Dal residuo secco di una vernice dipende la resa, cioé la quantità di vernice che coprirà il manufatto. Ma indicarlo in peso o in volume é diverso
BRUNO BAROLO
COS’È IL RESIDUO SECCO
Quando comperiamo un prodotto verniciante ci viene dato un prodotto liquido più o meno viscoso. Lo applichiamo sulla superficie da decorare e/o proteggere, e otteniamo un film solido, aderente, di sufficiente durezza, che svolgerà la sua funzione per degli anni (o almeno così speriamo).
Tutta la parte volatile del prodotto è evaporata. È stata necessaria solo per rendere possibile l’applicazione del prodotto, e per questa funzione è stata indispensabile e insostituibile. Quel che in realtà ci serviva è quel film solido, ossia il residuo secco.
Esso può essere in peso o in volume. Quello in peso esprime la quantità percentuale di prodotto solido che rimane sulla superficie verniciata, rispetto al peso di prodotto verniciante iniziale. Quello in volume esprime la quantità percentuale di prodotto solido che rimane sulla superficie verniciata, rispetto al volume iniziale di prodotto verniciante.
COME SI DETERMINA
Se si conosce la composizione del prodotto, il residuo secco può essere calcolato a tavolino. I prodotti vernicianti hanno sempre numerosi componenti: per un calcolo preciso è necessario tenere conto di tutti. Per fare degli esempi è sufficiente (e più chiaro) prendere in considerazione solo:
– il legante secco
– un pigmento: il biossido di titanio
– una carica: carbonato di calcio o solfato di bario (barite)
– la miscela di solventi, come se fosse un’unica sostanza.
Il residuo secco in peso è la somma dei pesi dei componenti non volatili, espressi come percentuale del peso totale del prodotto (vedi tabella 1).
In una vernice trasparente, senza pigmenti né cariche, il residuo secco in peso è dato unicamente dal legante secco (vedi tabella 2). Se la vernice è colorata, probabilmente contiene pigmenti organici o inorganici micronizzati. Dato il loro forte potere colorante, la loro quantità è sempre modesta e non sposterebbe di molto il valore di residuo secco in peso.
Analogo è il criterio per calcolare il residuo secco in volume: invece della percentuale in peso di ogni componente si prende in esame la percentuale in volume. Il volume si ottiene dividendo il peso di ogni componente per il suo peso specifico (o “massa volumica”).
Nella tabella 4 si usano i pesi specifici riportati nella tabella 3 (leganti diversi, o tipi diversi di biossido di titanio o di carbonato di calcio possono avere pesi specifici leggermente diversi). Nella tabella 4 viene calcolato il residuo secco in volume del prodotto, di cui nella tabella n°1 è stato calcolato il residuo secco in peso.
Il residuo secco in volume è sempre numericamente inferiore a quello in peso. La differenza è in genere molto marcata per i prodotti pigmentati, e molto inferiore per le vernici trasparenti.
Se la composizione del prodotto non è nota, il residuo secco deve essere misurato sperimentalmente. La misurazione di quello in peso è semplice: secondo la norma UNI EN ISO 3251, con una bilancia analitica si pesa una determinata quantità di prodotto verniciante, lo si essicca e si determina il peso del residuo.
Un poco più complessa la misurazione di quello in volume: secondo la norma ISO 3233 si deve misurare anche il peso specifico del residuo , e per questa misurazione occorre una bilancia analitica modificata. In entrambi i casi è importante che l’essiccazione sia completa, come richiesta dal prodotto in esame (ad aria, a forno, per miscelazione, eccetera). Le norme citate riportano le necessarie indicazioni.
Per i prodotti bicomponenti il residuo secco deve essere misurato sul prodotto già miscelato con il suo induritore. Per le vernici poliestere non esiste ancora un metodo per una misura attendibile del residuo, in quanto é presente lo stirolo, un “diluente-reattivo”, che cioé funziona anzitutto come solvente, e in fase di applicazione una parte evapora, ma la parte che rimane nel film reagisce con la resina poliestere insatura, per dare origine al legante secco.
