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Pitture murali per interni ed esterni e prestazioni di un edificio: i vantaggi delle microsfere in vetro

Quali vantaggi comportano per il comfort abitativo le microsfere di vetro cave usate come additivi in pitture, vernici e rivestimenti? Parliamo delle Glass Bubbles con Giuseppe Sterlicchio, Advanced Materials Division di 3M™ Italia, azienda che fa della ricerca il valore principale per i clienti

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Pitture, vernici e rivestimenti possono davvero contribuire a migliorare le prestazioni energetiche di un edificio? E quali sono le ultime novità nel campo, quali traguardi si sono raggiunti anche grazie alle nuove tecnologie? Iniziamo qui un percorso a puntate in cui affronteremo il tema delle pitture come prima protezione (esterna e interna) degli edifici in cui viviamo o lavoriamo. Attraverso questo e i successivi articoli, contribuiremo a chiarire alcuni aspetti che riguardano soprattutto filler e additivi nella formulazione delle pitture murali per esterni ed interni e presenteremo le proprietà delle Glass Bubbles 3M. Le microsfere di vetro cave, “scoperte” da 3M, infatti, usate come additivi, forniscono un’elevata e vantaggiosa alternativa ai filler tradizionali in una grande varietà di vernici e rivestimenti speciali. Ne parliamo con Giuseppe Sterlicchio, Advanced Materials Division 3M Italia.

Molto spesso si parla di proprietà isolanti di una vernice o di una pittura murale. Possiamo chiarire se e in quale misura una vernice può essere isolante e quali sono i fattori che determinano queste proprietà?

E’ importante premettere che, dato il suo esiguo spessore, una pittura murale non può sostituirsi ad un sistema di isolamento termico, come ad esempio un cappotto.

Ad ogni modo, una pittura o un rivestimento murale può influire positivamente ed in modo tangibile sulle prestazioni di un edificio e sul comfort abitativo di chi lo vive. Ciò dipende fortemente da quali filler (additivi) sono stati impiegati nella loro formulazione.

Parlando di prestazioni di un edificio, possiamo riferirci alla coibentazione e al raffrescamento. Quali soluzioni ci sono per contribuire a migliorare il comfort abitativo e al contempo ridurre il consumo energetico nel settore delle pitture murali?

In questo caso possiamo parlare di pitture murali anticondensa per l’interno e di pitture e rivestimenti riflettenti il calore solare, le cosiddette solar paints, per l’esterno.

  • Pitture murali anti condensa

Quando la temperatura della parete si abbassa e raggiunge il punto di rugiada, il vapore acqueo contenuto nell’atmosfera condensa, formando piccole gocce sulla superficie.  La condensa può causare danni alla finitura, come il distaccamento della pittura, e favorire la proliferazione di muffe che rendono l’ambiente insalubre. In genere gli effetti della presenza della condensa si hanno negli angoli, nelle pareti esposte a nord o in presenza di cavedi.

In passato questo problema era affrontato con delle pitture antimuffa, cioè pitture con additivi chimici con azione biocida. L’efficacia dell’additivo chimico si affievolisce nel tempo ed agisce nel momento in cui la muffa si sta già formando.

Un approccio più moderno per prevenire la formazione di condensa è quello di utilizzare speciali pitture capaci di eliminare o ridurre la condensa, grazie alle loro peculiari proprietà fisiche.

Le moderne pitture anticondensa mirano a prevenire il fenomeno della condensa grazie all’utilizzo di filler a bassa conducibilità che limitano il gradiente di temperatura tra l’ambiente e la superficie della parete.

Nei casi più critici in cui la condensa si forma comunque, le cariche utilizzate nella pittura contribuiscono a favorire il successivo rilascio dell’umidità all’ambiente, non appena la temperatura lo consenta (tipicamente durante il giorno). In questi casi l’utilizzo di fungicidi resta un coadiuvante per evitare la proliferazione di muffe.

E’ importante che la pittura sia formulata restando al di sotto del volume di concentrazione critica dei pigmenti (CPVC) in modo che essa risulti non porosa, impenetrabile all’acqua e resistente a macchie e strofinamenti.

