Salchi Metalcoat - Wrinkled Enamels

ipcm® n. 26, Vol V, 2014, p. 84 - 87 “Wrinkled Enamels: The Positive Contribution of Surface Morphology to the Outdoor Resistance of Pre-Painted Surfaces” “Smalti Wrinkled: il positivo contributo della morfologia superficiale alla resistenza nel preverniciato per esterno” Author: Ezio Pedroni, Salchi Metalcoat Srl

© Marcegaglia

WRINKLED ENAMELS: THE POSITIVE CONTRIBUTION OF SURFACE MORPHOLOGY TO THE OUTDOOR RESISTANCE OF PRE-PAINTED SURFACES Smalti Wrinkled: il positivo contributo della morfologia superficiale alla resistenza nel preverniciato per esterno Ezio Pedroni

Preliminary remarks

Premessa

Salchi Metalcoat Srl, Burago Molgora (MB, Italy),

One of the key features of outdoor pre-painted surfaces, intended for roofs and walls of industrial and/or residential buildings, is the resistance to solar radiation of the finishing enamel layer.

The action of UV rays, present in the solar spectrum, should be generally noted over the years due to a gloss reduction and a colour variation.

The UV-resistance of the enamels intended for pre-painted surfaces is one of the most important parameters for the classification of the outdoor enamels, applied with the coil coating technology.

The European Standards EN 10169 for steel and EN 1396 for aluminium classify these products as Ruv 2, Ruv 3 and Ruv 4, where Ruv 2 and Ruv 4 are, respectively, the minimum and the maximum acceptable resistance to solar radiation. By way of example, many polyester enamels belong to the Ruv 2 class, the high durability polyester enamels as well as some polyurethane and polyurethane polyamide enamels belong to the Ruv 3 class, while the VHD

Una delle caratteristiche fondamentali dei preverniciati per esterno, destinati alla realizzazione di tetti e pareti di edifici industriali e/o residenziali, è la resistenza dello smalto di finitura all’irraggiamento solare. L’azione dei raggi UV, presenti nello spettro solare, si evidenzia generalmente negli anni con una riduzione della brillantezza e con una variazione del colore rispetto a quello originale.

La resistenza ai raggi UV degli smalti per il preverniciato costituisce uno dei più importanti parametri per la classificazione degli smalti per esterno, applicati con la tecnologia del coil coating. Le normative Europee EN 10169 per l’acciaio ed EN 1396 per l’alluminio classificano gli smalti per esterno come Ruv 2, Ruv 3 ed Ruv 4, dove le classi Ruv 2 e Ruv 4 rappresentano rispettivamente quella di minima resistenza accettabile e quella di massima resistenza alla radiazione solare.

A titolo di esempio, appartengono alle classi Ruv 2 molti smalti poliestere, alla Ruv 3 gli smalti poliestere HD (high durability, alta durabilità) e alcuni smalti

ezio.pedroni@salchirh.it

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INNOVATIONS: PRESENT&FUTURE polyester (or super polyester) enamels, some polyurethane polyamide enamels and, first of all, the PVdF enamels (based on polyvinylidene fluoride, also called PVF2) – only to mention the most important ones – belong to the Ruv 4 class.

Wrinkled polyester enamels

poliuretanici e poliuretanici poliammidici, mentre alla Ruv 4 appartengono gli smalti poliesteri VHD (o superpoliesteri), alcuni smalti poliuretanici poliammidici e, primi fra tutti, gli smalti PVdF (a base di polivinilidenfluoruro, detti anche PVF2), per citare i principali.

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Gli smalti poliesteri Wrinkled

Wrinkled Gli smalti Wrinkled Black coarse grade Wrinkled enamel before (left) and after (right) five years of enamels are sono prodotti per exposure at LNEG. polyester resinesterno a base di Nero Wrinkled grana grossa prima (sinistra) e dopo (destra) cinque anni di based outdoor resine poliesteesposizione a LNEG. coatings that, re che, grazie althanks to la loro particolatheir special re formulazione, formulation, durante la reticogive rise to the lazione in forno surface formation danno luogo alla of undulations formazione superwith a controlled ficiale di ondulafrequency and zioni di frequenza wavelength, e lunghezza d’onduring the curing da controllate. Il process. controllo di queThe control of ste ondulazioni these undulations consente di otte2 enables to obtain nere una gamma a wide range of di aspetti estetici 2 aesthetic effects di notevole inteTile red medium grade Wrinkled enamel before (left) and after (right) five years of considerable resse, che hanof exposure at LNEG. interest, which no come comuRosso tegola Wrinkled grana media prima (sinistra) e dopo (destra) cinque anni have a high ne denominatore di esposizione a LNEG. opacity in un’elevata opacicommon. tà. La loro bassa Their low gloss, highly appreciated for roofs brillantezza, per altro molto richiesta per tetti e facciaand façades, is due to their surface morphology, te, è dovuta alla morfologia superficiale, così lontana completely different from that of a perfectly flat da quella di una superficie perfettamente piana che sta surface, which is the basis of bright enamels. alla base di uno smalto brillante.

