Applicazione dei formulati sui provini di TGN Per test di laboratorio preliminari all’immersione

Come già chiarito in precedenza, la preparazione dei formulati ha previsto l’utilizzo di due diverse tipologie di binder: nanosilice (NanoEstel®) e cera silossanica (Wacker W23®). La necessità di utilizzare due diversi binder è dettata dal fatto che l’applicazione dei prodotti deve avvenire anche in situ e non solo in ambiente subaereo. Ciò è evidente per tutte le strutture sommerse amovibili, quali, ad esempio, pavimentazioni, mosaici, murature od elementi architettonici portanti.

I formulati realizzati adoperando nanosilice sono stati utilizzati per i trattamenti effettuati in laboratorio, mentre quelli preparati con la cera silossanica, hanno consentito anche la loro applicazione direttamente in mare. Per entrambe le tipologie di prodotti, l’applicazione finale è avvenuta sulle lastre di TGN.

Le lastre trattate con i prodotti aventi come binder la nanosilice, a seguito del trattamento in laboratorio, sono state poste in ambiente marino accanto a quelle ivi trattate con la

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161 cera, con lo scopo, in entrambe i casi, di monitorarne le prestazioni nel tempo, sia per

quel che concerne l’adesione alle superfici lapidee, sia per verificarne le effettive proprietà protettive/consolidanti ed antifouling.

Preventivamente all’immersione in mare dei materiali trattati, così come anche prima di compiere qualsivoglia trattamento in ambiente marino, è stato necessario sottoporre i materiali trattati ad alcuni test di laboratorio specifici, per verificarne le effettive proprietà. A tale scopo, contemporaneamente alle lastre è stata predisposta la realizzazione di un numero stabilito di provini, anch’essi di Tufo Giallo Napoletano, di dimensioni 5x5x2 cm sui quali applicare i medesimi trattamenti utilizzati per le lastre, alle medesime concentrazioni, ma da “sacrificare” per i test di laboratorio (Fig. 5.15). Le misure dei provini rispettano quelle indicate dalla maggior parte delle normative riguardanti i test di laboratorio.

La scelta del tipo di formulato da applicare in situ deriva dalla capacità o meno del prodotto di poter essere applicato direttamente in acqua, e di aderire al materiale senza disperdersi nel mezzo acquoso. Tale caratteristica, chiaramente, non è data dal principio antifouling, ma dal tipo di binder utilizzato. A tale scopo, sono state eseguite delle prove preliminari di applicazione dei formulati in laboratorio,su provini di TGN di dimensioni 5x5x2 cm, all’interno di apposite vasche riempite con acqua. L’esito delle prove ha dimostrato che i prodotti da

applicare a pennello (quelli aventi come binder il NanoEstel), tendono a disperdersi facilmente, viceversa i formulati dispersi in cera silossanica, applicati per sfregamento, aderiscono piuttosto bene alla superficie dei materiali, producendo una dispersione in acqua quasi nulla (Fig. 5.16).

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162

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Un ulteriore parametro da tenere in considerazione è quello della penetrazione dei prodotti nel materiale. Se si considera il trattamento in ambiente subaereo, è evidente come i formulati applicati a pennello, mostrino una buona capacità di penetrazione, diversamente dalla cera che forma un film superficiale. Dovendo pensare, viceversa, all’applicazione in situ, c’è da tener conto del fatto che i materiali lapidei in ambiente sottomarino sono completamente imbibiti di acqua e, di conseguenza, il parametro della porosità non ha lo stesso valore che in ambiente subaereo (i pori sono completamente riempiti di acqua). Per tale motivo, l’applicazione a pennello dei prodotti dispersi in nanoestel, in situ non è pensabile, poiché il formulato si disperderebbe nel mezzo acquoso e non penetrerebbe per nulla nei materiali. Diversamente la cera, che non sfrutta il parametro della porosità ed ha una dispersione in acqua quasi nulla, è facilmente applicabile anche in ambiente sottomarino. In Tab. 5.6 è riportata una sintesi delle proprietà filmogene dei due binder sia in ambiente subaereo che subacqueo.