La quantità che evapora e quella che reagisce variano da caso a caso, secondo le condizioni di applicazione, come ad esempio temperatura, ventilazione, spessore del film applicato, velocità del nastro trasportatore. Pertanto non è possibile fornire un valore di residuo secco valido in assoluto.
Tabella. 1 – Calcolo del residuo secco in peso
| COMPONENTE | QUANTITA’ % | RS (%) |
| LEGANTE SECCO | 35 | 35 |
| BIOSSIDO DI TITANIO | 25 | 25 |
| SOSTANZE VOLATILI | 40 | 0 |
| TOTALE | 100 | 60 |
Tabella. 2 – Calcolo del residuo secco in peso di una vernice trasparente
| COMPONENTE | QUANTITA’ % | RS (%) |
| LEGANTE SECCO | 45 | 45 |
| SOSTANZE VOLATILI | 55 | 0 |
| TOTALE | 100 | 45 |
Tabella. 3 – Pesi specifici di alcune sostanze
| COMPONENTE | PESO SPECIFICO (kg/l) |
| LEGANTE SECCO | 1,1 |
| BIOSSIDO DI TITANIO | 4,0 |
| CARBONATO DI CALCIO | 2,7 |
| SOLFATO DI BARIO (barite) | 4,0 |
| SOLVENTI ORGANICI (miscela) | 0,8 |
Tabella. 4 – Calcolo del residuo secco in volume
| COMPONENTE | %IN PESO (kg) | P.SP. (kg/l) | % IN VOLUME (l) | %RS IN VOLUME |
| LEGANTE SECCO | 35,0 | 1,1 | 31,8 (35,0 : 1,1) | 36,1 (% di 88,05) |
| BIOSSIDO DI TITANIO | 25,0 | 4,0 | 6,25 (25,0 : 4,0) | 7,1 (% di 88,5) |
| SOLVENTI ORGANICI | 40,0 | 0,8 | 50,0 (40,0 : 0,8) | 0,0 |
| TOTALE | 100,0 | 88,05 | 43.2 |
IL RAPPORTO FRA IL RESIDUO SECCO E LA COMPOSIZIONE
Interessante è vedere quale rapporto esiste fra la composizione di un prodotto, e quindi la sua qualità, e il residuo secco in peso e/o in volume.
La casistica è molto ricca: nella tabella 5 sono esposti alcuni casi significativi. Il prodotto di riferimento è quello per il quale nelle tabelle 1 e 4 è stato calcolato il residuo in peso e in volume: rispettivamente il 60 % e il 43,2 %.
Nella tabella 5 alla composizione di questo prodotto sono state introdotte delle variazioni, tali da lasciare inalterata la quantità totale di sostanze non volatili, e quindi il residuo secco in peso. Le variazioni hanno avuto influenza sulla qualità del prodotto.
Nel caso 1 il prodotto può essere considerato equivalente a quello di riferimento come livello complessivo di qualità, ma con proprietà diverse, per soddisfare esigenze diverse: il potere coprente è aumentato (maggiore quantità di pigmento), sacrificando parte del potere protettivo e della brillantezza (minore quantità di legante). Il residuo secco in volume è diminuito: da 43,2 a 38,6.
Nel caso 2 il prodotto è di qualità nettamente inferiore, perché una parte del pigmento coprente è stata sostituita da una carica, notoriamente non coprente. Il residuo secco in volume è leggermente aumentato: da 43,2 a 44,0.
Nel caso 3, come nel caso precedente la qualità è nettamente inferiore, ma si è utilizzata una carica con peso specifico praticamente uguale a quello del biossido di titanio, e quindi il residuo secco in volume è rimasto invariato: 43,2.
I casi descritti sono sufficienti a dimostrare che il residuo non può fornire alcuna informazione sulla qualità del prodotto e infatti pitture con qualità molto diversa presentano un residuo secco in peso invariato. Quello in volume varia, ma non in parallelo con il variare della qualità: risulta molto inferiore per una pittura di qualità equivalente (caso 1), rimane invariato o addirittura aumenta un poco per pitture di qualità decisamente inferiore (casi 2 e 3). Ovviamente sarebbe possibile presentare serie di casi nei quali rimane costante il residuo secco in volume, mentre varia quello in peso.
