Progettazione di prodotti vernicianti innovativi con paste coloranti NIR-riflettenti per un miglior efficientamento energetico

Abstract

La tesi, svolta presso il laboratorio di Ricerca e Sviluppo dell’azienda Boero Bartolomeo Spa a Rivalta Scrivia, ha avuto come obiettivo lo sviluppo e l’analisi di prodotti vernicianti contenenti paste coloranti ad alta riflettanza nel vicino infrarosso, come soluzione per la riduzione dei consumi energetici legati alla climatizzazione degli ambienti. In ambito edilizio è stato formulato un rivestimento stirolo acrilico-silossanico (granulometria 1,5 mm), tinteggiato con una pasta colorante nera standard e una nera ad alta riflettanza NIR, successivamente applicato come finitura su sistemi di isolamento termico a cappotto. Le tinte sono state caratterizzate mediante spettrofotometria visibile e UV-Vis-NIR per verificare l’equivalenza cromatica e determinare la riflettanza solare totale (TSR). Sono state inoltre valutate la compatibilità formulativa, la resistenza all’invecchiamento accelerato e le prestazioni termiche, monitorate tramite termocamera per la superficie e sonde per l’interno, in condizioni di esposizione esterna. In ambito navale, uno smalto poliuretanico nero della concorrenza con dichiarate proprietà riflettenti nel NIR è stato confrontato con uno smalto poliuretanico nero convenzionale Boero. Le analisi hanno evidenziato come il prodotto concorrente risultasse NIR-trasparente, quindi dipendente dalla colorazione del fondo. I risultati ottenuti in entrambi i casi dimostrano che i sistemi ad alta riflettanza NIR incrementano la riflessione solare e riducono il surriscaldamento superficiale, contribuendo alla durabilità dei rivestimenti e al miglioramento dell’efficienza energetica complessiva.

The thesis, conducted at the Boero Bartolomeo Spa Research and Development laboratory in Rivalta Scrivia, aimed to develop and analyze paint products containing high reflectance near-infrared color pastes as a solution for reducing energy consumption related to air conditioning. In the construction sector, an acrylic-siloxane styrene coating (1.5 mm grain size) was formulated, tinted with a standard black color paste and a black color paste with high near-infrared reflectance, and then applied as a finish on thermal insulation composite systems. The colors were characterized by visible and UV-Vis-NIR spectrophotometry to verify color equivalence and determin Total Solar Reflectance (TSR). Formulation compatibility, resistance to accelerated aging, and thermal performance were also evaluated, monitored using a thermal imaging camera for the surface and internal probes, under outdoor exposure conditions. In the marine sector, a competitor’s black polyurethane enamel with claimed NIR-reflective properties was compared to a conventional Boero black polyurethane enamel. The analyses showed that the competitor’s product was NIR-transparent and therefore dependent on the basecoat color. The results obtained in both cases demonstrate that high NIR reflectance systems increase solar reflectance and reduce surface overheating, contributing to coating durability and improving overall energy efficiency.