Dimitri Leroy/Stefan Priemen – HUNTSMAN
Con una legislazione sulla sicurezza delle strutture edili che è sempre più stringente, cresce velocemente la domanda di materiali da costruzione che siano dotati di efficaci proprietà antifiamma. Fra le numerose scelte possibili di chi redige le specifiche nel settore delle costruzioni vi sono i rivestimenti intumescenti, che possono fornire funzionalità di resistenza alla fiamma in una vasta gamma di applicazioni.
Sviluppati per espandersi e proteggere con l’isolamento durante l’esposizione al calore o alla fiamma, i rivestimenti intumescenti sono costituiti da composti chimici studiati e selezionati con attenzione. Questi elementi combinati subiscono una trasformazione in presenza di calore o del fuoco e formano uno strato di carbone dolce isolante, di alto spessore e resistenza.
Fig. 1
Evoluzione della temperatura della parte posteriore di due substrati d’acciaio, uno trattato con Polyresyst® IC6005 e un altro con un rivestimento poliuretanico standard
La creazione di questo strato di carbone dolce ha una doppia funzione: in primo luogo, ritarda la propagazione delle fiamme proteggendo il materiale all’interno, per riduzione dell’apporto di ossigeno necessario alla combustione; e in secondo luogo, il carbone dolce agisce da barriera protettiva del substrato sottostante, salvaguardando la sua integrità strutturale dalle sollecitazioni termiche e riducendo il rischio che la struttura si fletta o collassi a causa dell’eccessivo calore.
Per quanto affermato sopra, l’interesse per i rivestimenti intumescenti è cresciuto in tutti i settori in cui il fuoco rappresenta una minaccia. Nelle industrie operanti in aree critiche, dipendenti da strutture ad alto contenuto tecnologico, ad esempio nel caso di progetti di infrastrutture, vi è una domanda considerevole di rivestimenti in grado di proteggere in caso di incendio, travi, colonne, sezioni e travi reticolari per ponti.
Allo stesso modo, nelle strutture industriali e nei palazzi privati, l’uso dei rivestimenti intumescenti negli elementi di fissaggio, guarnizioni e componenti strutturali come architravi, travetti d’acciaio laminato e travi portanti può dare agli occupanti tempi di evacuazione aggiuntivi nell’eventualità di un incendio. Inoltre, l’utilizzo dei rivestimenti intumescenti può agevolare i vigili del fuoco facendo allungare i tempi di propagazione della fiamma.
Huntsman ha applicato le proprie conoscenze sui materiali poliuretanici al campo dei rivestimenti intumescenti. Il risultato è stato un nuovo sistema bicomponente dotato di funzionalità avanzate. Dimitri Leroy, Direttore responsabile della piattaforma per rivestimenti di Huntsman: “Da sempre sono i sistemi a base di epossidiche a dominare i rivesti-menti intumescenti, e nel 20221 hanno rappresentato più della metà delle entrate generali in questo campo.
Abbiamo trovato l’opportunità di introdurre un rivestimento poliure-
tanico che potesse superare alcuni degli inconvenienti presentati dalle soluzioni presenti sul mercato”.
E ancora: “Con una domanda crescente di rivestimenti intu-mescenti che potessero essere ap-
plicati in fabbrica, il nostro intento era chiaro. Abbiamo voluto met-tere a punto una tecnologia di poliuretani intumescenti per il settore delle costruzioni che potesse essere applicata a più substrati. Inoltre, volevamo un rivestimento che potesse essere applicato anche utilizzando le attrezzature esistenti. E’ essenziale aggiungere che abbiamo mirato a un rivestimento che, inoltre, reticolasse velocemente riducendo così i tempi di attesa richiesti nella lavorazione fra gli strati”.
Dopo aver eseguito accurate attività di ricerca e sviluppo, il team ha realizzato il sistema Polyresyst® IC6005, un rivestimento intumescente innovativo a reticolazione veloce che fornisse protezione passiva dalla fiamma – a reticolazione veloce – applicabilità agevole – utilizzabile per una serie di substrati differenti – resistente e flessibile – con contenuto solido al 100% – VOC ed emissioni ridotte e resistenza agli agenti atmosferici soddisfacente.
Protezione passiva dalla fiamma
Stefan Priemen, esperto dell’area rivestimenti di Huntsman: “Quando si parla di protezione passiva dalla fiamma, il sistema Polyresyst® IC6005 fornisce una prestazione eccellente ad alte temperature. Come dimostra il grafico, quando viene applicato su un substrato d’acciaio ed esposto a una fiamma corrispondente a 1100 °C , il sistema raggiunge la temperatura massima di 250 °C dopo 30 minuti. Si osserva un forte contrasto con il substrato di acciaio rivestito con un rivestimento poliuretanico standard, che raggiunge i 400 °C in meno di cinque minuti”.
Fig. 2 F
Parte anteriore di substrati d’acciaio rivestiti con Polyresyst® IC6005 esposti alla fiamma di 1100 °C
Le proprietà di isolamento termico del sistema sono confermate dal termografo di fig. 3 che presenta i risultati di un test del forno condotto in base a DIN 4102-8 – La norma DIN tedesca che classifica i materiali per edilizia in base alla loro infiammabilità.
Il termografo illustra cosa è avvenuto in laboratorio ad una lastra di metallo di 2 mm, rivestita con il sistema Polyresyst® IC6005 e spessore di 2,3 mm e 4,5 mm rispettivamente, quando esposta alla fiamma di 1100 °C di un bruciatore a gas. La linea rossa presenta una curva di calore normalizzata al test della fornace eseguito in base a DIN 4102-8 e con una temperatura che raggiunge più di 500 °C soltanto dopo pochi minuti.
