SINCE 1924 RAW MATERIALS, FORMULATIONS & FINISHING

Vari meccanismi di reticolazione per applicazioni di pavimenti in legno Various CrosslinkingMechanisms for ParquetFlooring Applications

I Polimeri Opachi e i Pigmenti Micro incapsulati: nuove opportunità nelle pitture muraliWaterborne Masonry Coatings Give Lower Environmental Impact Advanced Technologies also Give Higher Performance

La sfi da dei p.v. nell’area dell’arredamento - Gli ultimi sviluppi migliorativi delle proprietà estetiche e di resistenza dei p.v. a base acquosa Challenge Solventbased Furniture Coatings - Latest Developments in How to Improve the Look and Resistance Properties of Waterbased Coatings

Conservazione in barattolo innovativaInnovative In-CanPreservation

I nano disperdenti e bagnanti,gli additivi intelligenti del XXI SecoloNanodispersing and Wetting Agents, the Smart Additives in XXI Century

IN QUESTO NUMEROIN THIS ISSUE

POSTE ITALIANE SPA - SPEDIZIONE IN ABBONAMENTO POSTALE D.L. 353/2003(CONV. IN L. 27/02/2004 N. 46) ART. 1, COMMA 1, DCB MILANO-TAXE PERÇUETASSA RISCOSSA - MILANO - C.M.P./2 - ROSERIO - IN CASO DI MANCATORECAPITO RESTITUIRE AL MITTENTE PRESSO: C.M.P. ROSERIO - VIA BELGIOIOSOMILANO (MI) CHE SI IMPEGNA ALLA RELATIVA TASSA DI RESTITUZIONE

Vol. 86 - 2010 n. 5/6 MAGGIO/GIUGNOMAY/JUNE

N.BENASEDO S.p.A - Via Asiago, 332 - 21042 Caronno Pertusella (VA)Tel. +39 02-96399211 - Fax +39 02-9657861 - info@benasedo.it - www.benasedo.it

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La sfida dei p.v. nell’area dell’arredamento - gli ultimi sviluppimigliorativi delle proprietà estetiche e di resistenza dei p.v. a base acquosaChallenge Solventbased Furniture Coatings - LatestDevelopments in How to Improve the Look and ResistanceProperties of Waterbased CoatingsManfred Diedering, G. Apitz, M. Hölderle, M. Ebert, M. DimmersAlberdingk Boley, Krefeld, Germania

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Membri fondatoriFounder memberFATIPEC - UATCMAITIVAAssociazione ItalianaTecnici IndustrieVernici e Affini

Organo ufficiale / Official journal

AITIVA

FATIPEC

A.F.T.P.V.A.

Membri fondatoriFounder memberFATIPEC - UATCMAssociation Françaisedes Techniciens desPeintures Vernis Encresd’Imprimerie Colles et Adhésifs

Membri fondatoriFounder member UATCMAsociación Española deTecnicos en Tintas y Afines

Federation des Associationsde Techniciensdes Industries des Peinturesde l’Europe Continentale

UATCMUnione AssociazioniTecnici di CulturaMediterranea

per l’ingegneria dei materialiavanzati

coatings

Vari meccanismi di reticolazione per applicazioni di pavimenti in legnoVarious Crosslinking Mechanisms for Parquet FlooringApplicationsA.S. Harmsen, F. da Silva, M. Roelands – NeoResins, Paesi Bassi

S o m m a r i oindex

Editore / PublisherCREI s.r.l.20128 Milano, Italy - Via Ponte Nuovo, 26Tel. +39 02 26305505 - Fax +39 02 26305621www.pittureevernici.it - redazione@pittureevernici.it

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Benasedo21042 Caronno Pertusella (VA) - ItalyVia Asiago, 332Tel. +39 02 96399211 Fax +39 02 9657861www.benasedo.it - info@benasedo.it

SINCE 1924 RAW MATERIALS, FORMULAT

IONS & FINISHING

Vari meccanismi

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di pavimenti in legno

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I Polimeri Opachi

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Waterborne Masonry

Coatings Give Lower

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Gli ultimi sviluppi migliorativi

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in barattolo innovativa

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del XXI Secolo

Nanodispersing and Wetting

Agents, the Smart Additives

in XXI Century

IN QUESTO NUMERO

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POSTE ITALIANE SPA - SPEDIZIONE IN ABBONAMENTO POST

ALE D.L. 353/2003

(CONV. IN L. 27/02/2004 N. 46) ART. 1, COMMA 1, DCB MILAN

O-TAXE PERÇUE

TASSA RISCOSSA - MILANO - C.M.P./2 - ROSERIO - IN CASO

DI MANCATO

RECAPITO RESTITUIRE AL MITTENTE PRESSO: C.M.P. ROSERIO -

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MILANO (MI) CHE SI IMPEGNA ALLA RELATIVA TASSA DI

RESTITUZIONE

Vol. 86 - 2010 n. 5/6 MAGGIO/GIUGNOMAY/JUNE

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32 - 21042 Caronno Pertusella (VA

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biocidibiocides

Conservazione in barattolo innovativaInnovative In-Can PreservationDave Ogden, Arch UK Biocides - Manchester, Gran Bretagna

- Finalità non specificatedei gruppi S-H

- Non specific cargedingof S-H groups

- Apporto nutritivo dellecellule a blocco

- Blocks cellʼs ability to import nutrients

- Batteriostatico al contatto - nessuna divisione ulterioredella cellula

- Bacteriostatic on contact - no further cell division- Battericida in 48-72 ore - morte della cellula- Bacteriocidal in 48-72 hours - cell death

- Dentro la cellula- Inside of Cell

Meccanismi d’azione di BIT / Mode of Action of BIT

- Membrana plasma- Plasma Membrane

- Fuori dalla cellula- Outside of Cell37

coatings

I Polimeri Opachi e i Pigmenti Micro incapsulati:nuove opportunità nelle pitture muraliWaterborne Masonry Coatings Give Lower Environmental ImpactAdvanced technologies also give higher performanceMarie Bleuzen, Francine Signoret, Michel Lorenzo e Andrew TrapaniDow Coatings Materials, Valbonne, France

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associazione

Pitture e Vernici - European Coatings • 5-6 /20104

anno LXXXVI - n. 5/6 - Maggio-Giugno 2010May-June 2010

Tempi di esposizione / Exposure time

L iniziale / L initial L a 12 mesi / L 12 months L a 18 mesi / L 18 months L a 23 mesi / L 23 months

Legante a base di Stirolo AcrilicaStyrene-acrylic binder

Legante a base di PETPET binder

L va

lore

L va

lue

Resistenza chimica su legno di faggioChemical resistance on beech

NC a base solvente / solvent based NCnuova acrilica / novel acrylicreticolante Zn-X acrilico esente da tensioattivi / surfactant free acrylic w. Zn-X-linkingacrilica esente da tensioattivi / surfactant free acrylicacrilica contenente tensioattivi / surfactant containing acrylic

migliorebest

peggioreworse

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olo (4

8%) 1

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%) 1

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0%) 1

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O3(1

0%) 2

min

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1h

acido gr

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fatty

acid

5h

acido gr

asso

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fatty

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16h

caffé

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) 16h

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%) 1

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%) 1

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%) 1

6h

vino ro

sso 5h

red wi

ne 5h

acqu

a 16

h

water 1

6h

cola 16h

CROSSLINKING

additiviadditives

I nano disperdenti e bagnanti, gli additivi intelligenti del XXI SecoloNanodispersing and Wetting agents, the Smart Additives in XXI century

Carmine D’Antonio - Zima TechnologyAntonio Masiello - Solver Italia srl

43Andrea GiavonCATASDirettore GeneralePresidente del GL 7 “Metodi di prova”

Franco BulianCATASVice Direttore e Responsabile del reparto chimico

Roberta BongiovanniPolitecnico di TorinoDipartimento Scienza dei Materiali

Massimo MessoriUniv. di Modena e Reggio EmilaDipartimento Ingegneria dei Materiali e dell’Ambiente “Coatings ibridi e nanostrutturati”

Pierluigi TraversoCNR ISMAR di Genova(Istituto Scienze Marine) “Corrosione e protezionedi materiali tecnologicamente avanzatid’interesse industriale ad uso marino”

Vittorio RomaironeCNR ISMAR di Genova(Istituto Scienze Marine) “Antivegetative”

Flavio DeflorianUniversità di TrentoDipartimento Ingegneria dei Materiali e Tecnologie Industriali “Anticorrosione Industriale”

Stefano RossiUniversità di TrentoDipartimento Ingegneria dei Materiali eTecnologie Industriali “Anticorrosione Industriale”

Claudio PagellaPROCOATDirettore, Professore a contratto Politecnico di Torino“Impianti dell’industria dei prodotti vernicianti”

AliceChrisamEckart ItaliaPigmenti perinchiostri da stampa

AlessandroNastaLamberti SpaDispersioni poliuretaniche

AmedeoNavarrettaBYK CHEMIEAdditivi

Comitato tecnico / Technical Board

56

Mauro GiuratoEckart ItaliaPigmentimetallici

Massimo PionPietro CariniMaterie prime

MaurizioCorbellaWarwick ItaliaStrumentidi laboratorio

MoiraBianchiWarwick ItaliaMaterie prime

PasqualeRobertiBYK GARDNERStrumentidi laboratorio

78

58Vernicimateriali tecnologieproprietà

eventievents

Scadenziario Fiere e Congressi 2010/11Trade Fairs andCongresses 2010/11

pre eventipre events

49 7° congresso Internazionale dei coating per legno “Ridurre l’impatto ambientale”Seventh International Woodcoatings Congress “Reducing the Environmental Footprint”

50 O&S 2010 presenta soluzioni per il contenimento dei costiO&S 2010 presents solutions designed to cut costs

52 Eurocoat 2010Vi aspettiamo tutti a Genova dal 9 all’11 novembre con l’ormai consolidato salone internazionalededicato all’industria del coatings

54 Nuovo record per gli inchiostri da stampaNew record for printing inks

49

Aitiva Informa

7961

61 Maflon62 Rockwood63 Univar64 Aza International65 Nilkfisk-CFM67 Basf67 Michelman

68 Herbol

69 MIMI70 Perstorp

72 Clariant

74 Cospheric

76 Nubiola

recensione libribook review

Pitture e Vernici - European Coatings • 5-6 /20106

AntonellaRamaioliDolderMassaraMaterie prime

ITALIA - COSTO ABBONAMENTO (6 fascicoli annui) 100,00 euroCOPIA SINGOLA 25,00 euro.

