Scopri Tutto sulle Vernici Usate in Laboratorio Analisi: Guida Completa e Consigli Utili!

Le vernici sono sostanze o composizioni fluide principalmente organiche, atte a formare sopra oggetti vari uno strato continuo trasparente o colorato a scopo decorativo e protettivo. La formazione dello strato solido più o meno plastico avviene per semplice evaporazione di componenti volatili, o per trasformazione chimica dovuta all'ossigeno dell'aria, più spesso per evaporazione, ossidazione e polimerizzazione combinate. Il calore accelera il fenomeno ma non lo determina.

Smalti

Gli smalti sono vetri di facile fusione, incolori o colorati, raramente trasparenti, che servono per rivestire vetro, terracotta, porcellana e metalli, specialmente ferro e ghisa, con uno strato continuo, aderente, protettivo e decorativo. La formazione del rivestimento di smalto avviene esponendo a forte calore l'oggetto cosparso dello smalto finemente polverizzato, ovvero polverizzato e ridotto mediante opportune aggiunte allo stato di fluido cremoso, finché le particelle di smalto siano fuse in una massa unica e aderente al fondo.

Le vernici a smalto, denominate brevemente smalti e classificate secondo la natura della vernice che serve quale mezzo legante, sono dispersioni finissime di pigmenti inorganici od organici, insolubili nel veicolo legante di natura organica, e imitanti gli smalti autentici per aspetto decorativo.

Cenno storico

Le vernici erano conosciute dagli antichi Egiziani e dai Cinesi. Plinio il Vecchio menziona l'uso di una vernice brillante e protettiva da parte del pittore greco Apelle, e la pitturazione di navi romane con fusioni di cere e pece greca, addizionate di polveri colorate e applicate a caldo a pennello. Consta pure che le cere vennero usate per abbellire e proteggere statue di marmo (v. encausto). Nel sec. VIII furono usate vernici, analoghe alle nostre vernici grasse, per ottenere la tinta dorata sopra stagnola. Tanto fornis, quanto veronix, verenicis e vernice, significarono fino al sec. XV la sandracca, una resina ottenuta in Marocco e Algeria da incisioni praticate nella corteccia di Callitris quadrivalvis.

Nel 1350 Alcherio descrive minutamente la preparazione della resina (pirogenazione) da sciogliersi in due parti di olio di lino, di canapa o di noce e raccomanda pure di servirsi delle dita per l'applicazione, anziché del pennello. Jacobus de Tholeto (1440) descrive le stesse operazioni e fa menzione del minio quale aggiunta durante la cottura della vernice, e consiglia inoltre di accendere l'olio alla superficie e di lasciarlo bruciare per la durata di tre paternoster, pratica molto simile a quella usata ancora pochi decennî addietro dai fabbricanti di vernici dense litografiche.

All'inizio del sec. XV il pittore e scrittore d'arte Cennino Cennini descrive una "vernice liquida". La stessa "vernice liquida" fabbricata con sandracca e olio è descritta nel manoscritto bolognese "Segreti per colori".

La fabbricazione industriale delle vernici è di data recente. La prima fabbrica inglese sorse nel 1790, la prima francese nel 1820, la prima austriaca nel 1843 e la prima fabbrica italiana verso il 1860. La caratteristica principale del processo d'industrializzazione è il perfezionamento dei metodi usati per disperdere i pigmenti coloranti nei veicoli costituiti tanto da vernici propriamente dette, quanto da olî essiccativi non volatili, variamente lavorati. Negli ultimi decennî l'industria delle vernici passa decisamente nel campo della chimica applicata con l'adozione di resine sintetiche, esteri cellulosici, plastificanti e solventi sintetici.

Vernici trasparenti o colorate

Vernici grasse

Sono costituite da olî essiccanti più o meno polimerizzati o ossidati, uniti in soluzione colloidale con sostanze resinose e al caso bituminose. Gli estremi di tale categoria sono costituiti da una parte dalle vernici magre, cosiddette all'essenza, cioè da soluzioni di resine in essenza di trementina o solventi derivati dal petrolio o dal catrame, e dall'altra parte dalle vernici ottenute dalla lavorazione degli olî essiccanti senza aggiunta notevole di resine e quindi grasse al 100%, destinate soprattutto a essere usate in unione con pigmenti colorati.

Rappresentanti tipici di questa categoria sono le cosiddette flatting, vernici che dopo poche ore di essiccazione si possono lisciare con polvere di pomice e acqua, chiamate più propriamente vernici a polimento o a lisciare, considerato che il termine inglese ormai viene applicato a ogni vernice ritenuta fine o finissima. Anche il termine copale, applicato a suo tempo a vernici molto fini, prodotte come le flatting con resine fossili pirogenate (come la copale Cauri, Zanzibar, Congo, ecc.) è oggi ridotto a termine vago per qualità medie e scadenti.