Tabella. 5 – Influenza di alcune variazioni alla composizione del PV sul residuo secco in volume (il prodotto di riferimento è quello descritto nella tabella 4, caratterizzato da un residuo secco in volume del 43,2%).
| CASO | VARIAZIONE APPORTATA | RS IN VOLUME (%) |
| 1 | 10 % di legante in meno e 10 % di pigmento in più | 38,6 |
| 2 | Il 25 % di biossido di titanio è sostituito da una miscela di 15 % di biossido di titanio e 10 % di carbonato di calcio | 44,0 |
| 3 | Come nel caso 2, ma invece del carbonato di calcio si è usato uguale quantità di solfato di bario. | 43,2 |
A CHE COSA SERVE IL VALORE DI RESIDUO SECCO?
Anzitutto il residuo secco dice quanto è il contenuto in peso o in volume delle sostanze volatili; infatti è la differenza a 100 (se il residuo secco in peso è 60 %, il contenuto in sostanze volatili è 40 % in peso). Se queste sono organiche, la legge impone di abbatterle (almeno in parte), ed è quanto mai utile conoscere quale sarà la massa da trattare.
Il residuo secco serve poi per eseguire tutta una serie di calcoli che interessano resa, consumo, quindi costo. Facciamo un esempio relativo al residuo secco in peso.
Applicando 120 g/m2 di un prodotto verniciante con un residuo secco in peso del 55 %, dopo essiccazione rimangono 66 g/m2 (120 x 0,55) di prodotto secco. La resa sarà di 8,33 m2/kg di PV (1.000 : 120). Ovviamente il calcolo può essere fatto alla rovescia: per ottenere una “grammatura” di 120 g/m2 con un prodotto con un residuo secco in peso dell’85 %, si devono applicare 141 g/m2 (120 : 0,85) di prodotto verniciante.
Se la superficie da verniciare è di 850 m2, servono 120 kg di prodotto. Se il prodotto costa 3,2 Euro/kg, il costo totale per il prodotto sarà 384 Euro.
Naturalmente si tratta di valori teorici, ai quali occorre aggiungere le inevitabili perdite dovute all’applicazione, variabili da caso a caso, in base alla forma e alle dimensioni del manufatto, allo stato della sua superficie, al sistema di applicazione (efficienza di trasferimento), alle condizioni ambientali, eccetera.
Per eseguire questi calcoli, occorre conoscere qual è la quantità in peso di prodotto che si deve applicare per metro quadrato. Il caso per verità non è frequente: spesso un prodotto verniciante viene applicato non ad una quantità prestabilita, ma fino al raggiungimento di una prestazione valutabile visivamente, come una copertura completa e uniforme, un buon riempimento delle irregolarità del supporto, un soddisfacente effetto di pienezza, e simili.
Quando la quantità da applicare è nota, per esperienza o perché comunicata dal produttore, è in genere riferita non al prodotto secco, ma a quello liquido. Tipico è il caso della “grammatura”, largamente utilizzata nella verniciatura del legno, espressa in g/m2 di prodotto liquido.
Di una pittura murale si dice che rende 6 l/m2. Talvolta, per verniciature industriali, per esempio di elettrodomestici, il committente specifica che la quantità da applicare è di “tot” g/m2: con questo intende precisare che questa quantità deve essere sufficiente per ottenere una copertura e una protezione completa, e che quantità maggiori sono inutili e quindi da evitare.
I prodotti che soddisfano a questa condizione, anche se di fornitori diversi, hanno una composizione molto simile, con trascurabili variazioni del residuo secco in peso, che pertanto di solito non viene preso in considerazione.
