Fai la scelta giusta per il rivestimento dei metalli per la giusta applicazione

Di Patrick Curran | 2 giugno 2016

diAlan Cain, leader del gruppo/chimico ricercatore, Chemline, Inc.

I metalli rendono possibile la realizzazione di una varietà di prodotti, come apparecchiature di produzione industriale, automobili, aerei o elettronica di consumo. La corrosione dei metalli è però un problema. Le misure preventive, come il rivestimento giusto, possono ritardare o eliminare la corrosione.

Il costo annuale della corrosione in tutto il mondo equivale al 3-4% del prodotto interno lordo globale, ovvero a più di 3.000 miliardi di dollari. Storicamente, nei settori non critici, la corrosione veniva trattata come un problema di riparazione e manutenzione. Più recentemente, tuttavia, le misure preventive riducono significativamente i costi della corrosione. Queste misure includono la selezione appropriata dei materiali, un'attenta progettazione dei componenti e il controllo della corrosione.

Tubo in ghisa rivestito con rivestimento in poliuretano per proteggere dall'esposizione sottomarina. Foto: Chemline

Il controllo attivo della corrosione prevede l'uso di un materiale sacrificale (spesso zinco) che partecipa alle reazioni di corrosione anziché il substrato metallico. La protezione passiva prevede l'applicazione di un materiale barriera che impedisce ai reagenti corrosivi e all'acqua di raggiungere la superficie del substrato metallico. Questi rivestimenti e pellicole spesso forniscono anche una protezione aggiuntiva contro urti, abrasioni e altri danni meccanici.

Dato l'uso molto ampio di metalli e l'ampia gamma di tipi di metalli, le aspettative di prestazione differiscono notevolmente, così come i rapporti costo/equilibrio accettabili. Diverse tecnologie di rivestimento soddisfano le diverse esigenze; selezionare la migliore tecnologia di rivestimento per un'applicazione può essere impegnativo. Ecco diverse linee guida.

Tecnologia convenzionale: epossidiciEsistono due classi principali di tecnologie di rivestimento riconosciute per le proprietà protettive: sistemi epossidici e di tipo poliuretanico, che includono poliuretani, poliuree e ibridi di queste due sostanze chimiche.

Le resine epossidiche sono ampiamente utilizzate come rivestimenti protettivi contro la corrosione per applicazioni metalliche applicate in fabbrica perché mostrano un'eccellente adesione ai metalli e offrono un'elevata resistenza all'umidità, agli agenti chimici e agli urti. Continuano ad essere ampiamente utilizzati come primer (a volte ricchi di zinco) nei sistemi multistrato, compresi quelli con diverse chimiche di finitura (acrilici per applicazioni leggere, resine epossidiche, siliconi, poliuretani e poliuree per applicazioni medio-pesanti) . La maggior parte dei rivestimenti epossidici utilizzati oggi sono formulazioni ad alto contenuto di solidi o al 100% di solidi che soddisfano le rigorose normative ambientali relative all'emissione di composti organici volatili (COV).

Esistono, tuttavia, limitazioni ai rivestimenti epossidici che hanno stimolato l’interesse verso tecnologie alternative per il controllo della corrosione. In particolare, i rivestimenti epossidici non sono molto flessibili e possono rompersi in applicazioni che comportano movimento del substrato, elevata usura o forti impatti. Inoltre, non funzionano bene alle basse temperature (diventano fragili) e ingialliscono nel tempo nelle applicazioni esterne a causa del degrado dovuto all'esposizione ai raggi UV.

Per questi motivi, le tecnologie di rivestimento in poliuretano e derivati ​​sono sempre più utilizzate come rivestimenti per il controllo della corrosione per applicazioni metalliche OEM grazie alla loro maggiore flessibilità combinata con un'elevata adesione e un'elevata resistenza all'umidità, agli attacchi chimici e agli urti.

Chimica dei poliuretani e delle poliuree Gli isocianati vengono utilizzati per sintetizzare sia le resine poliuretaniche che quelle poliureiche. I poliuretani si ottengono quando i diisocianati (o poliisocianati) reagiscono con i polioli, mentre le poliuree si generano quando reagiscono con le ammine. Nei sistemi ibridi, gli isocianati vengono fatti reagire con una miscela di ammine e polioli. Per molti poliuretani (ad eccezione dei sistemi di polimerizzazione con umidità, ad esempio), è necessario un catalizzatore per garantire una rapida reazione dei componenti isocianato e poliolo. D'altra parte, gli isocianati reagiscono rapidamente con le ammine e quindi non è necessario alcun catalizzatore per la formazione delle poliuree.