Per queste ultime, soluzioni di semplice colofonia indurita in derivati del petrolio, si usa appunto il termine copaline. Più che dalla presunta composizione il prodotto si definisce dall'indicazione dell'uso, per es.: sopraffina a finire (ultima mano per carrozze, insegne, ecc.), flatting o copale a forno per letti di ferro, vernice isolante, vernice oro ebollizione (per interno di scatole di conserva) e la composizione, ora più complicata dall'uso di resine sintetiche e parzialmente sintetiche, viene talvolta limitata solo dalla tassativa esclusione della colofonia in qualche capitolato statale. Appartengono a questo tipo inoltre le soluzioni organometailiche usate per accelerare l'essiccazione degli olî e costituite da linoleati, resinati, naftenati, ecc., di piombo, manganese, cobalto, ecc., e comunemente chiamate essiccativi, terebine, ecc.

Vernici all'alcool

Sono soluzioni di resine in alcool con aggiunta eventuale di plastificanti e coloranti solubili all'alcool. Le resine più usate sono: la copale Manilla, ricavata soprattutto a Borneo e Sumatra dall'albero vivo Dammara orientalis, la cosiddetta gomma mastice ottenuta nell'isola di Chio dalla pianta viva Pistacia lentiscus, la cosiddetta gomma sandaracca, la colofonia e infine la gomma lacca, unica resina di provenienza animale.

Vernici alla cellulosa

Sono costituite da nitrocellulosa, acetilcellulosa, benzilcellulosa, ecc., sciolte in solventi e diluenti adatti con eventuale aggiunta di resine e plastificanti ed eventualmente colorate come sopra.

Vernici sintetiche

Sono costituite a rigore di termini da resine ottenute da pura sintesi e sciolte in solventi adatti. Causa l'alto costo e l'applicazione molto limitata per ragioni tecniche, tali resine vengono usate solo in prodotti speciali. Commercialmente è invalso l'uso di distinguere con tale denominazione le vernici ottenute da resine gliceroftaliche combinate chimicamente con acidi grassi naturali, con o senza ulteriore aggiunta di olî o resine naturali, e sciolte in solventi adatti. Numerose altre resine sintetiche e principalmente quelle derivate dalle resine formofenoliche vengono usate nelle vernici grasse, ma la loro natura sintetica interessa il fabbricante molto più del consumatore che raramente ne ravvisa la presenza.

Vernici pigmentate

Sono costituite da un veicolo nel quale mediante impasto e raffinazione opportuna fu disperso un pigmento insolubile nel veicolo stesso. Normalmente si disperdono nel veicolo i pigmenti asciutti e ridotti a polvere della necessaria finezza. Gran parte dei pigmenti lasciano un residuo inferiore all'1% sopra setaccio di 16.000 maglie per cmq. In comuni pitture, che non debbono sottostare a collaudi, e in prodotti speciali si scende fino a una finezza di 6400 maglie. Anche un pigmento fine o leggermente agglomerato può offrire resistenza all'inumidimento da parte del veicolo e richiedere forte lavoro meccanico per la completa dispersione.

Esistono pure processi per trasformare paste acquose di pigmenti precipitati in paste oleose, mediante emulsione con olî e susseguente distruzione dell'emulsione. È necessario partire da pigmenti oleofili e operare opportuni lavaggi per eliminare gli agenti emulsionanti, quindi eliminare le tracce di acqua. La dispersione del pigmento influisce sulla resistenza della vernice applicata e più ancora sull'aspetto decorativo. Una dispersione molto fine in veicolo adatto onde ottenere uno strato brillante e levigato si chiama generalmente vernice a smalto, o brevemente smalto.

L'influenza del pigmento sulle caratteristiche della pellicola ottenuta dopo l'essiccazione è notevole. Innanzitutto impedisce la penetrazione dei raggi ultravioletti in profondità e limita i relativi fenomeni di disgregazione alla superficie; rende la pellicola più compatta e meno permeabile all'umidità; può influire sul supporto verniciato specie sul ferro, neutralizzando l'azione corrosiva dell'idrogeno nascente per influenze esterne, o per coppie galvaniche dovute a discontinuità nel metallo; può influire per azione catalitica in senso positivo o negativo sull'essiccazione del veicolo.

La pigmentazione dell'olio essiccativo crudo o cotto fluido fa risultare pellicole protettive di alto valore tecnico, mentre tali veicoli da soli non formano pellicole di sufficiente spessore, uniformità e resistenza. Tali pitture a olio sono ben distinte dalle altre vernici per la facilità di determinazione analitica, fissata con precisione dai capitolati di fornitura di tutti gli enti statali e per la facilità di preparazione e applicazione. Fanno parte delle vernici grasse pigmentate, delle quali rappresentano il limite estremo, essendo grasse al 100%. L'altro estremo è rappresentato dai cosiddetti smaltini, soluzioni resinose in derivati del petrolio (copalina) pigmentate a smalto, cioè a dispersione fine.

