1
Capitolo 1
Introduzione
1.1 Campo d’indagine
Si definisce come prodotto verniciante [1]: “una miscela di prodotti chimici che, applicata in più mani, mediante una sequenza ben definita di operazioni, forma una pellicola solida dotata di resistenza meccanica e chimica tale da proteggere il supporto dall’aggressione degli agenti fisici e chimici presenti nell’ambiente e dotata di caratteristiche tali, per quanto riguarda il colore, l’aspetto, il tatto e l’uniformità, da mutare l’aspetto estetico del manufatto verniciato”. Un generico prodotto verniciante si compone di: un legante polimerico o un suo precursore, necessario per la formazione di un film continuo ed aderente al substrato, in grado di inglobare gli altri componenti in un sistema con particolari caratteristiche chimiche, fisiche e meccaniche. Di un mezzo solvente e/o disperdente, che ha la funzione di fluidificare e renderne possibile l'applicazione del prodotto verniciante, successivamente viene allontanato dal sistema per evaporazione. Eventualmente di un pigmento che dà colorazione al prodotto verniciante e conferisce la capacità di nascondere il substrato. Infine di cariche e additivi vari, che permettono di migliorare le caratteristiche estetiche e reologiche del sistema.
Negli ultimi anni la produzione, sia per uso industriale, che per uso domestico, si è spostata, in misura sempre maggiore, sulle pitture all’acqua. L’utilità di questi prodotti è evidentemente quella di ridurre le emissioni di solvente nell’ambiente e nello stesso tempo eliminare sostanze nocive ed odori sgradevoli durante il loro utilizzo.
La produzione viene compiuta tramite miscelazione delle materie prime in appositi dispersori, operando in discontinuo. Successivamente il prodotto ottenuto viene trasferito a stoccaggi agitati, per poter effettuare in laboratorio il controllo e il collaudo del composto, in relazione
2
alle caratteristiche fisiche e chimiche necessarie. Se queste proprietà fisiche sono accettabili il prodotto può essere confezionato, altrimenti nello stoccaggio agitato deve essere introdotta una correzione.
Il fluido miscelato ha una viscosità superiore di circa quattro ordini di grandezza rispetto all’acqua, per cui l’agitazione deve essere condotta in regime di flusso laminare con impeller capaci di fornire al fluido una rilevante componente di moto assiale.
1.2 Scopo e organizzazione della tesi
In questo lavoro di tesi è stato analizzato il processo produttivo delle idropitture dell’impianto Materis Paints Italia di Porcari in provincia di Lucca.
Essa è una delle più importanti aziende in Italia nella produzione di pitture per edilizia: con un'ampia gamma di prodotti e servizi, si rivolge in modo mirato alla clientela professionale, privata e al settore Fai da te, fa parte della multinazionale Materis Paints, leader nel settore della produzione di pitture nel Sud Europa.
Lo scopo di tale tesi è quello di effettuare uno studio e una successiva ottimizzazione della miscelazione negli stoccaggi agitati. Ciò è stato effettuato prima determinando le prestazioni che si raggiungono con i sistemi di agitazione disponibili nell’impianto, in termini di grado di miscelamento e di tempi per il suo raggiungimento. Successivamente sono state proposte delle configurazioni alternative per aumentare le performance di agitazione.
L’analisi sperimentale è stata condotta su scala sperimentale effettuando lo scale-down del sistema reale. Per la visualizzazione del miscelamento è stata utilizzata un’analisi colorimetrica a cui è stata abbinata una nuova tecnica di indagine quantitativa sviluppata nel dipartimento di ingegneria chimica. Essa si basa sull’analisi dell’immagine dei filmati ottenuti durante la sperimentazione, correlando alla variazione di intensità luminosa, percepita nel tempo una variazione di concentrazione del tracciante inserito nel sistema.
Per meglio chiarire il contesto in cui si inserisce tale studio il capitolo 2 è dedicato alla descrizione della composizione e della classificazione dei vari prodotti vernicianti.
Nel capitolo 3 è stata effettuata prima una rassegna dei tipici comportamenti reologici delle vernici all’acqua. Successivamente è riportata l’analisi reologica del fluido utilizzato nelle prove sperimentali.
3
Nel capitolo 4 è descritta la procedura di scale-down per passare dal sistema industriale a quello sperimentale. Inoltre sono riportate le varie parti di cui si compone l’apparato sperimentale.
Nel capitolo 5 è illustrata la procedura di analisi quantitativa sviluppata in questo lavoro di tesi
Infine nel capitolo 6 sono inseriti i risultati ottenuti dello studio e dell’ottimizzazione della miscelazione, utilizzando la tecnica colorimetrica e l’analisi dell’immagine.
