24/04/2017

VIAGGIO ALLA SCOPERTA DEL CPVC: PIGMENTI E RESINA, UNA RELAZIONE COMPLESSA

Esiste una relazione complessa dalla quale dipendono direttamente tutte le caratteristiche della pittura: infatti il sistema pigmentario, formato dai pigmenti e dalle cariche, e il legante, o resina, sono insieme responsabili della brillantezza del colore, nonché dell'accettazione delle paste coloranti all'opacità e del potere coprente, ma anche della permeabilità alla resistenza all'abrasione e alla resistenza chimica e meccanica.
PVC E CPVC A CONFRONTO
Tradizionalmente, la concentrazione di pigmento in volume (Pigment Volume Concentration, PVC) viene definita come la frazione volumetrica di pigmento rispetto al volume totale del film di pittura. Nel 1949 Asbeck e Van Loo descrivono il CPVC (Critical Pigment Volume Concentration) come il punto in cui è presente la giusta quantità di legante capace di bagnare tutte le particelle di pigmento e riempire tutti gli interspazi esistenti tra di esse. In altre parole, rappresenta quella circostanza in cui siamo in presenza di un ricoprimento esente da spazi vuoti. Diventa dunque importante conoscere in ogni momento la situazione della formulazione di una pittura rispetto al CPVC, poiché da esso dipenderanno le caratteristiche del rivestimento stesso.
Da un punto di vista pratico, il CPVC è infatti un punto di transizione nel quale si producono cambi sostanziali nelle caratteristiche del rivestimento, quali la brillantezza, lo  sheen, il potere coprente, la forza colorante, l'impermeabilità, la traspirazione, l'ossidazione, la resistenza all'abrasione, l'aderenza, la flessibilità, il  mud cracking  e il  cold cracking.
In relazione al PVC, il CPVC può assumere tre valori:

1. Quando il CPVC è maggiore del PVC, il rivestimento è caratterizzato da un eccesso di resina rispetto ai pigmenti. Eccesso che può comportare elevati valori di gloss.
2. Se invece è il PVC ad essere superiore al CPVC siamo in presenza di spazi o strutture vuote dovute ad un’insufficiente quantità di polimero rispetto ai pigmenti. La presenza di aria può causare perdita di connettività locale del polimero con conseguente cambio delle proprietà del rivestimento secco (ad esempio aumento della porosità). Rivestimenti di questo tipo sono raccomandati per applicazioni per interni.
3. Quando il PVC e il CPVC risultano uguali, il pigmento è bagnato con la giusta quantità di polimero per riempire gli spazi vuoti tra le particelle. In questo caso, il polimero e il pigmento sono tra di loro connessi in forma continua.

LE VARIABILI CHE INFLUENZANO IL CPVC
In generale, sia nel caso di pitture a base acqua che a base solvente, non bisogna dimenticare che il CPVC è influenzato da una serie di variabili. Ecco le 13 più comuni:

1. L’indice di assorbimento del sistema di pigmenti
2. La capacità di impacchettamento del sistema di pigmenti
3. La dimensione e la natura delle particelle
4. Il grado di dispersione dei pigmenti
5. Il valore di Tg del polimero (riferimento ai polimeri termoplastici)
6. Il “punto limite di fluidità del legante”
7. La reologia del sistema
8. Il grado di polimerizzazione della resina
9. Lo stato fisico del legante
10. L’effetto della dimensione della particella della dispersione del legante (per sistemi a base acqua)
11. Il tipo di legante impiegato;
12. La tipologia e la quantità di additivi presenti nella formulazione
13. La presenza o meno di agenti coalescenti (per sistemi a base acqua)

METODI PER DETERMINARE IL CPVC

Nel corso degli ultimi cinquant'anni, sono stati proposti diversi metodi per determinare il CPVC, molti dei quali basati sul cambio delle proprietà del rivestimento (ad esempio la densità del film). A livello pratico, i metodi più utilizzati sono principalmente due: il metodo della Gilsonite e il metodo della tensione del film. Il metodo della Gilsonite si basa sulla capacità di “sporcare” il rivestimento utilizzando una soluzione al 10% di Gilsonite (nome commerciale di un bitume naturale) in  white spirit. All'aumentare del valore di PVC aumenta l'intensità della macchia prodotta, ottenuta per immersione della provetta di pittura nella soluzione di Gilsonite. Maggiore è il valore di PVC, maggiore sarà l'intensità della macchia stessa. Visibilmente il CPVC corrisponde al PVC nel punto in cui la zona immersa ha lo stesso colore della parte non immersa. Alternativamente, il metodo della tensione del film si basa sulla tensione che si produce in un film di pittura durante l'evaporazione del solvente. Questa tensione produce una contrazione nella pellicola che sarà maggiore o minore in funzione della durezza del legante, e raggiungerà il massimo quando il PVC raggiunge il CPVC.