Vernici grasse e oli essiccanti pigmentati

Pitture a olio: Comprendono soltanto le pitture costituite da pigmento disperso in olio crudo od olio cotto fluido (generalmente di lino) e quindi applicabili a pennello senza o con minime aggiunte di solventi volatili.
Vernici colorate in genere: Tale classe intermedia fra le pitture e gli smalti che seguono rappresenta la gran massa di prodotti industriali, e, pure somigliando alla pittura a olio propriamente detta per composizione e campo d'impiego, dev'essere distinta, poiché si esclude la possibilità di valutare analiticamente la composizione agli effetti della resistenza alle intemperie, all'immersione o al calore.
Smalti grassi: Sono dispersioni finissime di pigmenti insolubili nelle vernici grasse. I tipi migliori sono caratterizzati dalla mancanza di residuo sopra setaccio di finezza superiore alle 10.000 maglie per cmq., da una perfetta distensione speculare sopra supporti piani, senza traccia di rigatura proveniente dal pennello, e da un brillante quasi vitreo, dopo essiccati.

Smalti (vernici a smalto) all'alcool

Le dispersioni di pigmenti insolubili in vernici all'alcool hanno generalmente caratteristiche di smalto con elasticità e resistenza ridotte e proprie del veicolo usato.

Smalti (vernici a smalto) alla cellulosa

Sono costituiti principalmente da nitrocellulosa a basso tenore di azoto, da solventi e diluenti adatti, da plastificanti, da resine naturali o artificiali e da pigmenti finemente dispersi. I solventi più usati sono gli acetati di amile, butile, etile e metile, l'acetone, il metiletilchetone, il diacetonealcool, il metilglicolo e l'etilglicolo. Questi solventi vengono a loro volta combinati con diluenti privi di potere solvente specifico, quali l'alcool etilico e butilico, il benzolo, toluolo e lo xilolo.

Il giusto equilibrio fra solventi e diluenti deve mantenersi durante l'asciugamento e la gelatinizzazione dello strato applicato, onde prevenire la precipitazione di sostanze sciolte. Per dare elasticità alla pellicola si aggiungono plastificanti, sostanze non volatili, atte a formare con la nitrocellulosa una gelatina omogenea, trasparente. Molto usato il tricresilfosfato, il dibutilftalato e l'olio di ricino soffiato.

Per ottenere pellicole lucide e lucidabili si aggiungono resine naturali come la damar, la gomma lacca, la colofonia, e artificiali come i derivati formofenolici, polivinilici, maleici e gliceroftalici. Nella soluzione di nitrocellulosa, plastificante e resina, si disperde un pigmento che non reagisca, né si sciolga nelle componenti citate.

In confronto agli smalti sintetici, e maggiormente in confronto agli smalti ad alcool e agli smalti grassi, gli smalti alla cellulosa, nella diluizione adatta per l'applicazione contengono una percentuale molto bassa di sostanza non volatile. Lo strato applicato risulta molto sottile dopo l'evaporazione dei solventi e le maggiori difficoltà che ne derivano sono la difficoltà di uguagliare le minime asperità del fondo e quella di ottenere una dispersione tanto fine del pigmento da non lasciare scorgere particelle di pigmento affioranti alla superficie.

Smalti (vernici a smalto) sintetici

Sono derivati in prevalenza da vernici di sintesi parziale, cioè con impiego di acidi grassi naturali combinati chimicamente con glicerina e anidride ftalica. L'affermazione di questi smalti è dovuta alla rapida essiccazione ed elevata resistenza ai solventi, per cui si avvicinano ai pregi dei prodotti cellulosici e a un'elevatissima resistenza all'esterno e al calore, per cui superano senz'altro anche le vernici e gli smalti grassi.

Fabbricazione

Le materie prime usate per la fabbricazione delle vernici grasse sono resine fossili chiamate copali o impropriamente gomme copali, quali copale Zanzibar, Madagascar, Sierra Leone e Congo, le copali semifossili australiane Caurii la resina recente Damar prodotta da Dipterocarpacee a Batavia, Padang, Indragiri e Sumatra e il balsamo di pino che, sottoposto a distillazione, fornisce l'essenza di trementina e la colofonia. Le resine menzionate servono principalmente per la fabbricazione di vernici grasse ad eccezione della colofonia che per la sua facile solubilità viene adoperata in tutte le categorie di vernici.