Per contro, la linea blu mostra che il substrato metallico rivestito con 2,3 mm di sistema si riscalda molto più lentamente, raggiungendo i 500 °C dopo più di 70 minuti. I dati numerici sono ancora più sorprendenti sulla linea gialla, dove con uno spessore di 4,5 mm il rivestimento impiega più di un’ora e mezza a raggiungere temperature simili.
Ripristino veloce
Con la prestazione antifiamma e applicazione del rivestimento, il passo successivo di Huntsman è stato quello di differenziare il rivestimento intumescente nel modo più significativo possibile, dotandolo di funzionalità reticolanti veloci e rendendolo unico rispetto alle soluzioni intumescenti all’epoca disponibili.
Stefan Priemen ha affermato: “ Una delle tematiche chiave relative ai rivestimenti epossidici intumescenti è la durata del processo di reticolazione. Tipicamente, dopo l’applicazione a spruzzo, i rivestimenti a base epossidica intumescenti impiegano diversi giorni a reticolare, se lasciati sul loro dispositivo. Questo lasso di tempo può essere ridotto a ore con l’ausilio di un forno di essiccazione. Tuttavia, in un ambiente di produzione molto attivo dove ogni minuto ha un valore e il tempo è denaro, ciò non risponde a criteri di praticità. Attendere diverse ore perché un rivestimento essicchi in un forno ad alta intensità energetica, e prima di poter applicare un altro strato non è conveniente da vari punti di vista. Il sistema Polyresyst® IC6005 risolve questo problema”.
Fig. 3
Grafico Prestazione di una lastra di metallo di 2 mm, rivestita rispettivamente con 2,3 mm e 4,5 mm del sistema Polyresyst® IC6005, esposta alla fiamma di 1100 °C di un bruciatore
“Grazie alle funzionalità di reticolazione istantanea incorporate nel sistema, è possibile letteralmente applicare a spruzzo il rivestimento e assistere visivamente al processo di reticolazione. Il rivestimento ha tempi “fuori polvere” pari a solo 2 secondi, vale a dire che non si riscontrano casi di gocciolamento o colatura, il che, a sua volta, equivale a una minore produzione di scarti.”
“E’ molo importante aggiungere che con una reticolazione così veloce, gli utilizzatori possono applicare ulteriori strati quasi immediatamente, ottenendo lo spessore desiderato del film essiccato finale in un’unica operazione. Si tratta di una vera e propria trasformazione delle “regole del gioco” nel caso di produzioni di alti quantitativi e di ambienti produttivi automatizzati, grazie a Polyresyst® IC6005 che apre le porte a un sostanziale risparmio di tempo e di energie.
Ulteriori vantaggi
Il sistema offre ulteriori vantaggi; con un sistema 100% alto solido, nessuna aggiunta di solventi e ridotti livelli di composti organici volatili, il rivestimento esercita un impatto molto limitato sulla qualità dell’aria, sulla salute degli esseri umani e sull’ambiente. Il sistema è anche abbastanza resistente per essere utilizzato a basse temperature. Anche con temperature inferiori a 0 °C, il sistema può fornire la stessa superficie robusta e flessibile dotata delle stesse proprietà di reticolazione veloce. Tutto questo è in evidente contrasto con i rivestimenti intumescenti a base di epossidiche che sono sensibili agli shock termici dovuti alle basse temperature e che si fratturano a circa 0 °C.
Fig. 4
Polyresyst® IC6005 applicato a spruzzo su cartone, reticola in pochi secondi
Stefan Priemen ha commentato al riguardo: “Se è vero che il nostro sistema Polyresyst® IC6005 è stato sviluppato principalmente per soddisfare i requisiti di strutture sottoposte ad applicazioni a spruzzo nell’ambiente di una fabbrica, la tecnologia sarà anche applicata in situ, all’esterno di cantieri di strutture edili e altre costruzioni. Garantire che il rivestimento possa essere applicato facilmente indipendentemente dalla temperatura o dall’umidità è quindi fondamentale. Anche questo rende il sistema la scelta ideale per l’utilizzo nell’emisfero settentrionale dove le condizioni climatiche severe in passato hanno ristretto l’uso dei rivestimenti causando ritardi nell’attuazione dei progetti”.
Resistenza all’invecchiamento atmosferico
La tenacità e flessibilità del sistema continuano ad essere riscontrate dopo l’applicazione del sistema. In base a ASTM G154 (Standard Practice for Operating Fluorescent Ultraviolet (UV) Lamp Apparatus for Exposure of Materials), il sistema è stato sperimentato in cicli fra condizioni di freddo e caldo, umido e secco – senza alcun declino delle prestazioni nel corso del tempo.
Fig. 5
Polyresyst® IC6005 durante l’esecuzione di test di allungamento
Per concludere, Dimitri Leroy ha aggiunto: “Da molti anni, gli addetti alle specifiche dei rivestimenti intumescenti conducono il loro lavoro occupandosi di rivestimenti a reticolazione lenta. Con Polyresyst® IC6005 abbiamo realizzato un rivestimento intumescente che reticola in pochi secondi dando un grado prestazionale antifiamma e di resistenza meccanica comparabili oltre alla flessibilità che può essere applicata in tutte le condizioni date. In un mondo in cui le misure anti incendio rimangono un tema fondamentale e dove i rivestimenti intumescenti stanno guadagnando notorietà, questo progresso offrirà benefici a tutti, incrementando l’utilizzo di rivestimenti che possono effettivamente contribuire a proteggere le persone e i beni dai rischi posti dagli incendi”.
Footnote:
1: https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/intumescent-coatings-industry#:~:text=Report%20Overview,5.3%25%20from%202023%20%2D%202030
