Nanotecnologie nelle nuove generazioni di trattamenti per pietre naturali e manufatti *


* A cura dell’Ing. Francesco Francini  della CIR – Chimica Italiana Restauri

Le molteplici azioni degradanti, sulle superfici naturali, provocate da alterazioni chimiche, fisiche o da microrganismi, possono causare sul materiale stesso una perdita di legante, tale da rendere la superficie debole, sfarinante e de coesa, con perdite di materiale nel tempo.

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De coesione del supporto senza presenza di sali De coesione del supporto con presenza di sali

In questo caso è necessario intervenire sul materiale attraverso tecniche specifiche, indicate nelle NorMal 20/85, che permettono di eseguire interventi conservativi nel pieno rispetto dei materiali lapidei e dei manufatti edili assorbenti.

La prima operazione da eseguire per un buon intervento di recupero del materiale lapideo è la pulizia di questo da tutti gli inquinanti presenti (smog, sali, biodeteriogeni, ecc).

La pulizia può essere eseguita attraverso l’utilizzo di tecniche chimiche come la detergenza, oppure attraverso tecniche fisiche come l’idro-sabbiatura o micro-sabbiatura.

Importante in questa fase di intervento è riuscire a mantenere la patina di invecchiamento del supporto, quindi eseguire una rimozione degli inquinanti in modo selettivo, senza alterare le caratteristiche fisiche e cromatiche del materiale.

Nel caso in cui le superfici siano soggette a risalita capillare ed i supporti risultino carichi di Sali al loro interno, è necessario intervenire in prima fase all’interruzione del fenomeno di risalita, con adeguati sistemi, e successivamente all’estrazione superficiale dei sali attraverso specifici estrattori in pasta, che permettono la riduzione sostanziale dei sali solubili contenuti all’interno del materiale.

Nel caso in cui il materiale si presenti con alterazioni fisiche, cioè quando alcuni fattori ambientali hanno esercitato azioni di tipo meccanico sulla struttura dei materiali, provocandone alterazioni tali da pregiudicare la compattezza del materiale stesso, è necessario eseguire un intervento di consolidamento corticale, che nel caso di materiali porosi ha lo scopo di interrompere l’avanzamento del degrado, restituendo alla pietra o al manufatto la perduta compattezza.

Negli  interventi  conservativi  dei  materiali  lapidei,  i  prodotti  utilizzati  per  il  trattamento consolidante devono riuscire a:

•              ricreare la continuità tra gli strati deteriorati ed il nucleo sano del materiale;

•              migliorare la resistenza agli sforzi meccanici applicati sia all’esterno sia all’interno della rete capillare;

•              garantire il riassorbimento degli sforzi tensionali causati da cicli termici

A questo scopo devono essere utilizzate molecole che formino intermedi il più vicini possibile al legante naturale della pietra.

I prodotti utilizzati possono essere consolidanti di natura organica o inorganica e presentano tra di loro differenze sostanziali, che riguardano sia l’idrorepellenza (garantita solo da quelli organici), sia l’affinità chimica con i materiali trattati.

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Per ridurre i rischi dell’intervento il prodotto consolidante deve rispondere ai seguenti requisiti:

•              Non deve subire processi di rapido invecchiamento

•              Buona resistenza alle condizione climatiche

•              Compatibile con le proprietà chimiche e fisiche della pietra

•              Deve avere un coefficiente  di dilatazione termica simile a quella del materiale

•              Deve garantire permeabilità al vapore

•              Non  deve provocare sottoprodotti dannosi

•              Non deve essere tossico

L’errore comune, che viene commesso negli interventi di consolidamento è quello di utilizzare molecole non idonee, che non riescono a penetrare a fondo ed agire su tutto lo spessore friabile della pietra, ma formano superficialmente uno strato duro,  molto  sensibile alle alterazioni, che anche in breve tempo si distaccherà

A tale scopo la CIR – Chimica Italiana Restauri, propone CONSOLIDA NANO un consolidante di nuova generazione “nano-tecnologico”, realizzato grazie ai progressi della ricerca scientifica, all’affinamento dei processi produttivi ed alla scoperta di processi di polimerizzazione molecolare in scala nanometrica.

CONSOLIDA NANO restauro 2_pagina-21

Per raggiungere tali traguardi, si è dovuto “modificare” il peso molecolare ed il diametro delle tradizionali particelle di silice, essi sono stati, infatti, ridotti oltre i limiti ottenibili con le tradizionali tecniche.

Attraverso strumentazioni tecnologicamente avanzate nel campo dei nano-materiali, si è potuto miniaturizzare ed alleggerire le particelle di silice e si è potuto “disperderle” in acqua in modo omogeneo, creando a tutti gli effetti una vera e propria soluzione acquosa, grazie anche all’impiego di un particolare sistema chimico di solubilizzazione, chiamato “sistema colloidale”.

Il sistema colloidale ha la capacità di conferire una parziale idrofilia alle particelle di silice, questa caratteristica, unita a valori di peso molecolare e di diametro particellare inferiori al normale, le rende chimicamente affini con il sistema acquoso e quindi, idro-disperdibili e solubilizzabili in acqua.