L’importo dell’abbonamento può essere versato con assegno bancario oppure con bonifico intestato a CCREI srl su:

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Registrazione Tribunale Civile di Milano n. 717 del 17-11-1990.L’Editore non assume responsabilità per le opinioni espresse

dagli autori. Originali e foto non si restituiscono.Estratti degli articoli vengono forniti a richiesta.

ABROAD - YEARLY SUBSCRIPTION RATES: (6 issues per year) euro 200,00SINGLE COPY euro 30,00.The subscription amount can be paid by bank transfer in the name of CCREI srl to: INTESA SANPAOLO IBAN IT 57G0306901601100000060788 - BICBCITITMM.The subscription can start from any issue upon request.Invoice is granted upon request. Registration at the civil court in Milan No. 717 of the 17-11-1990.The publisher is not responsible for the opinion expressed by theauthors. Photographs and originals are not given back. Abstracts of articles are sent upon request.

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La categoria dei poliuretani reticolantiper auto-ossidazione (fig. 2), in cuisono incorporati gli acidi grassi poliin-saturi o gli oli è descritta in questo ar-ticolo in modo particolareggiato dimo -strando che è già stato raggiunto un altolivello prestazionale con questi sistemisenza dover aggiungere ulteriori reti-colanti. Gli agenti reticolanti maggiormenteimpiegati per sistemi a base acquosasono le poliaziridine, i policarbodiimmidie i poliisocianati, che devono essere mi-scelati come secondo componente e chedanno una formulazione caratterizzatada una pot-life limitata. La reazione direticolazione dei primi due ha luogo peressiccazione del p.v. quando il pH di-minuisce a seguito dell’evaporazionedell’agente neutralizzante.

La funzionalità della carbodiimmide edell’aziridina agisce per reazione con igruppi acidi carbossilici formando un re-ticolo.Nel caso dei poliisocianati, il gruppo iso-cianato reagisce per azione idrossilicapendente (meno simile al carbossile) op-pure reagisce con l’acqua generandoun’ammina, che a sua volta reagisce conl’isocianato per formare un reticoloparzialmente intersecante.

Tutti e tre i reticolanti contengono trac-ce di materiale originale, il che può de-stare preoccupazione per la salute du-rante l’applicazione.

Meccanismi di reticolazione

Poliaziridina

Questo principio attivo ancora ampia-mente usato, introdotto nella secondametà degli anni ’70 si basa sull’impie-go di un composto aziridina polifunzio-nale sintetizzato con un trimetilolpro-pano triacrilato oppure da un pentaeri-tritol tetraacrilato e etileneimmina o pro-pilenimmina.Esso permette la plastificazione del le-gante associato ad un profilo di retico-

lazione articolato. La potlife tipica varia da 2 a 24 ore, inbase alla natura dell’incorporazionedei gruppi acidi carbossilici presenti eal pH del sistema. Durante il processodi essiccazione, la reticolazione iniziagrazie all’evaporazione dell’acqua edell’agente neutralizzante, da cui deri-va la diminuzione del pH. L’atomo di azo-to aziridina è protonato e facilita la for-mazione ad anello aperto del gruppo

idrossilico nell’anello tripartito dell’a -ziridina, con conseguente legame este-re β-amminico (fig. 3).L’estensione del processo di reticola-zione dipende dalla mobilità risultantedel film quando la Tg aumenta a seguitodella reticolazione e quando il grado pre-maturo di idrolisi dei gruppi aziridina nonrende possibile un’ulteriore reazione.I reticolanti poliaziridina danno esito po-sitivo al test Ames, laddove un certo nu-mero di utilizzatori sviluppano reazioniallergiche, causate dall’applicazionedi questo sistema reticolante. Nono-stante il profilo tossicologico non fa-vorevole, i reticolanti aziridina conti-nuano ad essere impiegati per l’alta ver-satilità dei processi chimici coinvolti.

PolicarbodiimmidePer circoscrivere i rischi per la salute as-sociati ai composti della poliaziridina,all’inizio degli anni ’80 sono iniziate le

attività di sviluppo di nuove tecniche direticolazione. Nel 1983, Union Carbide Corporation hapresentato il processo chimico delle po-licarbodiimmmidi destinato all’industriadei p.v. Come con i composti polia zi -ridina, le policarbodiimmidi reagisconorapidamente a temperatura ambientecon i sistemi leganti dotati della fun-zionalità dell’acido carbossilico (fig. 3).Derivante dai processi chimici diisocia-nati, la tecnologia delle policarbodiim-midi è costosa ed è possibile riscontra-re tracce di diisocianati monomerici, ilche costituisce un rischio per la salute,sebbene questo possa avere una natu-ra differente e non essere associato ne-cessariamente alle poliaziridine.

PoliisocianatiUn’altra tecnica per ottenere la retico-lazione con un sistema bicomponente sibasa sull’utilizzo dei poliisocianati a di-

COATINGS

Pitture e Vernici - European Coatings • 5-6 / 201010 ▼ ▼

wards waterborne urethanes and subse-quently, urethane acrylate hybrid systems,allowing the use of a broad variety of build-ing blocks to achieve the desired proper-ties. The category of autoxidatively curablepolyurethanes (fig. 2), in which polyunsat-urated fatty acids or oils are incorporated,is specifically described in this paper toshow that a high level of coating perform-ance level can already be achieved withthese systems, without the use of addi-tional crosslinking.The most commonly used crosslinkers forwaterbased systems are polyaziridines,polycarbodiimides and polyisocyanates,which have to be mixed in as a second com-ponent resulting in a formulation with lim-ited potlife. The crosslinking reaction of theformer two takes place upon drying of thecoating, when pH drops as a result of e-vaporation of the neutralising agent. Car-bodiimide and aziridine functionality willthen react with the carboxylic acid groups

resulting in a crosslinked network. In thecase of polyisocyanates, the isocyanategroup will react with pendant hydroxyl (andless likely carboxyl) functionality or watergenerating an amine, which will react fur-ther with isocyanate to form a partially in-terpenetrating network. All three crosslinkers still contain traces ofstarting materials, which can represent ahealth concern during application.

Crosslinking mechanisms

PolyaziridineThis still widely used crosslinking princi-ple, introduced in the late 1970’s, is basedon the use of a multifunctional aziridinecompound synthesized from either trimethy-lolpropane triacrylate or pentaerithrytoltetraacrylate and ethyleneimine or propy-leneimine. It provides plasticisation of thebinder in combination with a wide cure pro-

file. Potlife typically ranges from 2-24 hoursdepending on the nature of incorporationof the carboxylic acid groups present andthe pH of the system. During drying, thecrosslinking starts because of evaporationof water and neutralising agent, resultingin a drop in pH. The aziridine nitrogen atomwill be protonated facilitating the hydrox-ylgroup to ring open the aziridine three-membered ring, resulting in β-aminoesterbond (fig. 3). The extend of crosslink-ing depends on the resulting mobility of thefilm when Tg rises as a result of thecrosslinking and the level of premature hy-drolysis of aziridine groups making them u-navailable for further reaction. Polyaziridinecrosslinkers show a positive Ames testwhereas a certain percentage of generalusers develop allergic reactions when ap-plying this crosslinking system. Despite thisunfavourable toxicity profile, the use ofaziridine crosslinkers still survives due tothe versatility of the chemistry involved.

PolycarbodiimideIn order to circumvent the healthrisk asso-ciated with polyaziridine compounds, thedevelopment of new crosslinking tech-niques started in early 1980. In 1983, UnionCarbide Corporation introduced the poly-carbodiimide chemistry for the coatings in-dustry. As with polyaziridine compounds,polycarbodiimides react rapidly at ambientconditions with binder systems containingcarboxylic acid functionality (fig. 3). Beingderived from diisocyanate chemistry, poly-carbodiimide technology is expensive andtraces of monomeric diisocyanates can bepresent, which represent a healthrisk,though be it from a different nature thenassociated with polyaziridines.

PolyisocyanatesA third route to achieving crosslinking viaa two component system, is the use of wa-terdispersable polyisocyanates in coatingssystems of which the binder carries hydroxy

COATINGS

Fig. 2 Auto-ossidazione dei poliuretani per insaturazioneAutoxidation in polyurethanes by introducing unsaturation

Fig. 3 Vari meccanismi di reticolazioneVarious crosslinking mechanisms

Poliaziridina (PA)Polyaziridine (PA)

Policarbodiimmidi (PC)Polycarbodiimide (PC)

Poliisocianati (PI)Polyisocyanate (PI)

Reticolazione silanica (ES)Silane crosslinking (ES)

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{ }la semplicità dell’acqua

Easaqua™ – il nuovo modo di dire Rhodocoat™

Da oggi i poliisocianati per sistemi poliuretanici all’acqua hanno un nuovo nome: Easaqua™. Ma se la gamma Rhodocoat™ ha un nuovo nome, le proprietà uniche di facile miscibilità e rapida essicazione sono rimaste invariate. Easaqua™ consente facili lavorazioni permettendo di sostituire i solventi con acqua e garantendo vernici di alta qualità con un basso contenuto di COV e un ridotto impatto ambientale.

