Page 26 - PITTURE E VERNICI EUROPEAN COATINGS Issue 3/May-June 2017

RAW MATERIALS
RESINS
RESINE
to have coatings with similar surface texture, but to have different mechanical stiffness of the coating layer.
The near-identical surface roughness parameters were confirned by the fact that all coatings showed very similar gloss values[7].
In order to obtain high resolution information on the top surface specifically, Atomic Force Microscopy (AFM) was used to measure the modulus variation[8] in the tested systems (Fig. 4); the AFM measurements demonstrate that the coating stiffness has been altered systematically and significantly within this series, PUD 5 being the stiffest.
In figure 5 we present finger coefficient of friction data for this coating series.
As expected, the measured finger CoF is observed to decrease with increasing stiffness of the coating. This is in agreement with the theoretical prediction that the lower-stiffness coatings should deform more and create a higher true area of contact at a given load, resulting in higher friction forces.
Qualitatively, the softer coatings were also described as having a “rubbery” feel, while the harder coatings are experienced as “smooth.” By controlling coating properties and thereby finger tribology, we are thus able to control the haptic properties of the coating.
QUANTIFYING FEEL: A HUMAN SENSORY PANEL AS ANALYTICAL INSTRUMENT
When describing our haptic perception in daily life, we often refer to concepts like “hard,” “soft,” “sticky,” “slippery,” “smooth” or “rough”.
However, these perceptual experiences do not map one-to-one onto physical properties of the surface; for example, changing the surface texture of molded plastic material can alter the reported perception of “softness” or “hardness” of the surface, even when the mechanical properties of the material are identical[6]
Moreover, it is difficult to use precise language to describe haptic perception, as there is no universal agreement on what, for example, “silky” feels like, or on how to judge which of two surfaces is “more silky”.
The quantification of sensory experience therefore requires the careful use of a sensory panel of human evaluators[9].
For that reason, DSM has set up a haptic sensory panel that is used as an analytical instrument as opposed to a qualitative instrument.
The goal of this panel will not be to rank coatings for their preference, but to score the coatings on various
PROPRIETÀ TATTILI: QUALE EFFETTO AL TATTO?
La percezione tattile è l’esito di un esperimento di tribologia compiuto sulla nostra pelle: muovendo il dito su una superficie, le forze e le vibrazioni generate in questo contatto per sfregamento vengono rilevate con varie tipologie di meccanorecettori neurali incorporati nella cute e i cui segnali sono trattati dal nostro cervello nell’esperienza sensoriale del “sentire”[2]. Le meccaniche del contatto e le forze di attrito fra la cute e la superficie giocano quindi un ruolo determinante nella percezione tattile[3]. Nel toccare, la rugosità superficiale di cute e superficie previene il contatto totale in tutta l’area interessata. In generale, una superficie più morbida si deforma più facilmente, determinando un’area di contatto più estesa e quindi un superiore attrito[4].
E’ stata messa a punto un’apparecchiatura per la misura dell’attrito del dito che ha consentito di studiare le forze di attrito generate sui materiali presi in considerazione durante l’esperienza tattile. Sulla scorta degli esempi forniti in letteratura[5,6], l’apparato strumentale è costituito da una cella di carico triassiale su cui può essere montata la superficie del campione di interesse.
Questa cella misura simultaneamente le forze perpendicolari e tangenziali esercitate sulla superficie, e questi dati possono essere utilizzati per calcolare il coefficiente di attrito (CoF), dividendo la forza tangenziale per la forza perpendicolare.
Per valutare i materiali, un operatore esperto fa scivolare il dito per tutto il campione montato (Fig. 3). Per ogni misura è usato materiale fresco così da evitare il passaggio dei lipidi del dito, in quanto questo altera il coefficiente di attrito se la stessa area viene toccata ripetutamente[5].
Un esempio di come i principi tribologici possono essere utilizzati per controllare la prestazione tattile è dato dai dati dell’attrito del dito che sono stati raccolti per una serie sistematica di cinque dispersioni poliuretaniche sperimentali, sviluppate per ottenere rivestimenti dotati di un effetto superficiale simile, ma per avere anche una rigidità meccanica differente dello strato di rivestimento. I parametri della rugosità superficiale quasi identici sono stati confermati dal fatto che tutti i rivestimenti presentavano valori di brillantezza molto simili fra loro[7]. Per ottenere informazioni relative all’alta risoluzione, in particolare sulla parte più esterna della superficie, è stata utilizzata la microscopia a forza atomica (AFM) così da misurare le variazioni di modulo[8] nei sistemi analizzati (Fig. 4); le misure AFM dimostrano che la rigidità del rivestimento in questa serie è stata alterata sistematicamente e in modo significativo, con le PUD 5 volte più rigide.
MATERIE PRIME
22 Pitture e Vernici - European Coatings - Formulation 3 / 2017