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22 Maggio 2020

Il comportamento dei pigmenti bianchi di titanio bianco e zinco bianco in diversi mezzi di leganti sia naturali che sintetici.

 

I pigmenti che conferiscono proprietà di dispersione della luce ai rivestimenti sono generalmente noti come pigmenti bianchi o nascosti. I pigmenti bianchi agiscono disperdendo tutte le lunghezze d’onda della luce, a causa del loro indice di rifrazione relativamente elevato, in modo che siano percepiti come bianchi dall’occhio umano. Sono noti come pigmenti nascosti perché la dispersione della luce riduce la probabilità che la luce penetri attraverso il film pigmentato sul substrato. Un film di vernice di sufficiente spessore e concentrazione di pigmento a dispersione di luce è veramente opaco, nascondendo il substrato. Il bianco e l’opacità forniti da questa classe di pigmenti li rendono tra i pigmenti maggiormente utilizzati per i rivestimenti.

Mª PazSáez-Péreza, José Rodríguez-Gordillo, Jorge A.Durán-Suárez
“Synthetic white pigments (white titanium and white zinc) in different binding media. Influence of environmental agents

Construction and Building Materials,
Volume 114,
2016,
Pages 151-161,
ISSN 0950-0618,
https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.03.140.
(http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0950061816304445)

I due grandi protagonisti dei rivestimenti bianchi

L’opacità insuperabile del biossido di titanio è principalmente il risultato di una dimensione ottimale delle particelle e dall’indice di rifrazione. Il pigmento di biossido di titanio è disponibile in due classi primarie secondo le due strutture cristalline di anatase e rutilo e, inoltre, in diversi tipi a seconda dell’uso. Il pigmento con struttura a cristalli di rutilo presenta generalmente un’opacità del 20-40% maggiore rispetto alla forma anatase.  Il rutilo ha il più alto indice di rifrazione (2.76) di qualsiasi materiale che può essere prodotto in forma di pigmento a un costo ragionevole, rendendolo il pigmento bianco più efficiente disponibile. Un’altra forma cristallina di TiO2, l’anatasi, viene talvolta utilizzata nei rivestimenti, ma il suo indice di rifrazione inferiore (2,55) lo rende un pigmento meno otticamente efficiente. Inoltre, il TiO2 trattato in superficie nella sua forma di rutilo produce rivestimenti più resistenti all’esposizione esterna rispetto ai pigmenti di anatasi equivalenti. I pigmenti TiO2 sono utilizzati in volumi molto elevati in tutto il mondo, in particolare nel cosiddetto mercato delle vendite commerciali, che comprende mercati al dettaglio, architettura e appaltatori. In queste applicazioni predominano i rivestimenti chiari, pastello e bianchi, quindi la domanda di TiO2.

Esistono due tipi di produzione di ossido di zinco, vale a dire il processo francese e il processo americano. Nel processo francese, il metallo zinco viene vaporizzato in grandi contenitori mediante riscaldamento esterno. In un tubo di prelievo adiacente o in una camera di combustione, il vapore viene bruciato nell’aria fino a formare una polvere di ossido di zinco fine. Nel processo americano, i minerali ossidati di concentrati di solfuro tostati vengono miscelati con carbone antracite e fusi in una fornace a letto piatto di tipo Wetherill. Il carbone e i prodotti della combustione parziale, in particolare la CO, riducono il minerale in zinco metallico, che emette vapore. Nel tubo di decollo, il vapore, insieme ai gas del carbone, viene bruciato in condizioni controllate e convogliato nella sede della sacca dove viene raccolto l’ossido. Il materiale di processo americano contiene composti di zolfo di zinco e fornisce un tasso di indurimento più lento che è preferito da alcuni produttori di gomma.

È fondamentale conoscere le prestazioni di questi pigmenti su diversi supporti e garantire una maggiore idoneità e durata della loro efficacia, nonché le loro caratteristiche e finiture, in quanto determinanti nei materiali e nei progetti architettonici, nonché nel restauro. Anche di particolare importanza è la necessità di accertare l’effetto sia dell’invecchiamento che dell’esposizione ad agenti ambientali, raggi UV, riscaldamento e umidità. Tecnicamente, molti studi e produttori hanno studiato le caratteristiche dei pigmenti, le caratteristiche dei pigmenti organici e inorganici, che si sono concentrati principalmente sui processi di produzione e sulla loro formulazione, i metodi di applicazione più adatti a preservare l’ambiente, il risparmio di risorse e finitura del prodotto. Tuttavia, le prestazioni e l’efficacia differiscono a seconda del supporto e delle condizioni di esposizione. Pertanto, questi materiali devono essere studiati mediante test di invecchiamento per quantificare le loro proprietà tecniche.

 

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