Ottimizzazione della Reticolazione delle Vernici a Polvere: Analisi delle Prestazioni a basse temperature di reticolazione

The growing focus on energy efficiency and environmental sustainability has driven the coatings industry to develop innovative solutions aimed at reducing curing temperatures without compromising the final performance of the product. In this context, the present thesis focuses on the formulation and characterization of low-temperature curing powder coatings, with the goal of lowering energy consumption during application processes and increasing compatibility with heat-sensitive substrates. The experimental work involved three innovative systems. The first is a catalytic formulation based on the Michael addition reaction, capable of initiating crosslinking at temperatures close to 120 °C. Adhesion tests, surface leveling evaluations, and DSC analysis were carried out, showing promising results in terms of reactivity and film quality, although some formulation challenges remain. The second system is a polyester–β-hydroxyalkylamide (PES-HAA) formulation developed with the aim of achieving Qualicoat Class 3 certification, which is reserved for coatings with high resistance to atmospheric agents. In addition to outdoor performance evaluation, accelerated aging tests and structural analyses were conducted to investigate the factors responsible for its high weathering stability. The third system, also based on polyester cured with HAA, was designed to meet the requirements for Qualicoat Class 2 certification, with curing conditions set at 160 °C. This system underwent a comprehensive series of laboratory tests, including those specified by the Qualicoat standard, as well as UV exposure and accelerated aging tests. Overall, the results demonstrate the viability of producing high-performance low-bake powder coatings, representing a significant advancement in the field of thermosetting powder coatings and contributing to the development of more efficient and sustainable industrial coating solutions.

La crescente attenzione verso l’efficienza energetica e la sostenibilità ambientale ha incentivato l’industria dei rivestimenti a sviluppare soluzioni innovative in grado di ridurre le temperature di polimerizzazione, mantenendo elevate le prestazioni del prodotto finito. In questo contesto, la presente tesi si concentra sulla formulazione e caratterizzazione di vernici in polvere a bassa temperatura di reticolazione, con l’obiettivo di ridurre i consumi energetici nei processi applicativi e ampliare la compatibilità con substrati termosensibili. L’attività sperimentale ha riguardato tre sistemi innovativi. Il primo è un sistema catalitico basato sulla reazione di Michael, in grado di attivare la reticolazione a temperature prossime ai 120 °C. Sono stati condotti test di adesione, livellamento superficiale e analisi DSC, che hanno evidenziato risultati promettenti in termini di reattività e qualità del film, pur in presenza di alcune criticità ancora da ottimizzare. Il secondo sistema è una formulazione poliestere-idrossialchilammide (PES-HAA) sviluppata con l’obiettivo di ottenere la certificazione Qualicoat Classe 3, destinata a rivestimenti con elevata resistenza agli agenti atmosferici. Oltre alla valutazione delle prestazioni outdoor, sono state eseguite prove di invecchiamento accelerato e analisi strutturali per comprendere le ragioni della sua elevata stabilità. Il terzo sistema analizzato è anch’esso a base di resina poliestere reticolata con HAA, ma progettato per il raggiungimento della certificazione Qualicoat Classe 2, in condizioni di reticolazione a 160 °C. Per questa formulazione sono stati condotti numerosi test di laboratorio, inclusi quelli previsti dal protocollo Qualicoat, nonché prove di esposizione alla radiazione UV e all’invecchiamento accelerato. Nel complesso, i risultati ottenuti dimostrano la possibilità concreta di realizzare formulazioni low bake ad alte prestazioni, contribuendo in modo significativo allo sviluppo di rivestimenti in polvere termoindurenti più efficienti e sostenibili.