Analogo calcolo può essere effettuato con il residuo secco in volume. Applichiamo ad esempio un prodotto con un residuo secco in volume del 42 %; se con 1 litro si verniciano 8,8 m2, se ne applicano 0,114 litri/m2 (1 : 8,8) ossia 114 ml/m2. Sul pezzo rimangono 48 ml/m2 (114 x 0,42) di film secco. Questo valore dice anche che lo spessore del film secco è 48 micron. Anche in questo caso il calcolo può essere fatto alla rovescia: se per ottenere una buona protezione è richiesto uno spessore di 120 micron, e il residuo secco in volume del prodotto è il 72 %, se ne devono applicare 167 ml/m2 (120 : 72), ossia 1 litro ogni 6 m2.
Questo calcolo della quantità necessaria per ottenere lo spessore desiderato, o prescritto, è l’impiego più utile e più utilizzato del residuo secco in volume. Siccome la protezione dipende in larga misura anche dallo spessore del film, quando questa protezione è l’obiettivo principale della verniciatura, viene prescritto lo spessore minimo del film secco. Se ad esempio la specifica di verniciatura, per un determinato prodotto, prescrive uno spessore del film secco (“DFT”, ossia “Dry Film Thickness”) di 300 micron, se il produttore sa che il prodotto ha un residuo secco in volume del 78 %, è in grado di precisare all’applicatore che deve applicare 0,385 l/m2, ossia 1 litro ogni 2,60 m2 (valore che esprime quindi anche la resa). Di qui l’applicatore, in base al numero dei metri quadrati da verniciare, e conoscendo per esperienza l’incidenza delle perdite, sa quanto prodotto deve ordinare.
Esistono anche tabelle-guida, che in base al residuo secco in volume del prodotto forniscono la resa ottenibile ai vari spessori. Ovviamente si tratta sempre di rese teoriche, come già detto a proposito del residuo secco in peso.
Concludendo, alla domanda posta come titolo a questo paragrafo, si può rispondere:
– il residuo secco permette sempre di conoscere la quantità presente di sostanze volatili;
– il residuo secco in peso permette di calcolare resa e consumo per i prodotti dei quali occorre applicare una determinata quantità per metro quadrato; caso, peraltro, non molto frequente;
– il residuo secco in volume permette di calcolare resa e consumo per i prodotti dei quali occorre applicare un determinato spessore.
DUE DIVAGAZIONI SUL RESIDUO SECCO
La prima. Talvolta nelle riunioni dell’azienda nella quale lavoravo, qualcuno si alzava a fare discorsi piuttosto vaghi e fumosi. Al termine, alla rituale richiesta “vi sono domande ?” un certo collega (simpaticissimo) alzava la mano e chiedeva: “ma in sostanza, qual è il residuo secco?” Non di rado la domanda poneva il relatore in visibile difficoltà. Anche i discorsi hanno un loro residuo secco. Le infiorature, le battute di spirito, le esibizioni di cultura, sono sostanze volatili, necessarie per rendere più gradevole l’ascolto, ma anche nei discorsi quel che in pratica serve è sempre e solo il residuo secco.
La seconda. Tutti sappiamo che Primo Levi, chimico di vernici e grande scrittore, nel 1944 è stato arrestato, consegnato ai nazisti e deportato ad Auschwitz, in quanto ebreo. Nel suo famoso libro “Se questo è un uomo”, racconta con tono calmo, privo di spunti polemici, pertanto quanto mai espressivo e convincente, le sue esperienze nel campo di concentramento.
In una delle tante situazioni che descrive, racconta quanto era importante conquistare il giusto posto nella fila per ricevere la “zuppa”. Spiega: “…non è la stessa cosa ricevere il mestolo di zuppa prelevato dalla superficie o dal fondo del mastello”. La zuppa di solito conteneva solo cavolo e rape: tendevano e depositarsi sul fondo, e alla superficie rimaneva solo la brodaglia. Peggio a chi toccava. Cavoli e rape erano l’unica fonte di sostentamento e di energia per far fronte a un lavoro massacrante e alle innumerevoli tribolazioni di Auschwitz. Importante era ricevere un mestolo di zuppa che ne fosse ricco!
Cavoli e rape, diremmo oggi, costituivano il residuo secco della zuppa. Un esempio, che speriamo non si ripeta mai più, di come un residuo secco possa diventare elemento discriminante fra il “salvarsi e l’essere sommersi”, per dirla come Primo Levi.