163

Binder Proprietà filmogene in

ambiente subaereo

Proprietà filmogene in ambiente subacqueo

Nanosilice Il prodotto filma in poche ore, _{mostrando una buona adesione}

Il prodotto non polimerizza in ambiente umido, ed a contatto con acqua salata gelifica istantaneamente

Cera silossanica

Il prodotto filma in modo istantaneo

e aderisce in modo soddisfacente Il prodotto è applicabile in ambiente subacqueo con estrema facilità

dĂď͘ϱ͘ϲʹ^ŝŶƚĞƐŝĚĞůůĞƉƌŽƉƌŝĞƚăĨŝůŵŽŐĞŶĞŝŶĂƌŝĂĞĚŝŶĂĐƋƵĂĚĞŝĚƵĞďŝŶĚĞƌƵƚŝůŝnjnjĂƚŝ

Per ogni formulato, sia esso disperso in nanosilice sia in cera silossanica, sono state previste due differenti concentrazioni, alta e bassa, con lo scopo di garantire una sperimentazione quanto più attendibile possibile.

C’è da precisare che le differenti concentrazioni utilizzate, non riguardano i binder utilizzati ma i principi attivi in essi disciolti (Titanio, Zinco, Argento).

Per garantire la migliore correttezza dei risultati, per ogni prodotto da applicare, sono stati trattati 3 provini per l’alta concentrazione e 3 provini per la bassa concentrazione. La procedura è stata la medesima sia per i prodotti dispersi in nanosilice che per quelli aventi la cera come binder. In totale, quindi, sono stati utilizzati 60 provini (Tab. 5.7).

164 Binder:

nanosilice

TiO2 ZnO TiO2+Ag ZnO+Ag

TiO2dop. con

Ag

Alta

conc. Bassa conc. conc. Alta Bassa conc. conc. Alta Bassa conc. conc. Alta Bassa conc. conc. Alta Bassa conc.

n°3 n°3 n°3 n°3 n°3 n°3 n°3 n°3 n°3 n°3

Tot. 30 provini (dimensioni 5x5x2 cm)

Binder: cera silossanica

TiO2 ZnO TiO2+Ag ZnO+Ag TiO2dop. con Ag

Alta conc. Bassa conc. Alta conc. Bassa conc. Alta conc. Bassa conc. Alta conc. Bassa conc. Alta conc. Bassa conc. n°3 n°3 n°3 n°3 n°3 n°3 n°3 n°3 n°3 n°3

Tot. 30 provini (dimensioni 5x5x2 cm)

dĂď͘ϱ͘ϳʹdĂďĞůůĂƌŝĂƐƐƵŶƚŝǀĂĚĞůůĂƋƵĂŶƚŝƚăĚŝƉƌŽǀŝŶŝϱdžϱdžϱĐŵƵƚŝůŝnjnjĂƚŝƉĞƌŝƚĞƐƚĚŝůĂďŽƌĂƚŽƌŝŽ͕ƐƵĚĚŝǀŝƐŝƉĞƌ

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La quantità di prodotto applicata “a pennello”, ha seguito il principio dell’applicazione fino a completa imbibizione del materiale (anche detta “a rifiuto”). Tale

165 metodo, consiste nell’applicare tanto prodotto fino a che il materiale non sia più in grado

di assorbirne. Nel caso dei materiali tufacei, avendo alti valori di porosità, ciò porta all’utilizzo di una quantità elevata di prodotto. Tuttavia, la quantità esatta di prodotto applicato dipende non solo dalla tipologia di litotipo ma anche dalla maggiore o minore viscosità del formulato ivi applicato. In seguito all’applicazione i formulati richiedono un periodo di asciugatura, stabilito e verificato essere pari a 24/48 h. L’asciugatura è avvenuta a temperatura ambiente (20-25°C).

L’applicazione dei prodotti in cera, diversamente, è avvenuta per sfregamento, mediante una siringa che funge da applicatore, all’interno della quale è stato inserito il formulato disperso in cera, ancora caldo, prendendone la forma. Una miglioria a questo setup è stata apportata montando una spazzola in setole che ne migliora notevolmente l’applicabilità, soprattutto sulle superfici più scabrose (Fig. 5.17). In questo caso, non è necessario attendere periodi di asciugatura dei formulati applicati.