meccaniche. In questo caso, o le parti-celle acrilate reticolano riducendo la ter-moplasticità oppure la poliaziridinareagisce per funzionalità dell’acido car-bossilico in entrambi i sistemi polime-rici, creando un reticolo polimericocompleto. Si osserva che gli eccellen-ti valori BHMR erano già stati ottenuticon le poliuretaniche modificate con gli

acidi grassi e catena polimerica elasti-ca, con una quantità minima di segmentiduri (PU1) anche senza utilizzare i saliessiccativi. È interessante notare chel’aggiunta iniziale del reticolante po-liaziridina dà un effetto plastificante, inspecial modo in PU2 e U/A1. La durezza al pendolo si è ridotta inmodo significativo dopo 28 giorni, con-tro il campione, una volta raggiunta lareticolazione massima (fig. 5b).L’utilizzo della policarbodiimmide dàrisultati differenti; non si osserva l’ef-fetto plastificante dopo l’aggiunta delreticolante e si osserva inoltre cheBHMR non subisce nessuna migliorianelle miscele acrilico-uretaniche U&A1e 2 (figg 6a e b). In questi sistemi ci sidomanda se la reticolazione della car-bodiimmide più idrofila sia in grado dicreare un ponte fra i due sistemi poli-merici, presenti come acriliche separatee particelle uretaniche. La reticolazione mediante poliisocianateed epossisilani produce una riduzione diBHMR nella maggior parte dei sistemipolimerici, tranne nel caso del sistemapoliuretanico elastico PU1, a indicazionedel fatto che la reticolazione è efficacesolo in parte. Se la finalità da raggiun-gere è il perfezionamento di BHMR, que-

Pitture e Vernici - European Coatings • 5-6 / 2010

COATINGS

15▼ ▼

already at a high level, the addition of anexternal crosslinker will give no further im-provement. The same effect can be seenfor the urethane acrylate hybrid systems;for the urethane acrylate blend systemshowever, a dramatic improvement in BHMRcan be achieved upon the addition of apolyaziridine crosslinker (fig. 5a). The dominating thermoplastic nature of theacrylate part shows when measuring thevarious mechanical properties. In this case either the acrylate particles arecrosslinked reducing the thermoplasticityor the polyaziridine reacts with carboxylicacid functionality from both polymer sys-tems, building a complete polymer network. It is shown that excellent BHMR values canalready be obtained with fatty acid modi-fied polyurethanes with an elastic polymerbackbone, which has the lowest level ofhard segments (PU1) even without the useof dryer salt. It is interesting to note that addition of the

COATINGS

Fig. 5b Sviluppo della durezza al pendolo nel tempo con e senza reticolazione delle poliaziridinePendulum Hardness development in time with and without polyaziridine crosslinking

Fig. 6a Sviluppo della resistenza alle impronte nere nel tempo con e senza policarbodiimmideBlack Heel Mark Resistance development in time without and with polycarbodiimide

Fig. 6b Sviluppo della durezza al pendolo nel tempo con e senza policarbodiimmidePendulum Hardness development in time without and with polycarbodiimide

Fig. 5a Sviluppo della resistenza alle impronte nere nel tempo con e senza reticolazione delle poliaziridineBlack Heel Mark Resistance development in time with and without polyaziridine crosslinking

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ste due tipologie di reticolanti non de-vono essere oggetto di scelta privile-giata (fig. 7). In fig. 8 si dimostra che ivalori dell’abrasione Taber, misuratidopo 4 settimane di essiccazione a tem-peratura ambiente, difficilmente pre-sentano un miglioramento nei casi in cuii sistemi siano reticolati, eccettuato ilcaso dell’acrilica idrossifunzionale AOH,quando è associata al poliisocianato oalla poliaziridina. Grazie alla sua tota-le natura termoplastica, questa acrila-ta non offre resistenza all’abrasionequando è applicata come sistema le-gante singolo. Le uretaniche modifica-te con acido grasso presentano già va-lori accettabili di resistenza all’abrasioneTaber , non richiedendo quindi altri re-ticolanti. Questo studio dimostra che l’impiegodella poliaziridina produce un effetto evi-dente sulla resistenza alla scalfitturasoltanto se il valore dei sistemi non re-

ticolati sono relativamente bassi (fig. 9). La resistenza alla scalfittura mi-surata dopo il processo di reticolazionedella durata di 4 giorni a temperaturaambiente nell’uretanica modificata con

acido grasso PU2 e nelle miscele di acri-late uretaniche U&A1 e 2 può esseresottoposta ad un processo migliorativoconsiderevole. Nel primo caso la reti-colazione non è completa, il che è di-

mostrato dallo sviluppo della durezza(fig. 5b). Un reticolante esterno è di sup-porto nel consolidamento veloce del re-ticolo polimerico, dando una variazionedi fase nella resistenza alla scalfitturadopo la reticolazione di 4 giorni a tem-peratura ambiente. Le miscele acrilateuretaniche presentano particelle acrilateseparate in una fase uretanica continua,la ragione per cui questi film essiccatidanno prova di un comportamento mol-to più termoplastico quando non sonoreticolati; di conseguenza, sia BHMR chela resistenza alla scalfittura sono indi-catori attendibili.

Proprietà chimiche

Per stabilire l’effetto di reticolazione divari sistemi leganti sulla resistenzaagli alcol, sono state prodotte macchiecon il 48% di etanolo su pannelli di mo-

COATINGS

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polyaziridine crosslinker initially can givea plasticizing effect in particular in PU2 andU/A1. Pendulum hardness has reduced sig-nificantly after 28 days versus the refer-ence, when crosslinking has reached itsmaximum (fig. 5b).The use of polycarbodiimide shows differ-ent results; the plasticizing effect after ad-dition of this crosslinker is not observedand it is shown too that BHMR is not im-proved for the urethane acrylic blend sys-tems U&A1 and 2 (figure 6a and b). In these systems it is questionable wetherthe more hydrophobic carbodiimidecrosslinking is capable of building a bridgebetween the two polymer systems, whichare present as separate acrylic and ure-thane particles. Crosslinking by means ofpolyisocyanate and epoxysilane gives a re-duction in BHMR for most polymer systems,except for the elastic polyurethane systemPU1, indicating that crosslinking is only par-tially effective. If the aim is BHMR im-

provement, these two types of crosslinkersshould not be the first choice (fig. 7). It is demonstrated (fig. 8), that taber abra-sion values, when measured after 4 weeksdrying at room temperature, hardly showan improvement when the polymer systemsare crosslinked, except for the hydroxy func-tional acrylic AOH, when it is combinedwith polyisocyanate or polyaziridine. Due to its complete thermoplastic nature,this acrylate has no resistance against abra-sion when applied as single binder system. The fatty acid modified urethanes alreadyhave very acceptable taber abrasion val-ues which do not really require additionalcrosslinking. The study shows that only the use ofpolyaziridine crosslinking has a noticeableeffect on scratch resistance if the value forthe uncrosslinked system is relatively low(fig. 9). The scratch resistance measured after 4days cure at RT of the fatty acid modified

urethane PU2 and urethane acrylate blendsU&A1 and 2 can be improved remarkably.In the first case, crosslinking is not com-plete yet as shown by the hardness devel-opment (fig. 5b). An external crosslinker will assist in quick-ly building up of a polymer network, whichgives a step change in resistance againstscratch after 4 days cure at RT. The urethane acrylate blends will showseparate acrylate particles in a urethanecontinous phase. This is the reason whythese dried films show to much thermo-plastic behaviour when they are notcrosslinked for which both BHMR andscratch resistance are good indicators.

Chemical properties

To determine the effect of crosslinking ofthe various binder systems on the resist-ance against alcohol, spottests with 48%

ethanol were performed on coated mahogany panels (3 layers of 80 m wet) af-ter 2 weeks drying at room temperature (fig. 10). The level at which the coating wasaffected was judged after recovery periodof 16 hours. The results clearly show thatpolyaziridine crosslinking is the most ef-fective technique, bringing binder systemswith less resistance against ethanol, totheir maximum achievable value. Even though polycarbodiimide crosslinkingis also based on the reaction with the car-boxylic acid groups, ethanol resistance ishardly improved (PU1 and AOH).Polyurethane system PU1, which has thelowest level of fatty acid functionality, canbe greatly improved in ethanol resistancewhen crosslinked with polyisocyanate. Not surprisingly, the hydroxy functionalacrylic AOH when crosslinked with poly-isocyanate (like polyaziridine), shows a stepchange in ethanol resistance. Besides the resistance against 48% ethanol

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Fig. 7 Resistenza alle impronte nere dopo il processo di reticolazione per 4giorni a temperatura ambiente con e senza ulteriore reticolazioneBlack Heel Mark Resistance after 4 days cure @ RT without and withcrosslinking

Fig. 8 Valori dell’abrasione Taber dopo il processo di reticolazione per 4giorni a temperatura ambiente con e senza ulteriore reticolazioneTaber abrasion values after 4 days cure @ RT without and withcrosslinking

Fig. 9 Resistenza alla scalfittura dopo il processo di reticolazione per 4giorni a temperatura ambiente con e senza ulteriore reticolazioneScratch resistance after 4 days cure @ RT without and withcrosslinking

gano rivestito (3 strati di prodotto ba-gnato con spessore 80 μm), dopo un pe-riodo di essiccazione di due settimanea temperatura ambiente (fig. 10).Il grado di deterioramento del p.v. è sta-to valutato dopo un periodo di recupe-ro di 16 ore. I risultati dimostrano chia-ramente che la reticolazione da polia-ziridine è la tecnica più efficace, in quan-to i sistemi leganti con minima resi-stenza all’etanolo acquistano il massi-mo valore possibile. Sebbene la reti-colazione da policarbodiimmide si basianch’essa sulla reazione con i gruppi aci-di carbossilici, la resistenza all’etano-lo non ne trae particolari benefici (PU1e AOH). Il sistema poliuretanico PU1, do-tato della funzionalità minima degliacidi grassi, può subire notevoli miglioriein quanto a resistenza all’etanolo quan-do è reticolato con il poliisocianato.

