L’industria del CASE sta crescendo grazie anche a materiali e processi innovativi. Il settore delle tecnologie analitiche sta lavorando in parallelo per fornire loro le capacità di analisi avanzate di cui hanno bisogno per prosperare.
La categoria di specialità chimiche denominata CASE – rivestimenti (C), adesivi (A), sigillanti (S), elastomeri (E) – sono materiali essenziali per la produzione di prodotti industriali e di consumo. I CASE si distinguono per proprietà funzionali avanzate, come protezione, resistenza e durabilità e supportano un’ampia gamma di settori, tra cui quello medico, elettronico, edile, automobilistico, aerospaziale, marino, dell’imballaggio, delle energie rinnovabili come il solare e l’eolico e innumerevoli altri.
Tra il 2019 e il 2021, il mercato annuale combinato dei settori CASE è stato di circa 267 miliardi di dollari. Questo volume sbalorditivo è stato guidato dai rivestimenti, seguiti dagli elastomeri, gli adesivi e i sigillanti. 1,2,3
Le formulazioni e le varietà di prodotti chimici CASE sono pressoché infinite, grazie ad innovazioni costanti nei prodotti e nei processi tese a soddisfare le mutevoli esigenze dei clienti.
I rivestimenti sono fondamentali per molti settori industriali, in quanto assicurano proprietà protettive, funzionali, elevate prestazioni o anche caratteristiche decorative a quasi tutto ciò che utilizziamo.
L’industria dei rivestimenti è molto innovativa e competitiva: i produttori creano continuamente formulazioni nuove e migliorate per soddisfare le esigenze degli innumerevoli settori di utilizzo finale. Alcune delle principali tendenze della tecnologia dei rivestimenti sono i rivestimenti antimicrobici, i nanorivestimenti e i progressi in materia di sostenibilità.
Anche il mercato degli adesivi presenta una vivace innovazione. Le diverse forme fisiche degli adesivi comprendono paste, liquidi, pellicole e pellet. Ulteriori variazioni riguardano le forme chimiche e la classificazione come hot melt, termoindurente, sensibile alla pressione o a contatto.
Questa diversità di tipi di adesivo richiede formulazioni e specifiche con prestazioni diverse.
Tra le tendenze del settore degli adesivi si evidenzia una crescita del segmento degli imballaggi per soddisfare la crescente domanda di ecommerce e l’emergere di una domanda di adesivi a base biologica per soddisfare gli obiettivi di sostenibilità e i requisiti normativi.
I sigillanti sono indispensabili in molti settori per impedire il passaggio di gas o liquidi all’interno, all’esterno o attraverso un materiale, creando guarnizioni “ermetiche” o “impermeabili”. I sigillanti fisicamente reattivi, non reattivi e chimicamente reattivi possono anche fornire isolamento termico e acustico, possedere proprietà elettriche ed essere utilizzati per semplici operazioni di lisciatura o riempimento.
Il segmento dell’edilizia e delle costruzioni ne assorbe i maggiori consumi; si evidenzia inoltre una crescita nel settore delle energie rinnovabili, ad esempio nella produzione di pannelli solari, e della domanda di sigillanti a base biologica.
Gli elastomeri sono un sottoinsieme di polimeri che possiedono proprietà incredibilmente versatili: elevata durabilità, forza, duttilità, elevata stabilità termica, grande resistenza chimica, elevata resistenza alla trazione, basso ritiro, elevata flessibilità, peso ridotto, buona stampabilità ed elevata qualità superficiale. Queste proprietà consentono di utilizzare gli elastomeri in un numero infinito di funzioni e settori, tra i quali spiccano: l’industria automobilistica, quella dei dispositivi medici e delle costruzioni. Si assiste inoltre ad un aumento della domanda di elastomeri riciclati e a base biologica.
I cambiamenti delle normative ambientali, le crescenti aspettative di maggiore sostenibilità e la richiesta di prestazioni più elevate, il tutto a costi inferiori, sono i principali driver di questo settore. Al contempo le sfide in questo scenario sono numerose.
Una delle recenti sfide (2022) è stata l’interruzione della catena di approvvigionamento globale a causa della pandemia. Per i produttori CASE, il primo problema è stato l’incertezza di poter ottenere le materie prime su cui si basano le formulazioni specifiche cercando fonti alternative e allo stesso tempo adattando le formulazioni stesse.
Quando accade una situazione simile, è imperativo che ogni nuovo materiale venga testato a fondo per assicurarsi che soddisfi la composizione, la purezza e le proprietà chimico-fisiche richieste per la formulazione del prodotto. Se il materiale è ritenuto accettabile, è necessario condurre un controllo di qualità e completare le analisi dei campioni sugli step intermedi del processo e sul prodotto finale.
