Cicli di verniciatura esenti da monomeri ed a bassa emissione residua dal pezzo verniciato. Un passo avanti nel miglioramento delle prestazioni ambientali dei mobili, per la sicurezza dei consumatori

PREMESSA

Per rendere sempre più trasparente il rapporto tra fornitori e verniciatori, è indispensabile supportare la commercializzazione dei prodotti con gli attestati di prova dei laboratori indipendenti. Fedele a questa filosofia “Professione Verniciatore” darà ampio spazio al materiale informativo prodotto dalle aziende fornitrici di prodotti e macchine, le cui prestazioni vengono accreditate e accompagnate dai risultati di test effettuati utilizzando le norme tecniche nazionali e internazionali. Il documento inviatoci da Guido Cinti e Angelo Arcidiacono, rispettivamente direttore tecnico della divisione vernici e direttore sviluppo nuove tecnologie della Ilva Polimeri, accreditato dalle prove eseguite dal Catas, risponde pienamente ai requisiti della nostra linea editoriale e viene quindi riprodotto integralmente in queste pagine.

INTRODUZIONE

In Europae in Nord America c’è un crescente interesseda parte dell’opinione pubblica, dei mass media, delle autorità, verso una sempre più attenta azione di protezione del consumatore, sia dal punto di vista della qualità del prodotto, sia dal punto di vista della sicurezza. Tutti siamo abituati a considerare l’odore (di solito non gradevole) di un mobile nuovo come un qualcosa di inevitabile e, psicologicamente, ci richiama al “nuovo”. Nel presente articolo viene analizzato in che cosa consiste questo “odore di nuovo” e vengono date delle informazioni sulla pericolosità dei materiali, nonchè sui possibili sistemi di verniciatura che consentono di ridurre, minimizzare ed eliminare sia gli odori che i rischi connessi. Si premette che non esistono normative specifiche sulle emissioni residue, ma solo norme relative all’emissione di formaldeide dai pannelli; sono allo studio normative unificate per inquadrare la problematica nel complesso (pr EN 13419). L’Istituto del Deutschen Guetergemeinschaft Mobel (DGM) di Norimberga ha sviluppato una specifica di analisi e definito dei limiti di emissione; le sperimentazioni citate in seguito nel presente articolo sono state eseguite secondo tale metodo. Le quantità in gioco sono comunque estremamente basse, da 0,5 a 20 millesimi di grammo per m3. Si deve sempre tener ben distinto il problema derivante dall’odore dal problema della pericolosità. Va ricordato anche che le persone a contatto con queste sostanze residue non hanno alcun tipo di protezione, nè alcun tipo di informazione (che normalmente hanno invece i lavoratori dell’industria) e che nell’interno degli armadi si mettono vestiti, biancheria, lenzuola e in genere articoli che vanno direttamente a contatto con il corpo umano. Le prove citate nel presente articolo sono state eseguite su pannelli verniciati e imballati al termine del processo di verniciatura; è evidente che con il passare del tempo ci sarà una diminuzione graduale delle sostanze organiche residue.

LE POSSIBILI FONTI DI EMISSIONE DI SOSTANZE ORGANICHE RESIDUE DAI PANNELLI VERNICIATI

Distinguiamo le possibili fonti di emissione di sostanze organiche volatili principalmente in:
sostanze residue provenienti dal pannello
sostanze residue provenienti dalla vernice.
Per quanto concerne le sostanze residue provenienti dal pannello, è nota da tempo la problematica della formaldeide e tutti i produttori di mobili ormai utilizzano pannelli esenti da emissione di formaldeide.
Per quanto riguarda invece la vernice, le possibili sostanze nocive sono le seguenti:
solventi residui
prodotti formati dalla decomposizione dei fotoiniziatori
monomeri residui.

SOLVENTI RESIDUI E PRODOTTI DI DECOMPOSIZIONE DEI FOTOINIZIATORI

I solventi residui sono costituiti prevalentemente dalla frazione volatile di solventi lenti intrappolati nel film. Tali solventi evaporano in gran parte durante il processo industriale di verniciatura del mobile, ciò nonostante rimangono in percentuale ridotta intrappolati nel film per un certo periodo di tempo. Alcuni fotoiniziatori danno luogo a sostanze organiche volatili a seguito della decomposizione fotochimica degli stessi.

RESIDUI DA MONOMERI NON POLIMERIZZATI

I monomeri sono delle sostanze che hanno la capacità di partecipare al processo di polimerizzazione del film e sono quasi sempre presenti nei prodotti UV, o a polimerizzazione con cobaltoperossido. La presenza di residui di monomeri non polimerizzati può essere data da vari motivi: uno di essi sicuramente va ricercato nella difficoltà di assicurare, anche in situazioni di massimo controllo dei parametri energetici e operativi della linea UV, la completa reazione (e quindi trasformazione in polimero) di una parte di essi. Qui va però sottolineato il fatto che, mentre lo stirolo monomero può essere facilmente identificato in ragione dellasua volatilità, i monomeri acrilici, che hanno unavolatilità estremamente bassa, rimangono nel film per un tempo molto più lungo, non solo a causa della loro bassa volatilità, ma anche in ragione del fatto che in certi casi essi stessi subiscono una polimerizzazione solo parziale, trasformandosi in molecole un po’ più complesse, più difficili da identificare, e caratterizzate da una volatilità praticamente nulla. Dal momento che i monomeri acrilici sono classificati irritanti, non sfuggirà l’importanza di assicurare l’assenza di detti materiali, soprattutto su superfici interne dei mobili.