Non sorprende osservare che l’acrilicaidrossifunzionale AOH, quando è reti-colata con il poliisocianato (come la po-liaziridina) presenta una variazione difase nella resistenza all’etanolo.Oltre alla resistenza alle macchie con il48% di etanolo, il più aggressivo, sonostate poi prodotte altre 27 macchie,come da normativa DIN 68861 (1B) sumogano rivestito con e senza retico-lante, utilizzando una grande scelta dimateriali d’uso comune in ambiente do-mestico. Per valutare globalmente ognisistema polimerico e il reticolante pos-sibile è stata calcolata la media dei ri-sultati prodotti da questa matrice (fig.11). Questo lavoro di ricerca dimostracon grande interesse che la resistenzaagli agenti chimici in generale delle ure-taniche modificate con gli acidi grassinon migliora quando il sistema è reti- colato, vale a dire con un sistema bi-

reticolato. Queste tipologie di legantisono assimilabili ai sistemi bicompo-nenti in relazione alla resistenza agliagenti chimici. Quanto detto può esse-re spiegato dal fatto che questi polimeripresentano di per sé un’alta densità direticolazione, sufficiente a creare un filmidoneo dotato di proprietà ottimali; unulteriore meccanismo di reticolazionenon offre alcun contributo. Per contro,l’acrilata uretanica U/A1 basata sulla re-ticolazione dell’azometina presenta unforte deterioramento della resistenzachimica per reticolazione con poliaziri-dina. Per completare la reticolazione siacon azometina che poliaziridina sono in-dispensabili i protoni, disponibili dopol’evaporazione dell’agente neutraliz-zante. A causa di queste reazioni an-tagoniste, si riduce l’efficacia genera-

le della reticolazione, non permettendola reazione dei componenti a basso pesomolecolare nel film, i quali sono solu-bili nei materiali utilizzati nelle macchie.Si evince chiaramente che le acrilicheidrossifunzionali idrofile possono essereperfezionate in quanto a resistenzaagli agenti chimici grazie ad un retico-lante e che il poliisocianato dà i risul-tati migliori. Le miscele acrilate ureta-niche subiscono anch’esse un influssopositivo quando reticolate con qualsiasisistema e, in questo caso, la poliaziri-dina dà i risultati migliori. È bene os-servare comunque che la reticolazionecon le poliaziridine produce ingiallimento(fig. 12) nel p.v., mentre la reticolazio-ne dei poliisocianati può causare in-compatibilità nel film dando luogo diconseguenza a una perdita di brillan-tezza (fig. 13). Nella maggior parte dei

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spottest, which is the most aggressive one,27 other spottests according DIN 68861(1B), were performed on coated mahoganywith and without crosslinker, using a largevariety of materials commonly used aroundthe house. The results of this matrix were averaged tomake an overall assessment per polymersystem and crosslinker possible (fig. 11).The study shows that, most interestingly,the overall chemical resistance of the fat-ty acid modified urethanes does not im-prove when the system is crosslinked, i.eby creating a dual cure system. These types of binders are approaching2-pack systems with respect to chemicalresistances. This can be explained by the fact that thesepolymers already exhibit a high crosslinkdensity, which is sufficient to create a co-herent film with optimal properties; an ad-ditional crosslinking mechanism gives nofurther contribution.

In contrast, the azomethine crosslinkingbased urethane acrylate U/A1 shows asignificant deterioration in chemical re-sistances upon crosslinking with polyaziri-dine. The protons, which become available afterthe neutralising agent has evaporated, arerequired for completion of both the azomethine and the polyaziridine crosslink-ing. Due to these competing reactions theoverall efficiency of crosslinking is re-duced, leaving unreacted low molecularweight components in the film, which aresoluble in the materials used in thespottests. It is obvious that the hydrophilic hydroxyfunctional acrylic can be greatly improvedin chemical resistance by any crosslinker,with the polyisocyanate giving the best re-sults. The urethane acrylate blends are also verypositively affected when crosslinked with

any system, polyaziridine in this case giv-ing the best results. It should however be noted that polyaziri-dine crosslinking introduces yellowing (fig.12) in the coating whereas polyisocyanatecrosslinking can cause incompatibility inthe film resulting in loss of gloss (fig. 13). In most cases a reduction in the coffee re-sistance is observed.

Conclusions

When applying any external crosslinker toautoxidatively drying urethanes the me-chanical properties and chemical resist-ances, will only be marginally improved.The high crosslink density, which developsafter a minimum of 4 days, gives the filmsufficient resistance against wear andchemical attack. It is remarkable that the fatty acid modi-fied urethane PU1 with the lowest level of

fatty acid functionality and hard segments,even without dryer salt, has the fastestBHMR development. Already after 1 day drying at room tem-perature, almost the maximum value isachieved. Pendulum hardness, in this caseat a medium level, has shown not to be ameasure for BHMR. It appears that suffi-cient toughness combined with flexibilitycan compensate for a lower level of au-toxidation when BHMR is required the firstdays after application.The use of polyaziridine crosslinking doeshave a noticeable effect on scratch resist-ance if the value of the uncrosslinked sys-tem is relatively low. This is the case for the fatty acid modifiedurethane PU2 and urethane-acrylate blendU&A1 and 2. Crosslinking urethane acry-late blends with polyaziridine gives both astep improvement in BHMR and in chemi-cal resistances, in particular the resistanceagainst ethanol (48%). The polyaziridine

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Fig. 10 Resistenza all’etanolo (48%) su mogano dopo il processo direticolazione per due settimane a temperatura ambiente con e senza reticolazione / Ethanol (48%) resistance on mahoganyafter 2 weeks cure @ RT without and with crosslinking

Fig. 11 Media dei valori di resistenza chimica delle 28 macchie, valutatadopo il processo di reticolazione per due settimane con e senzareticolazione (0= scarso, 5= eccellente), in base a DIN 68861 (1B)Average chemical resistance of 28 spottests assessed after 2 weeksroom temperature cure without and with crosslinking (0 = poor, 5 isexcellent), according DIN 68861 (1B)

casi si osserva una riduzione della re-sistenza alle macchie di caffè.

Conclusioni

Quando si applica un qualsiasi retico-lante esterno alle uretaniche che es-siccano per auto-ossidazione le pro-prietà meccaniche e chimiche subi-scono migliorie solo in parte. L’alta densità di reticolazione, che si svi-luppa dopo un minimo di 4 giorni, offreal film una sufficiente resistenza al-l’usura e all’attacco di agenti chimici. È importante notare che l’uretanicaPU1 modificata con acidi grassi, dota-ta della funzionalità minima degli aci-di grassi e di segmenti duri, anche sen-za sali essiccativi, mostra lo sviluppo piùveloce di BHMR. Già dopo 1 giorno diessiccazione a temperatura ambiente,si raggiunge un valore quasi massimo. La durezza al pendolo, in questo caso alivelli medi, ha dimostrato di non essere

una misura di BHMR. Sembra piuttostoche una durezza sufficiente associataalla flessibilità possa compensare un li-vello inferiore di auto-ossidazione neicasi in cui BHMR sia richiesta pochi gior-ni dopo l’applicazione. L’utilizzo del re-ticolante poliaziridina non produce un ef-

fetto degno di nota sulla resistenza allascalfittura se il valore del sistema nonreticolato è relativamente basso. Que-sto è il caso dell’uretanica PU2 modifi-cata con acidi grassi e della miscelaacrilata uretaniche U&A1 e 2. La reti-colazione delle miscele di acrilate ure-taniche con la poliaziridina promuove unmiglioramento di BHMR e della resi-stenza agli agenti chimici, in particola-re la resistenza all’etanolo (48%). La mo-lecola poliaziridina può formare unponte fra i gruppi acidi nelle particelleacriliche e nella fase continua poliure-tanica formando un reticolo ad hoc. Il mi-glioramento generale della resistenzaagli agenti chimici per le miscele di acri-late uretaniche, quando sono reticola-te con la poliaziridina è significativo:27% e 41% per i sistemi U&A1 e 2 ri-spettivamente. In generale si può de-durre dai risultati che quando le pro-prietà chimiche e meccaniche dei le-

ganti, applicati come singoli sistemisono relativamente modeste, l’uso del-le poliaziridine in particolare può ap-portare un miglioramento delle proprietàcon l’applicazione dei poliisocianati, inparticolare la resistenza all’etanolonelle uretaniche contenenti una quan-tità relativamente bassa di acidi gras-si. Ovviamente l’acrilato idrossifunzio-nale presenta una maggiore resistenzaall’etanolo grazie al poliisocianato.Tuttavia, esistono allo stato attualenuove tecnologie emergenti da cui de-rivano sistemi polimerici dotati delle pro-prietà richieste senza dover aggiunge-re ulteriori reticolanti. I poliuretani mo-dificati con acidi grassi specifici rap-presentano una classe di questa tipo-logia di p.v. e la tecnologia delle acri-late uretaniche ibride, specificatamen-te sviluppata, può anch’essa soddisfa-re i requisiti in questione.È proprio l’industria produttrice di pa-vimenti a stabilire il giusto bilancia-mento fra le proprietà dei rivestimenti,la salute nell’ambiente di lavoro e i co-sti. La reticolazione con le poliaziridinee i poliisocianati, prevalentemente uti-lizzata in ambito industriale, può ap-portare migliorie alle proprietà chimico-meccaniche, ma ciò dipende in grandemisura dal tipo di legante. La reticola-zione con le policarbodiimmidi e i sila-ni è meno efficace e meno utilizzata.Questo lavoro di ricerca ha dimostratoche è possibile ottenere rivestimenti perpavimenti in legno dotati delle proprietàmeccaniche e della resistenza agliagenti chimici richieste senza dover ri-correre a sistemi di reticolazione non ri-spettosi dell’ambiente.

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Pitture e Vernici - European Coatings • 5-6 / 201018

molecule is capable of forming a bridge be-tween the acid groups in the acrylic parti-cles and the polyurethane continuousphase, forming a coherent network.The overall improvement in chemical re-sistances for urethane acrylate blendswhen crosslinked with polyaziridine is sig-nificant: 27 % and 41 % for the U&A1 and2 systems respectively.Overall it can be concluded from the resultsthat when the mechanical or chemical prop-erties of the binders, when applied as sin-gle system are at a relatively low level, theuse of polyaziridine in particular can givean improvement in properties when apply-ing polyisocyanates, the result for ethanolresistance in particular, can be greatly im-proved for the urethane containing a rela-tively low level of fatty acid functionality.The hydroxy functional acrylate obviouslyis greatly enhanced in resistance againstethanol when polyisocyanate is used. However, there are now technologies e-

merging, which generate polymer systemswith the required properties without theneed for additional crosslinking. Carefully designed fatty acid modifiedpolyurethanes represent a class of thesetypes of coatings systems whereas ure-thane acrylate hybrid technology tailoredto specific needs can also meet the re-quirements. It is the flooring industry, which determinesthe balance between coating properties,occupational health and cost. Polyaziridine and polyisocyanate crosslink-ing mostly used in the industry, can giveimprovements in mechanical and chemicalproperties, but very much depending on thebinder type. Polycarbodiimide and silanecrosslinking are less effective and muchless used. This study has shown, that par-quet coatings with the right mechanicalproperties and chemical resistances can beachieved without the need for environ-mentally unfriendly crosslinking systems.

