Sviluppo e ottimizzazione di coating polimerici antifiamma per legno

Il seguente elaborato si pone l’obiettivo di individuare una formulazione ottimale per coating antifiamma e trasparenti a base poliuretanica (PU) per applicazione su substrati in legno. Tenendo in considerazione anche l’aspetto ecologico del prodotto finale, sempre più importante oggigiorno, si è cercato di eliminare o mantenere al minimo la quantità di additivi alogenati utilizzati in quanto portano allo sviluppo di fumi tossici e densi. Tale progetto nasce dalla richiesta legislativa sempre più stringente di contrastare possibili incendi all’interno di edifici. Risulta infatti evidente la necessità di ottenere un coating che, se sottoposto all’azione della fiamma, sviluppi uno strato termicamente isolante a protezione del substrato legnoso e che quindi blocchi o rallenti il più possibile la propagazione dell’incendio. Sarà dunque necessario che la vernice generi il più velocemente possibile uno strato intumescente il più termicamente isolante possibile, ma anche stabile meccanicamente, poiché un suo eventuale distaccamento provocherebbe l’esposizione diretta del substrato alla fiamma. Per ottenere tutte queste caratteristiche, dopo una prima fase di screening sviluppata in lavori precedenti, si è impostato un Design of Experiment (DoE) con l’obiettivo di ottenere una formulazione ottimizzata sia dal punto di vista delle prestazioni alla fiamma, sia da quello estetico. Le equazioni predittive proposte dal modello, considerabili attendibili grazie ad alti valori di R2, suggerivano la presenza di interazioni positive fra quattro coppie di ritardanti di fiamma. Tale ipotesi è stata parzialmente confermata grazie ad analisi termogravimetriche che hanno evidenziato una maggior stabilità alle alte temperature di due coppie su quattro. Grazie al DOE si è giunti all’ottenimento di due diverse formulazioni che hanno successivamente richiesto un perfezionamento della reazione al fuoco tramite l’aggiunta di altri additivi. Nei test aziendali si sono infatti riscontrate due nuove problematiche: la presenza dei flash e il collasso meccanico del char formato. Dopo una fase di investigazione delle possibili cause, tali ostacoli sono stati superati tramite l’aggiunta di idrossidi che hanno aumentato la stabilità del char formatosi e tramite la diminuzione di due additivi (B1 e B4 ), principali cause della generazione dei flash. Si è infine giunti alla formulazione di una resina halogen free contenente il 63.5% di carica totale.