PARTE SPERIMENTALE

Sono stati preparati dei pannelli in MDF Classe E1 , per un totale di 1 m2 di superficie verniciata, con i seguenti cicli di verniciatura.
Ciclo A: preparazione con stucchi poliesteri UV e finitura poliuretanica.
Ciclo B: preparazione con stucchi acrilici UV contenenti monomeri acrilici e finitura poliuretanica Ciclo C: preparazione con stucchi acrilici UV esenti da monomeri e finitura acrilica UV esente da monomeri (prodotti della linea “Hecorad”)
Ciclo D: preparazione con stucchi acrilici UV esenti da monomeri e finitura idrodiluibile autoreticolante
Ciclo E: ciclo a base di fondo finitura all’acqua autoreticolante
Ciclo F: ciclo a base di fondo e finitura poliuretanica a solvente.
E’ stata eseguita la determinazione delle sostanze volatili residue anche sul pannello di MDF non verniciato, allo scopo di verificare quali sostanze fossero originate dal supporto.
Le prove sono state eseguite secondo il progetto di norma pr EN V 13419 e le concentrazioni delle sostanze sono state confrontate con i limiti definiti dalla Deutschen Guetergemeinschaft (DGM) di Norimberga.
I Cicli E ed F sono stati introdotti allo scopo di simulare condizioni esasperate di applicazione di prodotto in eccesso, confrontando nel contesto prodotti a solvente e prodotti all’acqua.
Le prove di emissione di SOV residui sono state eseguite in camera di prova DGM presso il Catas di S.Giovanni al Natisone, in condizioni standard di prova.
I risultati ottenuti sono riassunti nella tabella 1.
Su campioni B, C, e D è stata fatta richiesta di ricercare, oltre ai solventi previsti dalla prova del DGM, anche i monomeri acrilici; non sono stati trovati in alcun caso.

COMMENTI AI RISULTATI

Il ciclo A, a base di stucchi UV poliestere, evidenzia presenza di stirolo residuo (438 microgrammi, compresi nella voce “Idrocarburi aromatici”), oltre a un picco piuttosto elevato di un solvente lento (estere) presente nella finitura poliuretanica.
Nel ciclo B è stato trovato lo stesso solvente di cui sopra; è da notare che non sono stati trovati i monomeri acrilici, il che significa che presumibilmente essi erano perfettamente polimerizzati nel film. Vale qui però il discorso già fatto sulla potenziale pericolosità di questi materiali, non identificabili con la prova presa in considerazione in ragione della loro bassa volatilità.
Il ciclo C (“Hecorad”), a base di prodotti UV acrilici esenti da monomero, dà luogo a valori di emissione residua molto bassi, ben al di sotto dei limiti previsti dalla norma. Alla voce “acidi” si ritrova sempre acido acetico, che è una sostanza proveniente esclusivamente dall’MDF; nella prova in bianco eseguita sul solo MDF èstato trovato acido acetico per ben 3177 microgrammi/m3.
Nel ciclo D si evidenzia presenza residua di glicoli e glicoleteri, che sono i coalescenti utilizzati nella formulazione della finitura all’acqua.
Nei cicli E ed F c’è un residuo molto elevato di glicoli e glicoleteri (ciclo all’acqua) e di altri solventi organici (ciclo a solvente).

Sostanza Ciclo A Ciclo B Ciclo C

(“Hecorad”)

Ciclo D Ciclo E Ciclo F
Limiti DGM Fondo Fondo Fondo Fondo Fondo Fondo
(µg/m3) Poliestere Acrilico Acrilico Acrilico All’acqua PU a
esente da esente da solvente
monomeri monomeri
+ + + + + +
Finitura Finitura Finitura Finitura Finitura Finitura
PU PU Acrilico esente All’acqua All’acqua PU
a solvente a solvente da monomeri a solvente
Alcani 250 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d.
Esteri 500 878 1185 74 146 64 5318
Idrocarburi aromatici 250 651 134 82 110 83 1982
Glicoli, glicoleteri 250 n.d. 10 73 3056 16267 12
Chetoni 200 131 242 143 90 72 304
Aldeidi (escl.formaldeide) 100 5 10 66 n.d. n.d. n.d.
Terpeni 300 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. n.d.
Acidi (1) 100 91 95 114 58 n.d. 73
Totale S.O.V. 650 1781 1689 561 3471 16492 8128

( I )  acido acetico, emesso dal pannello

Confronto tra le emissioni residue di pezzi verniciati con vari cicli. Il ciclo che ha dato i migliori risultati é quello contrassegnato dalla lettera C

CONCLUSIONI

L’adozione di cicli di verniciatura a base di prodotti acrilici esenti da monomeri costituisce la migliore soluzione disponibile per minimizzare l’emissione residua di solventi e di sostanze volatili dal pezzo verniciato: l’assenza di monomeri costituisce una ulteriore garanzia di mancanza di potenziali sostanze irritanti residue, che potrebbero migrare all’interno dei mobili verso gli oggetti contenuti negli stessi.

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