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Fig. 12 Ingiallimento UV dopo il processo di essiccazione per 4 settimane atemperatura ambiente / UV yellowing after 4 weeks drying @ RT

Fig. 13 Brillantezza a 60° in base a DIN 67530 dopo il processo diessiccazione per 4 settimane a temperatura ambiente / Glossmeasured at 60° according to DIN 67530 after 4 weeks drying @ RT

CURRICULUM VITAE

André́ Harmsen. Dopo aver ultimato il corso di studi nel 1978 intraprende l’attivitàper Stahl BV nell’area dei rivestimenti per cuoio e anche in questo caso completa glistudi di Ingegneria Chimica. Presso Polyvinyl opera nell’area dello sviluppo prodotti eservizio tecnico nell’industria dei p.v. Dopo vari cambiamenti, ICI Resins, Zeneca Re-sins, Avecia Resins, NeoResins, si stabilizza in DSM NeoResins+. In tutta la sua espe-rienza professionale si è concentrato nello studio di sistemi più ecocompatibili e inparticolare sulla tecnologia dei prodotti a base acquosa. L’approccio professionale ba-sato sul mercato e sulle esigenze della clientela è stato essenziale e il presupposto del-le attività di sviluppo. Questo articolo dimostra chiaramente le finalità perseguite.

André Harmsen. After finishing his study in 1978 he started for Stahl BV in theleather coatings. Also at this time a study for Chemical engineering was completed.After the change to, at that time, Polyvinyl he started with Product development andTechnical Service in the coatings industry. Through all the changes in the company,through ICI Resins, Zeneca Resins, Avecia Resins, NeoResins he is now at DSMNeoResins+. The focus in all the companies has always been on more environmen-tal compliant systems and especially on water based as one of the technologies forthe future. Throughout this period it was evident that the customer based and mar-ket focussed approach was essential and therefore a always the bases of all the de-velopments. This lecture is one of the proofs of this.

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Le nostre Rappresentanze:

I Polimeri Opachi e i Pigmenti Micro incapsulati:nuove opportunità nelle pitture murali Migliori prestazioni ed economie grazie alla combinazione di diverse tecnologie (PET+OP)

■ Marie Bleuzen, Francine Signoret, Michel Lorenzo e Andrew Trapani - Dow Coatings Materials, Valbonne, France

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Questa tecnologia che impiega polimeriacrilici puri a base acqua migliora ladurabilità delle pitture murali, indipen-dentemente dal tipo di supporto su cuisono applicate. Questo articolo descri-ve come l’uso della tecnologia di microincapsulazione dei pigmenti (PET) nel-le pitture murali permetta una miglio-re adesione su materiali minerali, purriducendo il consumo di legante. Altrivantaggi si ottengono sostituendo par-te del TiO2 con un polimero opaco (OP).La combinazione con un’altra tecnolo-gia in cui si sostituisce parte del TiO2con un polimero opaco (OP)) consenteulteriori benefici (PET + OP).Negli ultimi anni le pitture murali a ba-se acqua sono state oggetto di un gran-de sviluppo orientato a migliorare ladurabilità su vari substrati. Il requisitopiù importante, oltre all’aspetto pura-mente estetico, è quello di proteggereil substrato stesso e mantenerne l’in-tegrità. Per una protezione ottimale del-la superficie, il film deve aderire moltoefficacemente, rimanere integro, es-sere resistente alla penetrazione del-l’acqua, ma deve lasciar evaporarel’umidità dall’interno. Inoltre Il film de-ve evitare che si accumuli dello spor-

co sulla superficie, mantenere il colo-re o la lucentezza, impedire che cre-scano alghe o muffe, affinché l’esteticainiziale sia mantenuta. La preparazio-ne del supporto e il modo di applica-zione della pittura sono molto im-portanti, ma soprattutto il legante èl’elemento principale affinché la tenu-ta e l’estetica della pittura murale peresterno siano mantenute.

L’incapsulazione ottimizzala distribuzione del pigmento

L’esposizione in condizioni reali ha di-mostrato che delle pitture murali abase acqua formulate con leganti acri-lici puri hanno maggiore durabilità dialtre contenenti differenti leganti al-l’acqua o a solvente [1]. La qualità el’aspetto delle pitture all’acqua conte-nenti pigmenti dipendono soprattutto dacome i pigmenti stessi e le cariche sonodispersi nel film una volta essiccatosi[2]. Idealmente tutte le particelle do-vrebbero rimanere ben separate, sen-za mostrare fenomeni di floc culazio-ne/aggregazione. Se il polimero le-gante, il pigmento e la carica non pre-

sentano una dispersione ottimale, lequalità estetiche, nonché le proprietàmeccaniche del film (di resistenza al-l’acqua, barriera agli elettroliti e per-meabilità ai gas) saranno inevitabil-mente compromesse. Negli ultimi 2-3anni sono stati presentati sul mercatodei leganti acrilici dotati di una nuovatecnologia, che consente di produrre uneffetto legante ottimale sia sulle par-ticelle minerali presenti nella pittura(pigmenti e cariche) che sul substrato.Grazie a questa tecnologia PET la qua-lità ottimale del film, sia come tenutaall’esterno che come aderenza al sup-porto, sono ottenute più facilmente.Quando i pigmenti come il TiO2 o anchele cariche sono dispersi in modo otti-male, le proprietà quali la coprenza, labrillantezza del film, il colore e l’efficaciaprotettiva del substrato sono massi-mizzati. Il meccanismo per ottenere unadispersione ottimale dei pigmenti e del-le cariche consiste nell’incapsulare leparticelle minerali con questo partico-lare tipo di legante organico (PET= pig-ment encapsulation technology), di fat-to si aumentano le interazioni tra loro edil polimero. Durante la fase di essicca-mento e di formazione del film, il fatto

che le particelle minerali siano “incap-sulate”, evita la loro aggregazione, la-sciandole ordinatamente distribuite nelfilm. Il film così ottenuto presenta un no-tevole miglioramento nella resistenza al-l’abrasione a umido, nell’effetto barrieraalle macchie e allo sporco, nell’adesio-ne al substrato, nella brillantezza del filme nell’impedire le efflorescenze [3]. Le foto al microscopio riprodotte nel-l’articolo [3] mostrano che si forma unlegame tra il polimero e la particella mi-nerale (TiO2 in questo caso) che permettedi ottenere un film più sottile, più ade-rente, resistente e con ottime qualitàestetiche, grazie al modo come il pig-mento viene distribuito all’interno delfilm stesso.

Le pitture formulatecon tecnologia PET dannomigliori risultati nei test di esposizione all’esterno

La tenuta all’esterno di una tipica pit-tura murale a base di un legante stiro-lo/acrilico (con CPV totale del 54%),confrontata con quella della medesimaformulazione, ma con legante acrilico

Pitture e Vernici - European Coatings • 5-6 / 2010 21▼ ▼

Pure acrylic waterborne technology im-proves the exterior durability of coatingsapplied on various substrates. Furthermore,the use of pigment encapsulation technol-ogy (PET) in masonry paints gives good adhesion to mineral substrates. Replacingpart of the TiO2 and binder with an opaquepolymer (OP) also brings improvements andPET and OP when used together also showbenefits. Although solventborne coatingsrepresent a large part of the exterior coat-ings market, their waterborne counterpartshave seen significant growth over the last15 years. This is due to the demands of en-vironmental legislation and a continuousimprovement in performance. Waterbornemasonry paints in particular have seen a

lot of developments aimed at improvingtheir overall durability over several typesof substrates. The main requirement, be-sides aesthetics, is to protect the substratein order to increase its life. To protect thesubstrate, a coating film must adhere well,keep its integrity and be resistant to liquidwater penetration, but nevertheless allowwater vapour to exit if needed. The resist-ance to dirt pick up, changes in colour orgloss, to algae and mildew growth needsalso to be satisfied to maintain the initialaesthetics of the coating. The binder pro-vides many important attributes to a coat-ing. Substrate preparation and the qualityof the application are very important for thefinal durability of the exterior coating.

This article concentrates on the formula-tion and more specifically on the binderchoice and the optimized use of OP for su-perior substrate protection and aestheticlongevity.

