Perché i rivestimenti per esterni sfregano e perdono brillantezza dopo l'esposizione al sole

Resistenza agli agenti atmosferici all'aperto e ai raggi UV

Un rivestimento per esterni che appare nitido all'applicazione - completamente lucido, colore intenso, superficie liscia - e inizia a sfarinare, sbiadire o diventare opaco dopo una stagione di esposizione al sole non è difettoso a causa di un difetto di fabbricazione. Lo sfarinamento e la perdita di brillantezza sono il risultato naturale e cumulativo della fotodegradazione UV che agisce sul legante polimerico nel tempo e si verificheranno in qualsiasi rivestimento che non sia specificamente formulato per resistere ad essi.

Cosa sono realmente lo sfarinamento e la perdita di brillantezza UV

Lo sfarinamento è lo strato visibile di prodotti di degradazione della resina sciolti e polverosi che si forma sulla superficie di un rivestimento dopo una prolungata esposizione ai raggi UV. Quando le catene polimeriche nel legante assorbono la radiazione UV, subiscono la scissione fotochimica, rompendosi in frammenti di catena più corti che non formano più una superficie cinematografica coerente. Questi frammenti si trovano sciolti sulla superficie, diffondono la luce in modo diverso dal rivestimento intatto sottostante, il che provoca contemporaneamente l'aspetto gessoso e polveroso e la perdita di lucentezza speculare. I due sintomi sono lo stesso fallimento espresso in modo diverso.

Come progredisce la fotodegradazione nel tempo

Assorbimento UV sulla superficie della pellicola

Lo strato superiore della pellicola polimerizzata assorbe la dose UV più elevata. I fotoni con energia superiore alla soglia di dissociazione del legame iniziano a rompere i segmenti della catena polimerica, un processo che inizia dal primo giorno di esposizione all’aperto.

Reazioni a catena dei radicali liberi

I radicali liberi innescati dai raggi UV si propagano attraverso la rete polimerica, estendendo la degradazione oltre il sito di assorbimento originale. L'ossigeno nell'atmosfera partecipa a queste reazioni (fotoossidazione), accelerando la scissione della catena e la rottura dei legami incrociati.

Perdita di peso molecolare e lunghezza della catena

Man mano che la scissione della catena si accumula, il peso molecolare medio dello strato superficiale diminuisce. Le catene polimeriche più corte non possono mantenere la struttura coesiva del film che conferisce al rivestimento la sua superficie riflettente intatta.

Lo strato superficiale diventa friabile

Lo strato superficiale degradato perde coesione e comincia a separarsi in frammenti sciolti. La pioggia, il vento e il contatto manuale rimuovono progressivamente questi frammenti, lasciando una texture superficiale sempre più opaca e ruvida.

Sfarinamento visibile e riduzione della brillantezza

Il degrado superficiale accumulato diventa visibile: un deposito polveroso bianco o pallido (sfarinamento), una riduzione misurabile della brillantezza, un cambiamento di colore e, in fasi avanzate, screpolature o erosione della pellicola stessa.

Fattori che controllano il tasso di degradazione UV

Chimica della resina	I poliuretani alifatici e i fluoropolimeri sono intrinsecamente più stabili ai raggi UV rispetto ai sistemi aromatici; le resine acriliche variano ampiamente in termini di resistenza ai raggi UV a seconda della composizione del monomero
Caricamento assorbitore UV	Gli assorbitori UV (UVA) intercettano i fotoni prima che raggiungano la struttura polimerica: la loro concentrazione, tipo e compatibilità con la resina determinano direttamente la velocità di fotodegradazione
Presenza HALS	Gli stabilizzatori di luce ad ammina ostacolata (HALS) interrompono le reazioni a catena dei radicali liberi che propagano la degradazione: lavorano in sinergia con gli UVA e sono fondamentali per la durabilità all'esterno a lungo termine
Selezione dei pigmenti	Alcuni pigmenti assorbono i raggi UV e proteggono il legante sottostante; altri (alcuni rossi, gialli) possono accelerare la fotodegradazione della matrice resinosa circostante
Uniformità dello spessore del film	Le zone più sottili (in prossimità di bordi, rientranze o dove l'applicazione non è uniforme) esauriscono prima la loro capacità di protezione UV e sfarinano o sbiadiscono prima del resto della superficie
Fattori geografici e di orientamento	L'irradiazione UV varia in modo significativo con la latitudine, l'altitudine e l'angolo della superficie: i rivestimenti in ambienti con raggi UV elevati o esposti al sole diretto si degradano più rapidamente indipendentemente dalla formulazione

Perché i test indoor o accelerati non sempre prevedono le prestazioni sul campo

Disadattamento spettrale

Le lampade UV da laboratorio emettono uno spettro UV diverso rispetto alla luce solare naturale: le lunghezze d'onda più dannose per una resina specifica potrebbero non essere quelle enfatizzate dalla lampada di prova.