Le copali fossili non si sciolgono nei solventi e vengono pirogenate per renderle solubili. Le gomme recenti sono solubili in solventi adatti. La gomma Damar è solubile in acquaragia, solventi alifatici e benzolici. La colofonia viene usata in forma di resinato di calcio o esterificata con glicerina ed entra nella composizione di resine artificiali formofenoliche denominate Albertoli, succedanei delle copali.

Resine artificiali di pura sintesi sono le resine di alchilfenolo e formaldeide del tipo Superbeckacite. La gomma sandaracca, anticamente usata in combinazione con olio grasso, attualmente serve solo per vernici all'alcool.

Gli olî usati per le vernici grasse sono l'olio di lino, l'olio di legno della Cina, l'olio di oiticica ed eccezionalmente l'olio di canapa, noce, perilla e soia. Detti olî subiscono trasformazione mediante cottura con o senza ossidi e sali metallici, o soffiandoli con aria, ossigeno o ancora per irradiazione con raggi ultravioletti. Specie l'olio di legno e l'olio di oiticica sono inservibili allo stato naturale.

Rischio chimico e cancerogeno nell’attività di verniciatura

Tra gli effetti sulla salute delle persone che vengono a contatto con prodotti vernicianti di primario impatto, ci sono quelli legati al potere cancerogeno delle sostanze utilizzate.

Durante l’attività di verniciatura, sia nelle fasi di produzione di prodotti vernicianti sia durante le attività di applicazione degli stessi, i lavoratori possono venire in contatto con agenti chimici che trasportano e manipolano (ingredienti, diluenti, vernici, tinte), o si liberano durante la lavorazione (solventi, nebbie). In particolare, durante le attività di applicazione con tecniche a spruzzo si disperdono particelle di prodotto in quantità rilevanti (diametro medio variabile in funzione della tecnica impiegata), mentre le fasi di asciugatura diventano di particolare interesse in presenza di solventi e diluenti.

Da non trascurare poi l’esposizione che può avvenire anche in occasione delle operazioni di assistenza tecnica e manutenzione delle attrezzature. È necessario un accurato “processo valutativo dei rischi da esse derivati sia sotto l’aspetto della sicurezza sia sotto quello della salute” vista l'attuale variabilità estrema delle materie prime nel ciclo produttivo.

La tipologia e l’entità del rischio legato alle sostanze chimiche dipende soprattutto dal tipo di attività di lavorazione che si prende in considerazione. Bisogna poi tener conto non solo delle sostanze utilizzate come ingredienti, ma anche delle possibili interazioni tra di esse e le sostanze che sono state utilizzate come additivi, che costituiscono parte integrante del prodotto verniciante o che sono state aggiunte prima dell’applicazione.

Anche la movimentazione del pezzo può comportare necessità di contatto cutaneo ripetuto. Tra l’altro buona parte dei composti organici può essere assorbita in quantità non trascurabili attraverso la cute, portando ad effetti sistemici. Una particolare attenzione deve essere poi rivolta anche verso la accertata cancerogenicità di alcuni ingredienti ed in particolare di alcuni pigmenti a base metallica, tra cui spiccano composti del cromo esavalente (cromato di bario, cromato di stronzio, giallo di piombo solfocromato, piombo cromato molibdato rosso) con accertata cancerogenicità verso il polmone.

Dal punto di vista tossicologico, nella valutazione del rischio da agenti chimici devono essere tenuti in considerazione anche le possibili interazioni con le sostanze aggiunte durante i processi lavorativi. Il documento indica che, anche in relazione alle disposizioni specifiche contenute nel Titolo IX “Sostanze pericolose” del Decreto legislativo 81/2008, è evidente che “nelle attività di verniciatura è previsto l’utilizzo di sostanze o preparati attualmente classificati come cancerogeni o pericolosi per l’uomo”.

In una buona parte dei casi è tecnicamente possibile la sostituzione di tali materie prime nel ciclo produttivo con altre meno pericolose (es. pimenti organici con medesimo effetto ottico rispetto a quelli a base cromati).

Tabella riassuntiva delle vernici

Tipo di Vernice	Composizione	Caratteristiche	Usi
Vernici Grasse	Oli essiccanti, resine, bitumi	Più o meno polimerizzate, soluzioni colloidali	Pigmenti colorati, flatting
Vernici all'Alcool	Resine in alcool, plastificanti, coloranti	Solubili in alcool	Non specificato
Vernici alla Cellulosa	Nitrocellulosa, acetilcellulosa, solventi	Con resine e plastificanti	Non specificato
Vernici Sintetiche	Resine sintetiche in solventi	Costo elevato, applicazioni limitate	Prodotti speciali
Vernici Pigmentate	Veicolo con pigmento insolubile	Dispersione fine	Vernici a smalto