Una materia prima chiave utilizzata per fornire un’ottimale prestazione anti condensa è costituita da microsfere cave di vetro. Le pitture che le contengono sono solitamente contraddistinte dall’indicazione “Formulata con 3M™ Glass Bubbles”.

Sezione di microsfera

Sezione di microsfera

3M™ Glass Bubbles microsfere cave di vetro 3M™

Le Glass Bubbles sono additivi sferici a bassa densità ed elevata resistenza, fatti di un vetro calce-borosilicato resistente all’acqua e chimicamente stabile. Sono utilizzate in una grande varietà di applicazioni, incluse quelle in automotive, nautica, oil & gas ed edilizia.

Per la loro conformazione sferica e cava, 3M Glass Bubbles da molti anni sono utilizzate in varie applicazioni per ottenere un isolamento termico, infatti, hanno una conduttività termica estremamente bassa, fino a 0.044 W/m.°K a 20°C.

Per eseguire un confronto, il carbonato di calcio, la più comune carica utilizzata nelle vernici, ha una conduttività termica ottantotto volte più elevata delle K1, che rappresentano le 3M Glass Bubbles con la densità più bassa (tab. 1).

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  • Pitture e rivestimenti riflettenti il calore solare o Solar paints

Il consumo energetico per il raffreddamento residenziale mostra una crescente tendenza in tutto il mondo ed è di primaria importanza per paesi o regioni caratterizzati da condizioni climatiche molto calde e umide, come accade ad esempio nel centro-sud Italia. L’ampio utilizzo dell’aria condizionata è una fonte di preoccupazione a livello sia economico che ambientale per i consumi energetici e per gli effetti sulla stessa qualità dell’aria di una città. Per diminuire il consumo energetico dei condizionatori e in generale migliorare le condizioni termiche percepite, i rivestimenti capaci di riflettere il calore hanno ottenuto molto interesse durante gli ultimi anni. I rivestimenti riflettenti il calore sono caratterizzati da un’ampia riflettanza solare (SR) ed alti valori nell’area dell’infrarosso termico. Possono essere applicati sia su tetti e coperture, sia come rivestimenti per facciate.

La riflettanza Solare, o albedo, è la percentuale di energia solare riflessa da una superficie. E’ possibile determinare la riflettanza solare misurando quanto un materiale rifletta energia a ciascuna lunghezza d’onda d’energia solare, quindi calcolando la media pesata di questi valori ottengono la totale riflettanza (TSR). Le tradizionali vernici e rivestimenti hanno una bassa riflettanza solare, che va dal 5 al 15%. Questo significa che assorbono dall’85 al 95% dell’energia che li raggiunge invece di rifletterla. Le vernice e il rivestimento più freschi hanno invece un’alta riflettanza solare pari a più dell’80% e questa comporta assorbimento pari al 20%. Questi materiali riflettono le radiazioni sull’intero spettro solare, specialmente nelle lunghezze d’onda visibili ed infrarosse (calore).

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La riflettanza della luce solare è ottenuta disperdendo radiazioni visibili ed infrarosse, sfruttando la differenza del’indice di rifrazione dei pigmenti e della resina in cui sono dispersi.

Per la loro forma cava, le Glass Bubbles 3M™ hanno un indice di rifrazione vicino a 1.0, dunque molto più basso di quello delle comuni resine utilizzate nelle pitture. Per questo motivo è logico aspettarsi una maggiore efficienza di riflessione nelle bande del visibile e dell’infrarosso.

Come sono fatte le Glass Bubbles 3M™?

Il processo produttivo delle 3M Glass Bubbles prevede una prima fase nella quale viene prodotto un vetro resistente all’alta temperature, insolubile in acqua e chimicamente stabile al cui viene aggiunto un agente espandente.

Il vetro viene macinato fino a raggiungere la granulometria desiderata e fatto espandere in appositi forni a temperatura e pressione controllata.

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Un processo lineare, ma che richiede il raggiungimento di temperature elevate e che viene realizzato per mezzo di tecnologie avanzate.

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