno ad acqua sono i solventi e la resina.

Solventi

Il solvente principale di una vernice a base acquosa è ovviamente l’acqua.
I solventi organici (i COV) derivati dal petrolio sono la parte volatile dei prodotti a solvente.
Lo sappiamo bene, i COV sono causa di numerosi problemi per la salute dell’uomo. Non ultimo, della scarsa sicurezza nei luoghi di lavoro: capita spesso di avere notizia di incendi e danni provocati da solventi organici incautamente gestiti in aziende produttrici, verniciature industriali o depositi di colorifici. Quanti di questi incidenti si sarebbero potuto evitare adottando maggiormente l’utilizzo di vernici all’acqua? Penso la maggior parte.

Resina

L’altro elemento distintivo è la resina. È l’elemento più importante, perché conferisce alla formulazione le caratteristiche richieste dal rivestimento finale (adesione al supporto, resistenze chimico-fisiche, aspetto applicativo e così via).
Analizzando la resina, l’elemento che differenzia maggiormente i due sistemi è il meccanismo di formazione del film applicato:

• per evaporazione della parte volatile per i sistemi a solvente
• per coalescenza per i sistemi base acquosa.

Nei prodotti a base acquosa la piccola quantità di COV che ritroviamo nelle formulazioni è giustificata prendendo in esame due importanti proprietà delle resine a base acquosa:

La Tg e la MMFT

La Tg (temperatura di transizione vetrosa) è una caratteristica del polimero-resina: è la temperatura alla quale un polimero passa da uno stato rigido e vetroso a uno stato più morbido e gommoso, perché le catene polimeriche acquistano maggiore mobilità; indica per tg-alte durezza del film e per tg-basse flessibilità.
Alla Tg è associata la MMFT (temperatura minima di formazione del film). Per ottenere dalle vernici a base acquosa film duri e resistenti bisogna usare resine dalla Tg alta e spesso dalla MMFT superiore alla temperatura ambiente di esercizio.
L’inserimento in formula di solventi chiamati “coalescenti” permette di abbassare la MMFT tenendo invariata la Tg della resina e permettendo di ottenere un film uniforme e regolare in applicazione.
Ecco perché si ritrovano nei prodotti a base acquosa piccole quantità di COV.
L’evoluzione degli ultimi anni ha introdotto sul mercato coalescenti bio-based derivanti da fonti biologiche, per lo sviluppo delle formulazioni dei prodotti a base acqua.
Pertanto, ritrovando tra le caratteristiche di una vernice all’acqua un contenuto di COV, oggi lo si può considerare meno “dannoso” per l’ambiente perché è possibile usare solventi derivanti da fonti non fossili.

Per riassumere alcuni tra i numerosi vantaggi che si possono incontrare nell’uso di cicli base acqua ricordiamo:

• riduzione dei COV: dunque, diminuzione significativa delle emissioni dei composti organici volatili rispetto ai sistemi tradizionali a solvente
• minori costi di smaltimento: dunque, riduzione dei costi di gestione dei rifiuti e delle problematiche legate allo smaltimento dei solventi esausti
• sicurezza degli operatori: migliorano significativamente le condizioni di lavoro e si riducono i rischi per la salute degli operatori di verniciatura.

Tutti vantaggi che il settore della verniciatura dei mezzi ACE ha scoperto già da molti anni indicando un percorso da compiere anche per altri settori legati ancora a cicli applicativi tradizionali.
L’adozione di vernici ad acqua per mezzi ACE rappresenta il futuro sostenibile dell’industria, garantendo prestazioni elevate con impatto ambientale ridotto e maggiore sicurezza operativa.