Guida galattica (per scienziati) alle pitture

Dal momento che siete entrati in un blog di divulgazione scientifica, non ho certo la pretesa di svelarvi nulla di nuovo dicendo che molti oggetti e tecnologie del quotidiano si basano sulla chimica. A volte, però, molti prodotti  nascondono una realtà più complicata di quanto non sia intuibile. 

Un grande esempio ci viene dalle pitture: a molti sarà capitato di dover aiutare un genitore nell’imbiancare casa (in maniera più o meno coatta) o di imbiancare la propria casa o quella dove si vive in affitto. È un’operazione tutto sommato gestibile, che non richiede grandi competenze scientifiche e dove gli strumenti principali sono, oltre a rullo e pennello, nastro di carta e teli di nylon per evitare di sporcare in giro. E mentre si suda per pitturare bene il soffitto evitando di farsi la tinta bianca ai capelli, di sicuro non viene spontaneo pensare alla chimica dietro questi prodotti.

Questo articolo non si pone né la pretesa di insegnarvi a formulare un prodotto verniciante, né di conoscere a menadito le materie prime e le loro caratteristiche, bensì vuole essere una sorta di “guida tecnica” per scienziati (e non) all’interno comunque di un contesto di divulgazione scientifica come Bar Scienza… Diciamo, una “divulgazione pratica”.

I prodotti vernicianti hanno una duplice funzione, sia protettiva che decorativa, del supporto sul quale vengono applicati: partono dallo stato liquido e, col tempo, si solidificano diventando una pellicola che riveste il supporto stesso. Si differenziano in due tipologie: le PITTURE, che forniscono “copertura” (non fanno vedere il supporto) e le VERNICI, che invece sono trasparenti (ma possono essere comunque pigmentate). 

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[Figura 1 – Corso base sui prodotti vernicianti all’acqua (quindi escluso il solvente). Moneta da 50 centesimi “for scale”. Foto gentilmente fornita dall’autore]

La chimica è spesso una questione di formulazione: e qual è la composizione di base di una pittura? Dall’immagine, potete farvi un’idea di quanto ci sia da dire sulle pitture all’acqua solo in un corso base; giusto per dare i fondamentali, diciamo che una formulazione prevede: 

  1. PIGMENTI, che forniscono colore e copertura. Il più usato è il TiO2 per merito del suo ottimo colore bianco e del suo alto indice di rifrazione (spiegone praticone per chi si stesse chiedendo cosa fosse: è la capacità di un materiale di deviare la luce, più è alto e maggiore sarà la rifrazione, non permettendo quindi di vedere cosa c’è sotto. Per i puristi e gli appassionati delle equazioni di Maxwell, segnalo il seguente link scientifico https://it.wikipedia.org/wiki/Indice_di_rifrazione ). Attenzione però al tipo di biossido di titanio da utilizzare: TiO2 infatti si presenta  in natura principalmente con due forme cristalline, l’anatasio ed il rutilo. La prima è famosa per le sue proprietà fotocatalitiche, utili per i pannelli fotovoltaici ma dannose per i leganti delle pitture, di cui parleremo a breve; per questo motivo, nelle pitture si utilizza quasi esclusivamente il rutilo. Il biossido di titanio, però, ha uno svantaggio, che è il costo molto elevato. Per questo si utilizzano anche delle CARICHE, minerali polverosi inorganici ed inerti che permettono principalmente di abbattere i costi, ma hanno anche importanti funzioni fisico-meccaniche (ad esempio migliorano la copertura, la resistenza all’abrasione ad umido, il punto di bianco etc).
  2. LEGANTI, che servono a far aderire la pittura al muro ed evitare che i pigmenti si stacchino, o “sfarinino”. I leganti sono principalmente costituiti da resine (= polimeri), in percentuale più o meno alta a seconda della tipologia di pittura, e solitamente sono polimeri epossidici, uretanici, alchidici, acrilici e vinilici: pensate che una delle resine più usate è il Vinavil!
  3. SOLVENTE, qui giochiamo facile perché per le pitture “da muro” si parla di acqua, ma basta cambiare ambito di applicazione (per esempio, una parete in legno) e si entra nel mondo del solvente organico, in cui le regole del gioco cambiano brutalmente (a partire dai leganti). I solventi organici usati maggiormente sono acquaragia, il nitro e la trementina.
  4. ADDITIVI, e qui la chimica “hardcore” entra in gioco! Servono a risolvere grandi e piccoli problemi: evitare che si formi schiuma, aiutare a “bagnare” i pigmenti, evitarne la flocculazione, aumentare la viscosità del sistema,… sono molto efficaci anche in piccolissime quantità, di solito basta meno dell’1% in peso. Per lo spazio a disposizione in questo articolo, limitiamoci a dire che si tratta di molecole che sfruttano interazioni ioniche e steriche per svolgere la loro funzione

Prima di proseguire, una considerazione: un vaso di pittura da 14 L non è pensato per essere utilizzato da un chimico teorico con un dottorato in chimica fisica, bensì da applicatori con anni di esperienza nel settore che conoscono a menadito il mercato, le esigenze del cliente e soprattutto i supporti che vanno pitturati. Professionisti che non hanno molto tempo a disposizione, poiché hanno una commissione per centinaia di metri quadri da trattare. Per questo motivo, è utile ricalibrare un concetto chimico di base qualora foste interessati a pitturare qualcosa, da un tubo in acciaio alla parete della vostra camera.