Pure acrylic technology

Exposure under real-life conditions hasshown that pure acrylic waterborne paintshave better durability than other water-borne or solvent borne technologies [1].Styrene-acrylic binders chalk more thanpure acrylic ones as they are more sensi-tive to UV light. Binders containing vinyl ac-etate are also less durable due to their

inherent water sensitivity. Ethylene vinylacetate polymers are probably the mostwater sensitive binders and therefore areusually only used for interior coatings.The performance and appearance of pig-mented waterborne coatings greatly de-pend on the degree to which the pigmentsand extenders are dispersed throughout thedried film [2]. The ideal state of dispersionis usually when all particles are reduced toand remain as non-flocculated primary par-ticles. Polymer particles, pigments andfillers which are not optimally dispersedcan hinder the provision by the coating ofan adequate barrier to electrolytes to pro-vide, water, gases, etc., good mechanicalproperties and optical properties. Recently acrylic latices have been designedthat give an optimal binding with mineralparticles such as pigments or extenders ina paint or particles coming from the min-eral substrate.This results in optimal film integrity and

Waterborne Masonry Coatings Give Lower Environmental Impact Advanced Technologies also Give Higher Performance■ Dr. Marie Bleuzen, Francine Signoret, Michel Lorenzo and Dr. Andrew Trapani - Dow Coatings Materials, Valbonne, France

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M. Bleuzen A. Trapani

puro tipo PET, con CPV del 58%, dimo-stra la superiore capacità legante del-la tecnica PET, che permette unariduzione della concentrazione del po-limero legante, pur mantenendo inal-terate le proprietà meccaniche del film.Su pannelli di fibro-cemento sono sta-te applicate a rullo due mani delle duepitture: su un terzo della superficie è sta-to applicato una base acrilica traspa-rente come sigillante. I pannelli sonostati esposti inclinati a 45°, rivolti ver-so sud, in un luogo delle Alpi MarittimeFrancesi a circa 500 m sul livello delmare, questo luogo dispone di circa 200giorni all’anno di sole, con una varia-zione di temperatura giornaliera da-8°C/-10°C a +18°C/+20°C in invernoe da +8°C/+10°C a +35°C/+40°C inestate, con una media di pioggia di900 mm/anno. Le pitture sottoposte aqueste condizioni climatiche subisconoun “invecchiamento” più rapido che inqualsiasi altra regione dell’Europa Oc-cidentale. Dopo una esposizione sul sitodi circa due anni (fig. 1) la pittura N.8a base stirolo acrilica ha sviluppato del-le efflorescenze (deposito di cristallibiancastri in basso sulla parte non”si-gillata” ed alcuni anche nella parte su-periore “sigillata”) mentre nessuna ef-florescenza appariva sulla pittura abase PET N.9. Dopo 23 mesi la pitturastirolo acrilica era completamente ri-coperta da uno strato gessoso su tuttala superficie con significativa perdita dicolore. Ambedue le pitture biancheerano ancora molto pulite anche dopoquasi due anni di esposizione. Le stes-se formulazioni N. 8 e N.9 sono state ap-plicate su pannelli di alluminio ed i va-

lori di L, a,b sono stati misurati ad in-tervalli di tempo regolari. La figura 1 mo-stra che la pittura a base di legante sti-rolo/ acrilico mostra una perdita di co-lore molto più pronunciata che con la pit-tura a base PET. Dal momento che losbiancamento non può essere dovuto al-l’efflorescenza, non essendo un sub-strato cementizio, l’effetto “gesso”, èspiegato dalla perdita d’integrità del filmche permette l’affioramento delle par-ticelle minerali di TiO2 e delle cariche,dando luogo a un effetto sbiancante del-le superfici blu. Questo conferma le os-servazioni fatte anche a proposito deipannelli di fibro-cemento. In un’altra se-rie di prove, una pittura murale a basedi legante stirolo/acrilico (Tg ca 14°C)è stata formulata con un CPV totale di49%. Sono state pure preparate due va-rianti con lo stesso potere coprente conlegante tecnologia PET acrilico puro (Tg ca. 6°C) con circa 54% CVP.

Anche in questo caso la superiore di-spersione del pigmento ottenuta col le-gante PET ha permesso di diminuire sia

il livello di TiO2 che la concentrazione dellegante senza compromettere la resi-stenza del film. Le due formulazioni dif-ferivano leggermente in termini di ri-duzione di TiO2 (17% o 20% in pesomeno che nella pittura iniziale) e di ade-guamento del livello delle cariche. Come in precedenza, sono state appli-cate due mani, delle formulazioni blu ebianco, su dei pannelli in fibro-cemen-to parzialmente sigillati con uno stratodi acrilico puro trasparente. I risultatidell’esposizione, dopo 23 mesi nel me-desimo luogo nelle Alpi Marittime Fran-cesi, dimostrano la miglior prestazionedella pittura a più alta CPV a base PET.La figura 2 mostra il valore Δ L misu-rato per le pitture blu applicate su pan-nello di alluminio. I valori negativi di ΔL indicano lo sbiancamento della pit-tura a causa dell’effetto “gesso”.

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Pitture e Vernici - European Coatings • 5-6 / 201022 ▼ ▼

better adherence and thus a longer exteri-or durability. When pigments such as titanium dioxideare well-dispersed, properties such as hid-ing, film gloss, colour and the effectivenessof the coating as a barrier are maximized.One way to achieve an optimized pigmentand extender distribution is to encapsulatethe mineral particles with the organicbinder by effectively increasing the inter-action between them and latex particles.During the drying process and film forma-tion, this can prevent titanium dioxide andextender particles from agglomerating. A new approach is to use a new latex par-ticle which can bind to mineral surfaces andthus give more uniform particle distribution.Significant improvements occur in wet abra-sion, stain-blocking and stain resistance,metal adhesion, corrosion resistance, filmgloss and efflorescence resistance [3]. Themicrographs shown in [3] indicate that abond exists between the organic binder par-

ticles and mineral particles (titanium diox-ide in this case) in a latex containing thispigment encapsulating technology. Thisgives a tighter dry film with superior hiding,film resistance and enhanced colour due tobetter pigment spacing.

Pigment encapsulation

Styrene acrylic binders are widely used inmasonry coatings in Europe despite theirchemistry being more prone to chalking.The exterior durability of a typical mason-ry paint based on a styrene acrylic binder(total PVC 54%) compared to the same for-mulation based on a pure acrylic PET binder,but at PVC of 58%, shows that the superiorbinding capacity of the PET binder allowsa reduction in its content while maintain-ing properties such as wet scrub resistance.Two coats of both paints were applied byroller on a fibre-cement panel the top third

of which had been sealed with a clearacrylic under coat. The panel was exposedSouth Vertical in a site, located in theSouthern French Alps, which has annuallyabout 200 days of sunlight, with a dailytemperature change from -8°C/-10°C to18°C/20°C in winter and 8°C/10°C to35°C/40°C in summer and an average an-nual rain fall of 900 mm. Coatings submit-ted to these climatic conditions age fasterthan in most other Western European lo-cations. After an exposure of almost twoyears (figure 1), the styrene acrylic basedpaint (paint # 8) showed efflorescence(whitish crystal deposits on the un-sealedbottom part and even slightly on the sealedupper part) whereas the PET based paint(paint #9) showed none. After 23 months,the styrene acrylic based paint had chalkedover the whole surface (significant colourfading). Both white paints were still veryclean after almost two years exposure.The L, a, b values of the aluminium panels

coated with paints #8 and #9 were regu-larly measured. Figure 1 shows that thestyrene acrylic based paint exhibitedwhitening or colour faded more than thePET based paint. Since this cannot be dueto efflorescence (not a cementitious sub-strate), it is explained by chalking, i.e. someloss of film integrity letting some mineralparticles (TiO2 and extenders) leave and cre-ate a “haze” on the blue surface. This con-firms the observation made on thefibre-cement panel. In another series, a masonry paint was for-mulated based on a styrene acrylic binder(Tg~14°C) at a total PVC of 49%. Two vari-ants with same hiding were prepared witha pure acrylic PET binder (Tg approx. 6°C)at about 54% PVC. Here again the superi-or pigment-dispersion yield of the PETbinder made the lowering of the TiO2 levelpossible and also enabled a reduction ofthe binder level due to the better bindingpower without compromising the film re-

Fig. 1 Δ L = f(t) misurato su pannelli di alluminio esposti a 45° verso Sud,Alpi Marittime Francesi, Sistemi di colore bluΔ L = f(t) measured onto aluminum panels, South 45°, Southern Alps,blue systems based on PET binder

Fig. 2 ΔL = f(t) dopo 23 mesi di esposizione su pannelli alluminio, Alpi Marittime,pitture blu, esposizione Sud a 45°, pitture standard con leganti StiroloAcrilico e PET Acrilico puro / ΔL = f(t) after 23 months measured ontoaluminum panels exposed South 45°, Southern Alps, blue tinted systems

Tempi di esposizione / Exposure time

L iniziale / L initial L a 12 mesi / L 12 months L a 18 mesi / L 18 months L a 23 mesi / L 23 months

COATINGS

Legante a base di Stirolo AcrilicaStyrene-acrylic binder

Legante a base di PETPET binder

7 mesi7 months

7mesi

7months

12mesi12

months

18mesi18

months

23mesi23

months

12mesi12

months

18mesi18

months

23mesi23

months

7mesi

7months

12mesi12

months

18mesi18

months23

mesi23

months

Legante PET, pittura1, CVP 54PET binder, paint 1, CVP 54

Pittura Stirolo Acrilica CVP 49Styrene-acrylic based paint CVP 49

Legante PET, pittura 2, CVP 54 PET binder, paint 2, CVP 54

L va

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Vantaggi nell’uso dei polimeriopachi, specialmente in combinazione con PET

I polimeri a sfera cava, ovvero i poli-meri opachi (OP), sono da molto tempoconsiderati come ingredienti standarddelle pitture decorative. Le sfere di cuiil polimero è costituito, sono formateda un involucro esterno insolubile e se-mipermeabile e da un “interno” ripie-no di acqua, finché la pittura si asciuga.Man mano che il film essicca, mentrel’acqua viene sostituita dall’aria, lamembrana esterna diventa impermea-bile. Per effetto della differenza del-l’indice di rifrazione tra la membranadel polimero OP e quella dell’aria al-l’interno (n =1), la luce viene diffrattain tutte le direzioni, andando così a in-vestire in modo uniforme un numero su-periore di particelle di TiO2 e, di fatto,aumentandone l’opacità e la capacitàrifrattiva del pigmento, le cui particel-le sono disperse in modo ottimale gra-zie all’azione del polimero PET e anchepoiché le particelle di OP si intercala-no con esse, ulteriormente miglioran-done la dispersione nel film. Dal momento in cui il TiO2 contribuiscepiù di ogni altro ingrediente al costodella pittura, uno dei maggiori benefi-ci nell’usare OP è sempre stato consi-derato quello di sostituire il TiO2 a paritàdi potere coprente. Questa proprietà,pur di grandissima importanza, ha pe-rò spesso fatto sottostimare gli altri be-nefici che derivano dall’uso di OP nellepitture decorative.1) Riduzione del legante - La superficieliscia e non porosa delle sfere di OP