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Wrinkled Enamels: the Positive Contribution of Surface Morphology to the Outdoor Resistance of Pre-Painted Surfaces In the traditional semi-gloss or matt enamels, the gloss reduction is generally obtained with the addition of silica particles that make the surface rough, reducing its ability to reflect light. The silica matting agent, however, also reduces the UV radiation resistance of enamels; therefore, the lower its presence in an enamel, the higher its resistance.

Thanks to the “wrinkled” nature of their surfaces, even in the absence of cycloaliphatic polyester resins (used in the super polyesters), the Wrinkled enamels require a considerably lower matting silica content than the traditional ones. Their resistance to solar radiation is significantly improved precisely for this reason.

By way of example, Figures 1 and 2 show, respectively, a black Wrinkled enamel before exposure (left) and after five years of exposure (right) at the premises of EURODES LNEG, Portugal, and a tile red coloured enamel before (left) and after (right) similar exposure.

The location of LNEG has been selected and approved by ECCA (European Coil Coating Association), as it is characterised by high UV radiation and is a good European alternative to Florida, traditionally used for UV exposure testing.

Negli smalti tradizionali semilucidi od opachi, la riduzione della brillantezza viene ottenuta generalmente con l’introduzione di particelle di silice che ne rendono ruvida la superficie, riducendone la capacità di riflettere la luce. La silice opacizzante è un componente che, tuttavia, riduce la resistenza degli smalti alla radiazione UV e, quindi, minore è la sua presenza in uno smalto e meglio questo resisterà.

Gli smalti Wrinkled, anche in assenza di resine poliesteri cicloalifatiche (usate nei superpoliesteri), grazie alla natura “raggrinzita” della loro superficie, necessitano di contenuti di silice opacizzante notevolmente inferiori a quelli degli smalti tradizionali.

Proprio per tale ragione, la loro resistenza alla radiazione solare ne risulta sensibilmente migliorata.

A titolo di esempio, si possono osservare le figure 1 e 2, che rappresentano rispettivamente un Wrinkled nero prima dell’esposizione (a sinistra) e dopo cinque anni di esposizione (a destra) nel sito EURODES LNEG, in Portogallo, e un rosso tegola prima (a sinistra) e dopo (a destra) analoga esposizione.

Il sito dell’LNEG è stato selezionato e approvato dall’ECCA (European Coil Coating Association), in quanto è caratterizzato da elevata radiazione UV e rappresenta una buona alternativa europea alla Florida, località storicamente usata per i test di esposizione ai raggi UV.

Table 1 shows the values of gloss retention and colour variation, as a function of the years of exposure, both for the products shown in the previous pictures and for other Wrinkled enamels.

Nella tabella 1 sono riportati i valori di ritenzione della brillantezza e di variazione di colore, in funzione degli anni di esposizione, sia per i prodotti relativi alle fotografie precedenti, sia per altri smalti Wrinkled.

Table 1: Gloss retention and colour variation values as a function of the years of exposure (both for the products shown in Figures 1 and 2 and for other Wrinkled enamels) Product name

Exposure years

Colour change ΔE CIE L*a*b*

Retained Gloss %

Ruv Category

Tile Red Wrinkled Medium grade

2

1.85

81

Ruv 3/Ruv 4

5

1.11

70

Black Wrinkled Coarse grade

2

0.91

77

5

2.09

60

Forest Green Wrinkled Coarse grade

2

1.36

82

Ruv 3/Ruv 4

Siena Red Wrinkled Medium/fine grade

2

0.50

86

Ruv 4

Light Brown Wrinkled Coarse grade

2

1.04

76

Ruv 3

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Ruv 3

INNOVATIONS: PRESENT&FUTURE Conclusions

Conclusioni

Thanks to their specificity, the Wrinkled enamels have an excellent resistance to solar radiation, thus placing at the top of the UV resistance ranking.

In fact, they are placed at the higher end of the Ruv 3 category, with some colours falling in the Ruv 4 class. Moreover, even after five years of exposure at the premises of LNEG, there are no substantial changes in the surface morphology and, therefore, the surface look is virtually unchanged.

As a consequence, in addition to the variety of products within the Wrinkled typology (Coarse, Medium, Fine, Brilliant and Expanded), an enhanced resistance to solar radiation has to be mentioned, which can only be appreciated by the building industry.

In pratica, gli smalti Wrinkled, grazie alla loro specificità, presentano un’eccellente resistenza alla radiazione solare, collocandosi nella parte alta della classifica di resistenza agli UV. Essi, infatti, si collocano all’estremo superiore della categoria Ruv 3 e alcuni colori riescono a raggiungere la classificazione Ruv 4. Inoltre, si è rilevato che anche dopo cinque anni di esposizione nel sito di LNEG, non si sono verificate variazioni apprezzabili della morfologia superficiale e, dunque, l’effetto estetico è rimasto pressoché invariato.

Oltre, quindi, alla varietà di prodotti nell’ambito della tipologia Wrinkled (Coarse, Medium, Fine, Brilliant ed Expanded), si aggiunge anche una rafforzata resistenza alla radiazione solare che non potrà che essere apprezzata dal mercato dell’edilizia.