Sono poche le pitture in commercio che vengono vendute “pronte all’uso” (almeno nel mercato italiano), la maggior parte va diluita secondo le indicazioni della scheda tecnica, talvolta riportate anche in etichetta. Ma attenzione: se è indicato DILUIRE AL 30%, intanto dobbiamo chiederci se in peso o in volume perché non sempre è indicato. Nella maggior parte dei casi, però, si intenderà volume, visto che in un cantiere sicuramente non ci sarà a disposizione una bilancia da almeno 50 Kg di portata ed è molto più pratico ragionare in volume. Ciò detto, prendiamo adesso tutte le nostre conoscenze di chimica di base… E buttiamole via: diluire al 30% significa prendere 100 mL di pittura ed aggiungere 30 mL di acqua. Non chiedetevi perché, ma è così. Ultima dritta: non serve misurare al decimo di mL per essere precisi, ricordatevi che il professionista ha i tempi contati, e anche se versa un po’ di acqua in più di sicuro non butta via 15 Kg di pittura. Questo è un accorgimento di cui i formulatori di pitture tengono conto, sviluppando dei prodotti che siano idonei e con un certo “margine di sicurezza”. 

Chiudiamo ora questa panoramica con una descrizione dei vari tipi di pittura. Il prodotto da utilizzare va scelto principalmente in base al tipo di supporto: se si tratta di un muro interno od esterno, se è sul lato esposto a nord della casa, se è un ambiente umido come bagni e cantine… Ed anche dal budget ovviamente! 

Possiamo quindi dividere le pitture da interno in 4 gruppi, che si differenziano per il crescente contenuto di legante e, di conseguenza, per le migliori prestazioni:

  1. TEMPERE, sono prodotti estremamente “poveri” in quanto contengono ben poca resina, circa il 5%, e coprono poco perché contengono poco titanio: diciamo che sono acqua e carbonato di calcio.  Se uccidete una zanzara sul muro e passate una spugnetta umida, vi rimarrà tutto “il bianco” adeso alla spugna. Sono idonee principalmente per imbiancare l’appartamento in affitto prima di lasciarlo, se il vostro proprietario vi sta antipatico.
  2. TRASPIRANTI, iniziamo già a salire con la resina, tra un 10 ed un 15%, almeno da evitare lo sfarinamento (quando passi la mano sul muro e ti rimane della polvere bianca attaccata alle dita) ma non da poter permettere la pulizia con una spugna umida. Lo scopo di queste pitture è di far passare il vapore acqueo degli ambienti umidi, per evitare che si formi condensa e quindi muffe: per questo sono consigliate in bagni e cucine, se si vuole rimanere entro un budget limitato. Suggerisco di imbiancare ogni 2-3 anni.
  3. LAVABILI E SUPERLAVABILI, si arriva fino ad un 25% di resina, garantiscono un’ottima copertura e resistenza all’abrasione ad umido, da cui il nome della categoria. La formulazione, va da sé, non ha le caratteristiche di una traspirante e quindi andrà evitato l’uso negli ambienti umidi, prediligendo zone ad “alto traffico” come soggiorno e camere da letto. 
  4. SMALTO MURALE, roba da boutique ed il prezzo lo riflette. Legante a go-go, indicativamente intorno al 35%. È come mettere un carro armato sul muro, se ben applicato resisterà anche 10 anni senza mai ingiallire o sporcarsi. Da applicare con lo stesso criterio delle lavabili e superlavabili: non lascia passare nulla, per cui evitate accuratamente gli ambienti umidi per non avere chiazze di muffa.

Questa è una lista molto indicativa, ma vi servirà almeno per capire di cosa si sta parlando quando un professionista vi proporrà varie alternative per le vostre situazioni di umidità e di supporti da pitturare (muratura già pitturata, cartongesso nuovo, cemento).

[Figura 2 – Ora siete prontissimi per una impresa ad alto livello concettuale!
Immagine di Clker-Free-Vector-Images da Pixabay]

Anche se abbiamo affrontato solo la superficie di questo argomento, una buona conoscenza della chimica è importante per poter formulare correttamente un prodotto verniciante, e le condizioni d’uso finali vanno sempre tenute a mente. Se avete intenzione di cimentarvi nell’imbiancare casa, spero ora abbiate un’idea più chiara… Ricordando che stucco e pittura fanno bella figura!

 


Michele Zanatta

Studente di storia e di lingua giapponese, quando serve anche PhD in scienza dei materiali ed arbitro di calcio. Lavoro in fabbrica perché mi piace la ricerca applicata. Molto applicata. Troppo applicata.

Bibliografia: 

“Principles of waterborne coatings – training course”, PRA

Ristrutturazione pratica: https://www.ristrutturazionepratica.it/imbiancare-casa-la-guida-completa/