Assenza di temperatura e umidità

Gli agenti atmosferici reali all’aperto combinano i raggi UV con il ciclo termico, l’umidità e l’inquinamento: i test di laboratorio che isolano i raggi UV non riescono a cogliere gli effetti sinergici di questi stress combinati.

Tasso di esaurimento dello stabilizzatore

Gli assorbitori UV si consumano mentre intercettano i fotoni; Gli HALS sono rigenerabili in una certa misura. I test accelerati possono esaurire gli stabilizzatori più velocemente o più lentamente rispetto all'esposizione reale, fornendo stime di durata fuorvianti.

Contributi del substrato

In condizioni reali, il substrato può contribuire al degrado attraverso la massa termica, la ritenzione di umidità e il movimento dimensionale, effetti assenti dai panel test standardizzati.

Domande frequenti

È possibile ripristinare la superficie sfarinata mediante lucidatura o riverniciatura?

Talvolta un leggero sfarinamento può essere parzialmente ripristinato mediante lucidatura meccanica che rimuove lo strato superficiale degradato ed espone la pellicola sottostante più intatta. Tuttavia, se lo sfarinamento è penetrato in profondità nella pellicola, o se lo strato degradato viene rimosso rivelando un'ulteriore perdita di integrità della pellicola, la ricopertura dopo un'accurata preparazione della superficie rappresenta la soluzione più affidabile. L'applicazione di una nuova mano direttamente su una superficie gessata senza preparazione comporterà una scarsa adesione della nuova mano.

Un carico di TiO₂ più elevato aiuta a ridurre lo sfarinamento?

Il biossido di titanio è opaco ai raggi UV e fornisce una certa schermatura del legante sottostante, motivo per cui i rivestimenti bianchi e di colore chiaro a volte mostrano una migliore resistenza allo sfarinamento iniziale rispetto ai toni medi. Tuttavia, il TiO₂ stesso può partecipare alla degradazione fotocatalitica della resina circostante sotto i raggi UV: ecco perché i gradi di TiO₂ con trattamento superficiale e rivestimento con attività fotocatalitica ridotta vengono utilizzati in sistemi esterni ad alta resistenza piuttosto che equivalenti di livello industriale.

Lo sfarinamento è peggiore in certi climi?

Sì, l’irradianza UV è massima vicino all’equatore, ad alta quota e in climi aridi con bassa copertura nuvolosa. Lo stesso rivestimento si sfarina molto più velocemente, ad esempio, in ambienti subtropicali o ad alta quota rispetto alle latitudini temperate settentrionali con umidità simile.

A che punto è opportuno rivalutare la resistenza agli agenti atmosferici di un rivestimento?

Qualsiasi cambiamento significativo nel fornitore della resina, nella fonte del pigmento, nel grado di stabilizzante UV o nel processo di applicazione del rivestimento giustifica una rivalutazione delle prestazioni di resistenza agli agenti atmosferici all'esterno: anche se la formulazione sulla carta sembra la stessa, la variazione del lotto di materie prime e le differenze di lavorazione possono influire sull'effettiva durata ai raggi UV.

Chiave da asporto

Lo sfarinamento e la perdita di lucentezza sono il punto finale prevedibile della fotodegradazione UV che agisce sul legante polimerico: non sono guasti casuali ma il risultato di un processo quantificabile e dipendente dal tempo a cui la formulazione resiste o meno.

La radiazione UV rompe le catene polimeriche sulla superficie della pellicola; Le reazioni a catena dei radicali liberi estendono il danno verso l’interno
La chimica della resina stabilisce la vulnerabilità di base ai raggi UV; UVA e HALS determinano per quanto tempo il sistema resiste
La selezione del pigmento, l'uniformità dello spessore del film e l'irradiazione UV geografica influenzano tutti il tasso di degradazione visibile
Le superfici sfarinate richiedono una preparazione meccanica prima della ricopertura: la ricopertura diretta senza preparazione porta alla mancata adesione

Hai a che fare con sfarinamento prematuro, perdita di brillantezza o sbiadimento del colore nel tuo sistema di rivestimento per esterni? Il nostro team tecnico può aiutare a valutare la selezione dello stabilizzatore UV e la durabilità della formulazione per l'ambiente di esposizione target.