consente la riduzione della concentra-zione di legante rispetto alle pitture conpigmenti e cariche tradizionali: di fat-to, il valore della CPV critica è aumen-tata, e di fatto più legante è disponibileper assicurare una buona coesione delfilm ad alta CPV. Pitture riformulate conOP in modo da avere lo stesso poterecoprente e brillantezza della pittura ori-ginale risultano avere una CPV legger-mente più alta da 3 a 5 unità. Questoconsente di ottenere una superficie piùdura, liscia e brillante, dal momento cheparte del TiO2 e delle cariche è statasostituita da sferette organiche con mi-nore richiesta di legante.2) Minore ritenzione dello sporco - Unaltro beneficio che deriva dall’uso de-gli OP è il minore accumulo di sporco odi crescita di muffe, dovuti al fatto chesi sostituiscono, nel film della pittura,una scabra superficie minerale conquella liscia e non porosa delle sfere dipolimero opaco. 3) Migliori caratteristiche applicative -Quando OP viene aggiunto ad una pit-tura murale, oltre a produrre gli altri be-nefici di cui sopra, è stato osservatoche si possono ottenere anche delle mi-gliori caratteristiche applicative. Ciò si spiega considerando il fatto chele particelle di pigmento, anche se digranulometria fine e ben disperse, han-no una forma irregolare, mentre OP lesostituisce con particelle sferiche aven-ti una superficie perfettamente liscia.Il vantaggio che si ottiene è che, du-rante l’applicazione, il pennello o il rul-lo scorrono più velocemente e conminore fatica sulla superficie, proprioperché le sferette di OP aiutano il mo-

vimento, più di quanto lo facciano leparticelle irregolari del pigmento. Il lavoro risulta meno faticoso ed unasuperficie più grande viene pitturata intempi più brevi. Questo tipo di benefi-cio non è di per se quantificabile per-ché non esistono dei test ufficiali emolto dipende dalla sensazione del-l’applicatore: tuttavia molti applicato-ri hanno espresso un significativoapprezzamento di questa insolita ca-ratteristica.

Minore ritenzione dello sporco

Negli ultimi 25 anni sono stati fatti nu-merosi studi di esposizione con pitturecontenenti OP, in condizioni ambienta-li e climatiche differenti. La maggiorparte degli studi hanno dimostrato chel’uso di OP migliora la resistenza allapresa di sporco (DPUR) ed il manteni-mento del colore. Il vantaggio intrinse-co di OP nel DPUR è stato dimostrato

sostituendo la quantità quasi totale diCaC03 con OP come descritto nella ta-bella 1. La CPV del TiO2 (17%) ed il to-tale della CPV (55%) sono stati mantenuticostanti. Questa formulazione non corri-sponde a una tipica riformulazione chepermetta lo stesso potere coprente conrisparmi sul costo: di fatto l’obiettivoera di sostituire il 30% della CPV delCaCO3 con il 30% di CPV dell’OP e con-frontare l’integrità e la pulizia del filmdopo il periodo di esposizione all’esterno.

La figura 3 mostra i valori di Δ L dellepitture con OP (N.4) e senza OP (N.5)esposte come di consueto. Il grafico dimostra chiaramente l’in-fluenza positiva dell’OP nella resisten-za allo sporco. Dopo 12 mesi diesposizione il valore del Δ L è più altonella pittura con OP che non in quellasenza: tuttavia il valore diventa infe-riore dopo 24 mesi e questo si spiegacol fatto che la misura dei valori di Δ Ldopo 12 mesi è stata effettuata dopo

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COATINGS

23▼ ▼

sistance. The two variants differed slight-ly in terms of TiO2 reduction (17% or 20%less by weight versus initial paint) and re-balance of the functional extenders. As before, two coats of each of the threepaints were applied in white or blue on fi-bre-cement panels and aluminium panels.The exposure data show that, after 23months in the Southern Alps, the higherPVC PET-based paints gave better per-formance. Figure 2 shows the Δ L measuredon the blue paints applied on aluminiumpanels. Negative Δ L values indicate awhitening of the paint due to chalking.

Organic opacifiers

Hollow sphere pigments, or opaque poly-mers (OP), have now become acceptedworldwide as standard ingredients in dec-orative paints. In the wet paint, the void ofthe hollow sphere is filled with water that

is replaced with air upon drying of the film.Because of the difference in refractive in-dex between the OP shell (n~1.6) and thatof the air (n=1), light is scattered and opac-ity is increased. The introduction of OPhelps also improving the scattering effi-ciency of the titanium dioxide by optimiz-ing the spacing between the TiO2 particles.Since TiO2 is a major contributor to formu-lation cost, the main reason for using OPhas been economic considerations and thusthe performance benefits have been underestimated. The smooth, non-porous surfaceof the OP beads results in a lower binderdemand in comparison to traditional pig-ments or extenders. Therefore in reality,the value of critical PVC is increased, i.e.more binder is available to ensure good filmcohesion at higher PVC. Additionally, re-placing mineral particles with smooth or-ganic beads leads to a film surface lessprone to dirt pick up and mildew growth.Paints reformulated with OP to match the

hiding and gloss of the original ones give aslightly higher total PVC (3 to 5 units high-er).This leads to a harder, smoother andbrighter surface, since part of the TiO2 andof some extenders is replaced with the spher-ical organic beads of lower binder demand. Numerous OP exposure studies have beencarried out over the last 25 years under var-ious climatic conditions and environments.Most studies have shown the benefit of us-ing OP to improve dirt pick-up resistance(DPUR) and colour retention. The inherent advantage of OP on DPUR wasshown by replacing almost the wholeamount of calcium carbonate with OP asshown in the Table 1. The TiO2 PVC (17%)and the total PVC (55%) were kept constant.This does not correspond to a typical refor-mulation for a hiding match and cost sav-ings; however, the objective was to replace30% PVC of CaCO3 with 30% PVC of OP andcompare the film cleanliness after a periodof exposure. Figure 3 shows the Δ L values

of the paints, with OP (#4) or without (#5),exposed in the Southern Alps. It clearlyshows the positive influence of OP on dirtpick up resistance. After 12 months expo-sure, the Δ L value for the paint containingOP is higher than for the reference samplewithout OP. It became lower after 29 months.This is because the L values were measuredafter 12 month exposure and just after rainfall containing sand. Both paints were verydirty, but the sand and dirt were removed bylater rain falls. The film with OP was cleanedbetter, probably due to the presence of thesmoother organic beads which reduced thedirt adhesion to the film. This has been ob-served in other exposure tests.

Better colour retention

In the exposure tests, the white panels al-lowed dirt pick up to be assessed and theblue panels colour retention and efflores-

COATINGS

Tab 1 Formulazioni impiegate per verificare l’effetto di OP sulla resistenzaalla presa di sporcoFormulations used to test effect of OP on dirt-pick-up resistance

Pittura N. 4 Pittura N. 5Paint no. 4 Paint no. 5

Usato lo stesso legante acrilico puro / Same pure acrylic binder used

CPV totale, % 55 55Total PVC, %

TiO2 CPV, % 17 17Titanium dioxide PVC, %

OP CPV % 30 0

CaCO3 CPV, % 8 38Calcium carbonate PVC, %

una caduta di pioggia contenente sab-bia. Tutte le pitture erano molto spor-che, ma la sabbia e lo sporco sono statirimossi da ulteriori piogge dalla pittu-ra contenente OP. Questo si spiega colfatto che le sue sferette lisce impedi-scono l’adesione dello sporco al film one facilitano la rimozione. Il medesimofenomeno è stato osservato più volte.

Migliore mantenimento del colore

Nei test di esposizione all’esterno sonostati usati i pannelli bianchi per valu-tare la resistenza allo sporco, mentrequelli blu per verificare il manteni-mento del colore e l’efflorescenza. Lepitture sono state applicate su pan-

nelli di alluminio per verificare la qua-lità del film su un supporto inerte.L’orientazione dei pannelli è statascelta secondo il dato che si volevaosservare: nord-verticale per accele-rare la crescita di alghe e muffe, sud-verticali per osservare la resistenzaallo sporco (normalmente su pitturebianche) e sud-45° per il controllo del

mantenimento del colore e della bril-lantezza. Le serie descritte qui di se-guito hanno messo a confronto la du-rabilità all’esterno di pitture a baseacrilica pura formulate senza e con duelivelli di OP. La CPV totale è stata au-mentata dal 55% al 61%, in base al ri-spettivo valore di opacizzante organicousato. Questo ha cambiato la frazione

della CPV critica teorica da 0,85 a 0,96.Le pitture bianche sono state coloratein blu usando il pigmento organico bludi ftalocianina. I valori di L,a e b dellepitture sia bianche che colorate, appli-cate su pannelli inerti di alluminio, edesposti sud-verticale nelle Alpi Marit-time Francesi, sono stati misurati a re-golari intervalli di tempo.