Durante le operazioni di routine e di adeguamento, i produttori di CASE hanno bisogno di un programma analitico solido e affidabile; i loro team di ricerca e sviluppo hanno bisogno di capacità analitiche per valutare le materie prime e le nuove formulazioni, testare i nuovi prodotti per verificarne l’aderenza ai criteri di utilizzo finale e realizzare il reverse engineering di un materiale per migliorare il prodotto o analizzare la concorrenza.
Le tecnologie di analisi chimica e di verifica delle proprietà fisiche sono numerose. PerkinElmer è un’azienda leader a livello mondiale con oltre 80 anni di esperienza nell’offrire ai propri clienti soluzioni tecnologiche, innovazione e know-how per favorire e accelerare i risultati scientifici.
Tra le tecnologie di analisi chimica più comunemente adottate includiamo:
- Le tecniche spettroscopiche, come la spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FTIR) o la spettroscopia Raman, utilizzate per determinare l’impronta chimica di un materiale. Nella nota applicativa “Confirmation of the Presence of Styrene Butadiene Resin (SBR) Polymer in Drywall Primer Applications” potete approfondire come l’FT-IR viene utilizzato per verificare la conformità ai codici energetici statali.
- La gascromatografia (GC), la cromatografia ionica (IC), la cromatografia liquida (LC) e la cromatografia a permeazione di gel (GPC) sono utilizzate per l’identificazione dei contaminanti, l’analisi dei solventi residui e la caratterizzazione dei COV.
- La GC e la LC sono spesso sillabate con la spettrometria di massa (GC-MS, LC-MS) per fornire il rilevamento, l’identificazione e la quantificazione robusta e altamente sensibile dei componenti chimici.
- L’analisi dello spazio di testa (HS) viene utilizzata con la GC-MS per quantificare i COV emessi da un materiale.
Le note applicative “Evaluation of Epoxy Quality by Determination of VOCs” and “Determination of VOCs in Wallpapers Using ATD-GCMS” forniscono un’ampia panoramica degli utilizzi della GC-MS nei test QA di rivestimenti e adesivi. - La spettroscopia di emissione ottica al plasma accoppiato induttivamente (ICP-OES), ICP-MS e la fluorescenza a raggi X (XRF) sono utilizzato per identificare e quantificare i metalli potenzialmente dannosi, soprattutto nei materiali utilizzati nei giocattoli per bambini.
Per approfondimenti sul tema si rinvia alla nota applicativa “Speciation of Hexavalent Chromium in Children’s Toys”
Le tecnologie più diffuse e versatili per la verifica delle proprietà fisiche e gli esempi del loro utilizzo includono:
- L’analisi termo-gravimetrica (TGA) e la calorimetria differenziale a scansione (DSC) sono utilizzate per determinare il punto di fusione, la temperatura di transizione e il contenuto liquido/solido.
- L’analisi meccanica dinamica (DMA) viene utilizzata per studiare la rigidità di un materiale in funzione della temperatura, dell’umidità, dei mezzi di dissoluzione o della frequenza.
Le note applicative “Mechanical Properties of Films and Coatings” e “Effect of Saline on Epoxy Resin Paint Run in Tension Geometry” danno una visione pratica di quest’ultimo punto. - La microscopia ottica ed elettronica viene utilizzata per identificare i componenti solidi, misurare le dimensioni e la distribuzione delle particelle e misurare lo spessore dello strato.
- La microscopia elettronica a scansione (SEM), la microscopia ottica digitale e la microscopia confocale a scansione laser sono utilizzate per valutare le caratteristiche della superficie del rivestimento, come spessore, densità, durezza e resistenza ai graffi.
- La spettrometria ultravioletta-visibile-vicino infrarosso (UV/Vis/NIR) è utilizzata per misurare la quantità di luce trasmessa o riflessa dalle vetrate.
Per approfondimenti si rinvia alla nota applicativa “Material Characterization Analyzers for Building Glass Measurements”
In definitiva emerge come la scelta di un partner solido e in grado di fornire le giuste capacità di analisi sia cruciale anche nell’industria del CASE per continuare a restare competitivi.
Fonti
- Mordor Intelligence. 2022. Paints and Coatings Market – Growth, Trends, COVID-19 Impact, and Forecasts (2022 – 2027).
- Statista. 2022. Global market value of adhesives and sealants, 2019 and 2026.
- Grand View Research. 2020. Elastomers Market Size, Share, and Trends Analysis Report.