Le particelle di silice sono “racchiuse” intorno ad una rete di “code” idrofile, la “bolla” colloidale che si ottiene può essere schematizzata cosi;

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Una volta applicato il prodotto sul materiale da consolidare e man mano che la silice si separa dalla fase veicolante (acqua) che evapora, il sistema colloidale si rompe e la particella di silice viene “liberata”, divenendo così libera di legarsi al materiale per conferire nuova coesione e compattezza al supporto.

CONSOLIDA NANO risulta idoneo per qualsiasi tipo di pietra, sia a matrice prevalentemente calcarea, sia a matrice prevalentemente silicatica.

Grazie al diametro nanometrico medio delle sue particelle, circa 12 nm, CONSOLIDA NANO è in grado di penetrare in maniera estremamente  omogenea  ed  uniforme  all’interno  del  supporto,  garantendo  un’elevata penetrazione, tale da raggiungere il nucleo sano della pietra e permettere un efficace intervento consolidante.

Rispetto  al  generico  silicato  di etile, CONSOLIDA NANO esercita un’ottima azione consolidante anche su supporti a matrice calcarea, senza dover essere addizionato a silossani e può essere applicato anche su  supporti  umidi,  in  questo  caso, infatti, l’umidità interferisce minimamente sulla reazione che avviene all’interno della pietra, a differenza del silicato di etile per il quale l’umidità del materiale ha un ruolo primario nella reazione e nel caso di  presenza  elevata,  può compromettere l’esito del consolidamento.

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Vista al microscopio del sistema colloidale CONSOLIDA NANO Vista al microscopio di silice silanizzata

Grazie all’elevato quantitativo di principio attivo, contenuto all’interno di CONSOLIDA NANO, il prodotto riesce a depositare circa il 37% di gel di silice sul materiale, garantendo un elevato effetto consolidante e riuscendo così ad interrompere il fenomeno di de coesione e restituire compattezza alla pietra.

CONSOLIDA NANO, inoltre, a differenza dei comuni silicati alcalini (Sodio e Potassio), non produce sottoprodotti dannosi per il materiale, come efflorescenze biancastre e sali solubili, che risultano estremamente dannosi per la pietra.

Successivamente all’intervento di pulizia e consolidamento, è necessario proteggere i supporti dalle sostanze dannose, al fine di rallentare i processi di deterioramento attraverso specifici protettivi.

Con il trattamento finale protettivo, si conferisce alle superfici architettoniche assorbenti la capacità di impedire all’acqua ed agli agenti inquinati da essa veicolati, di penetrare in profondità e di esplicare la loro azione degradante.

Quest’ultimo passaggio permette di ridurre in maniera significativa tutti quei processi che porterebbero al degrado delle superfici architettoniche, dato che l’acqua influisce su tutti i tipi di alterazioni (chimica, fisica, biologica).

A questo scopo devono essere  utilizzate molecole che conferiscano al supporto caratteristiche idrorepellenza lasciandone  invariate le caratteristiche di traspirabilità e cromia, senza ovviamente arrecare danni allo stesso (inerzia chimica).

Tali molecole devono inoltre avere buone caratteristiche di penetrazione (impregnanti), durata e resistenza alle condizioni climatiche come indicato nelle specifiche NorMal.

La CIR Chimica propone un innovativo protettivo in soluzione acquosa denominato IDROSTOP NEW, basato su una soluzione tecnologica unica sul mercato, composta da una soluzione acquosa monocomponente di particolari resine silossaniche a basso peso molecolare, il cui diametro particellare è estremamente ridotto.

IDROSTOP NEW

Queste caratteristiche sono state ottenute mediante l’impiego di processi produttivi e macchinari di nuova generazione (nano tecnologie), particolarmente innovativi, in fase di sintetizzazione del principio attivo stesso, rendendo il prodotto assolutamente unico nel suo genere.

La totale assenza di solventi organici o alifatici in formulazione fa di IDROSTOP NEW un prodotto totalmente ecologico, non tossico, sicuro per l’uomo e per gli operatori oltre che per l’ambiente, inodore, non infiammabile e privo di simbologie ed etichettature/classificazioni di rischio.

La sua natura a base di derivati organici del silicio e priva di solventi organici lo rende un prodotto classificato “VOC zero”, cioè dalla totale assenza di emissioni di composti organici volatili nell’ambiente e nell’atmosfera.

Il diametro particellare particolarmente ridotto fa si che IDROSTOP NEW, rispetto ai generici protettivi in emulsione acquosa, garantisce una penetrazione maggiore sul supporto, mantenendo inalterate le caratteristiche cromatiche e di traspirabilità del supporto, rispettando tutte le caratteristiche indicate nelle specifiche NorMal.

IDROSTOP NEW è anche corredato da schede tecnico scientifiche che ne attestano le effettive proprietà redatte sulla base di prove di laboratorio fatte su indicazioni delle specifiche NorMal.

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Vista dell’effetto perlante di IDROSTOP NEW Grafico di assorbimento di acqua per immersione totale (Idrostop New – Non Trattato)

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