La figura 4 dimostra che il Δ L delle trepitture bianche evolve in maniera si-mile durante i 19 mesi di esposizione(una differenza di 0,5 unità non è visi-

bile all’occhio). La presa allo sporco ri-sulta quindi simile per le tre pitture. Ne consegue che l’uso di OP permettedi aumentare la CPV di una pittura finoal limite inferiore della CPVC senza ri-durre la resistenza alla presa dello spor-co. È stata anche studiata l’ evoluzionedei valori L, a e b nelle pitture blu infunzione del tempo: la figura 5 ne mo-

stra l’andamento. Dal momento chequeste pitture, tutte a base dello stes-so legante acrilico puro (no effetto ges-so) sono state applicate su un substrato

COATINGS

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cence or chalking. The paints were appliedon aluminium panels to judge the film be-haviour on an inert substrate. The panel ori-entation was chosen depending on what wasto be observed: north-vertical orientation toaccelerate algae and mildew growth, south-vertical for dirt pick up resistance (usually onwhite paints) and south 45° gives us accel-erated data on gloss and colour retention. The following series compared the exteri-or durability of pure acrylic paints formu-lated without or with two levels of OP. Thetotal PVC was increased from 55% to 61%according to the respective amount of OPused. This changed the fraction of theo-retical critical PVC from 0.85 to 0.96. Thewhite paints were also coloured blue us-ing an organic phthalo blue pigment. L, a, b values of the white and colouredpaints applied on inert aluminium panelsexposed south vertical in the Southern Alpswere measured over time. Figure 4 showsthat the Δ L of the three white paints e-

volves in a similar fashion over the 18months exposure time (a difference of 0.5units is invisible to the eye). Thus the dirtpick up of the three paints is similar. Therefore, the use of OP enables the PVCof a paint to be increased to just belowCPVC without reducing its dirt pick up re-sistance. The evolution of the L, a, and b ofthe blue paints was also observed and fig-ure 5 shows the Δ L values with time.Since these paints, based on the same pureacrylic binder (no chalking), were appliedon an inert substrate (no efflorescence),and since they had similar dirt pick up (sim-ilar delta E for the white paints), the com-parison of their Δ L represents therespective film colour change. The higherthe Δ L, the greater the darkening. As paint containing an OP ages, some ofthe voids in the paint film vanish. The actual number of voids lost is relative-ly small; thus has no impact on paint's hid-ing ability. The loss diminishes the paint's

ability to scatter and reflect light, leavingthe paint slightly darker. This occurs only intinted paints; white paints do not change.Negative Δ L indicates colour fading. Thegraph above confirms clearly that the high-er the OP level, the higher the colour dark-ening which in reality means that the paintcolour will not fade as early; thus the aes-

thetics of the coating is prolonged. As pre-viously mentioned when a paint is refor-mulated with an OP, part of the pigment andextender content is removed and the filmsurface is smoother. The higher the level ofOP in the paint, the more OP particles thereare on the surface. More hydrophobic or-ganic particles on the coating surface gives

COATINGS

Fig 4 Δ L=f(t) dopo 19 mesi di esposizione su pannelli di alluminio, Sud-verticali-Sistemi bianchi a base di legante Acrilico puro - Alpi MarittimeFrancesiΔ L=f(t) after 19 months exposure onto aluminum panels, Southvertical, Southern Alps, white systems based on Pure Acrylic binder

Fig. 5 Δ L = f(t) dopo 19 mesi di esposizione su pannelli alluminio, Sud Verticale Alpi Marittime Francesi Legante Acrilico puroΔ L = f(t) after 19 months exposure onto aluminum panels, Southvertical, Southern Alps, blue systems based on Pure Acrylic binder

Tempi di esposizione Δ L=mesi / Exposure time Δ L=months

mesi / months

Fig. 3 Δ L = f(t) misurato su pannelli in fibro-cemento esposti verticalmente a Sud, Alpi Marittime Francesi, sistemi a colorazione bluΔ L = f(t) measured onto fiber cement panels exposed South vertical,Southern Alps, blue tinted systems

Δ(L

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Δ L 6 mesi

Δ L 6 months

Δ L 12 mesi

Δ L 12 months

Δ L 24 mesi

Δ L 24 months

Pittura 4con OPPaint 4with OP

Pittura 5senza OP

Paint 5without

OP

Pittura 4con OPPaint 4with OP

Pittura 5senza OP

Paint 5without

OPPittura 4

conOP

Paint 4with OP

Pittura 5senza

OPPaint 5without

OP

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

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Δ(L

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inerte (no efflorescenza) e che hannomostrato la stessa presa dello sporco(cioè simile delta L delle pitture bian-che), il confronto del loro Δ L rappre-senta la variazione del colore del film:maggiore è il Δ L, maggiore è l’inscu-rimento. Man mano che una pitturacontenente OP invecchia, alcune parti-celle del polimero cavo collassano edil vuoto interno scompare. Tuttavia ilnumero di “vuoti” perduti è relativa-mente modesto e non ha alcun impat-to sulle proprietà coprenti della pitturaanche se fa diminuire la capacità di dif-frazione della luce, provocando un mo-desto inscurimento, anche se solo sullepitture colorate, mentre nelle pitturebianche non si osserva alcun cambia-mento. Δ L negativi indicano invece unaperdita di colore. Il grafico qui sopra in-dica che più alta è la concentrazione diOP, maggiore è l’inscurimento del co-lore, che in realtà significa che il colo-re non si perde e che l’estetica ottenutacon la pittura dura effettivamente piùa lungo. Come precedentemente sot-tolineato, quando una pittura viene ri-formulata con un opacizzante organico(OP), e parte del pigmento e delle cari-che sono rimosse, si ottiene un film piùliscio. Più alto è il livello di OP, mag-giore sarà la concentrazione di polimeroin superficie: per cui ne deriva che leparticelle idrorepellenti sulla superfi-cie della pittura preserveranno mag-giormente la medesima dallo sporcoche normalmente si accumula col tem-po. Delle pitture con CPV totale 35/37%contenenti rispettivamente 0% e 15%CV di OP sono state esposte per tre an-ni nelle Alpi Marittime Francesi.

Si sono notati dei punti più scuri sullasuperficie che sono risultati essere del-le colonie di un fungo (Aspergillus Ni-ger). La loro presenza sulla pittura senzaOP è giustificata dal fatto che la su-perficie è meno liscia e più soggetta araccogliere sporco e a favorire la cre-scita di funghi. La stessa osservazioneè stata fatta su pitture con e senza OPapplicate su stucco: anche in questocaso è stata riscontrata la presenza dicolonie di Aspergillus Niger responsa-bili delle macchie nere.

Il polimero opaco (OP)permette di formulare ad una CPV più alta

Lo sviluppo della tecnologia PET ha per-messo di ottenere una più forte ade-sione sui substrati, come per esempiosu fibro-cemento. Pitture acriliche a ba-se acqua formulate con leganti PET so-no molto indicate nelle pitture peresterno. Un livello ottimale di OP in que-ste formulazioni permette di otteneredei consistenti vantaggi di tenuta al-l’esterno. Di fatto, la combinazione delle due tec-nologie (legante PET e OP), che per-mette di sostituire parte del pigmento

e delle cariche, migliorerà le presta-zioni della pittura per esterno applica-ta a supporti minerali, come la resi-stenza all’efflorescenza e il manteni-mento del colore. Per dimostrare quest’ultima caratteri-stica ottenuta dalla combinazionePET+OP, rispetto a una pittura formula-ta con un legante acrilico convenzio-nale, una pittura con PET+OP è statariformulata in modo da dare lo stessopotere coprente di quella di riferimen-to. Il risultato è un incremento in CPVdal 61% al 65%, corrispondenti alle ri-spettive frazioni della CPV critica cal-colata di 0,91 e 0,98.Le pitture blu applicate su pannello dialluminio sono state esposte verso Suda 45° e i valori di L, a e b sono stati mi-surati in funzione del tempo.Anche come si vede dalla figura 6, ilvalore Delta L risulta più elevato per lepitture contenenti OP, indicando un ef-fetto di scurimento. Dopo 16 mesi diesposizione, la pittura senza OP indicauna perdita di colore (cioè valori Δ L ne-gativi).Questo, ancora una volta, dimostra chel’uso di OP permette formulazioni a CPVpiù elevate, permettendo eventual-mente dei risparmi sul costo materieprime, con innegabile vantaggio.

Riassunto dei risultati

La tenuta all’esterno delle pitture edi-lizie per esterno viene migliorata conl’uso di leganti acrilici a base acqua,qualsiasi sia il supporto su cui sono ap-plicate- La tecnologia di incapsulazione deipigmenti (PET) conferisce alle pitturemurali migliore aderenza e resisten-za all’efflorescenza sui supporti mi-nerali.- La tecnologia PET, grazie alla effica-cia legante, consente di ridurre la quan-tità di polimero e di pigmento, esostituirlo con cariche e acqua, senzaperdere in qualità della pittura ( miglioreaderenza sul supporto, resistenza al-l’acqua e all’abrasione) ma rispar-miando sui costi- Per gli stessi motivi, a parità di costo,si ottengono pitture murali con supe-riori qualità di adesione e durata- Il legante a base di tecnologia PET in-capsula il pigmento e lo distribuisce inmaniera uniforme e ordinata nel filmdalla pittura essiccata.- Se alla pittura a base di legante contecnologia PET si aggiunge il polimeroopaco OP a sfere cave, sia come com-ponente aggiuntivo o come in sostitu-zione di parte del pigmento TiO2, siottengono ulteriori benefici, quali:a) Riduzione della presa dello sporcograzie alla superficie del film piùlisciab) Possibilità di formulare a CPV più ele-vatac) Mantenimento del colored) Migliori caratteristiche applicative.

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COATINGS

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less observed dirt collection. Paints of totalPVC 35% or 37% with respectively 0% or15% PVC OP have been exposed for threeyears in the Southern Alps. A photographof the test panel was analyzed with image-processing software using a L value thresh-old to show the darker spots on the coatingsurface. These black dots are colonies of afungi identified as aspergilus niger. Their p-resence on the coating without OP was be-cause the surface was rougher and moreprone to dirt collection and therefore fun-gal growth. A similar observation was madeon paints with and without OP applied onstucco. In this case, the black spots on thepaint without OP were also aspergilus niger.

PET and OP

The development of the PET allows strongeradhesion to substrates such as fibre cement.Water borne acrylic binders based on this

technology are recommended for such ex-terior coatings. An optimal level of OP in theformulation of exterior paints also bringsclear durability benefits. Therefore, thecombination of a PET binder with OP re-placing part of the TiO2 and extenders willimprove the durability of an exterior coat-ing applied on mineral substrate. Several tests have proved that this optimalcombination gives improved efflorescenceresistance and superior tint retention.

In particular, a series was prepared to verify whether the introduction of OP in aPET paint gave the same improvement in tintretention as with conventional acrylicbinder. A PET based paint was reformulat-ed with OP to give the same hiding. This re-sulted in an increase of total PVC from 61%to 65% corresponding to respective fractionsof calculated critical PVC of 0.91 and 0.98.The blue paints were applied on aluminiumpanels, exposed South 45° and their L, a, b

values measured over time. Here again, ascan be seen in Figure 6, the Δ L are higherwith the paint containing OP, indicating adarkening effect. After 16 months exposuresouth 45°, the paint without OP shows somecolour fading (negative Δ L). Therefore, theuse of OP allows formulation at a higherPVC, gives cost savings and provides an ex-terior coating that will last longer beforecolour starts to fade.

Results at a glance

- Waterborne pure a