Come già discusso, la cera non penetra nel materiale, ma forma un film compatto sulla superficie, aderendovi e riempiendo i vuoti e le scabrosità superficiali (Fig. 5.18). Tale caratteristica è molto importante, essendo il tufo, un materiale caratterizzato dalla

166 presenza di numerosi vuoti superficiali e da una superficie irregolare; inoltre, dovendo

pensare di applicare i prodotti in cera su superfici piuttosto deteriorate, è fondamentale che il materiale applicato possa riuscire a riempire bene i vuoti e le discontinuità superficiali.

Per avere un’idea chiara dei formulati utilizzati sia nel trattamento dei provini in laboratorio, sia in seguito, sulle lastre, si riporta una tabella in cui è descritta in dettaglio la composizione di ogni singolo formulato, con le relative concentrazioni (Tab. 5.8).

Sigla Formulato Concentrazioni

ST-a TiO2 in SiO2 SiO2 (10%) + TiO2 (% m/mtot: 0,1)

ST-b TiO2 in SiO2 SiO2 (10%) + TiO2 (% m/mtot: 0,01)

SZ-a ZnO in SiO2 SiO2 (10%)+ZnO (% m/mtot: 0,1)

SZ-b ZnO in SiO2 SiO2 (10%)+ZnO(% m/mtot: 0,01)

STA-a TiO2+Ag in SiO2 SiO_TiO2 (10%)+

2 (% m/mtot: 0,1) + Ag (% m/mtot: 0,001)

STA-b TiO2+Ag in SiO2 SiO_TiO2(10%)+

2 (% m/mtot: 0,01) + Ag (% m/mtot: 0,0001) Substrato Cera &ŝŐ͘ϱ͘ϭϴʹZĂƉƉƌĞƐĞŶƚĂnjŝŽŶĞŐƌĂĨŝĐĂĚĞůůĂĚŝƐƚƌŝďƵnjŝŽŶĞĞĚĂĚĞƐŝŽŶĞĚĞůĨŝůŵĚŝĐĞƌĂƐŝůŽƐƐĂŶŝĐĂƐƵůůĂƐƵƉĞƌĨŝĐŝĞ ĚĞů ŵĂƚĞƌŝĂůĞ͘ >Ă ĐĞƌĂ ƌŝĞƐĐĞ Ă ƌŝĐŽƉƌŝƌĞ ůĂ ŵĂŐŐŝŽƌ ƉĂƌƚĞ ĚĞůůĞ ƐĐĂďƌŽƐŝƚă ƐƵƉĞƌĨŝĐŝĂůŝ͕ ĨŽƌŵĂŶĚŽ ƵŶ Ĩŝůŵ ĐŽŵƉĂƚƚŽĞĚĂĚĞƌĞŶƚĞ͘

167

SZA-a ZnO+Ag in SiO2 SiO_{ZnO (% m/m}2 (10%)+

tot: 0,1)+Ag (% m/mtot: 0,001)

SZA-b ZnO+Ag in SiO2 SiO_{ZnO (% m/m}2 (10%)+

tot: 0,01)+Ag (% m/mtot: 0,0001)

STAD-a TiO2 dopato con Ag in SiO2 SiO2 (10%)+TiO2dopato con Ag 1% (1 %)

STAD-b TiO2 dopato con Ag in SiO2 SiO2 (10%)+TiO2dopato con Ag 1% (0,1 %)

CT-a TiO2 in cera Cera (70%) + TiO2 (% m/mtot: 0,1)

CT-b TiO2 in cera Cera (70%) + TiO2 (% m/mtot: 0,01)

CZ-a ZnO in cera Cera (70%)+ZnO (% m/mtot: 0,1)

CZ-b ZnO in cera Cera (70%)+ZnO(% m/mtot: 0,01)

CTA-a TiO2+Ag in cera Cera (70%)+ _TiO

2 (% m/mtot: 0,1) + Ag (% m/mtot: 0,001)

CTA-b TiO2+Ag in cera Cera (70%)+ _TiO

2 (% m/mtot: 0,01) + Ag (% m/mtot: 0,0001)

CZA-a ZnO+Ag in cera Cera (70%)+ _{ZnO (% m/m}

tot: 0,1)+Ag (% m/mtot: 0,001)

CZA-b ZnO+Ag in cera Cera (70%)+ _{ZnO (% m/m}

tot: 0,01)+Ag (% m/mtot: 0,0001)

CTAD-a TiO2 dopato con Ag in cera Cera (70%)+TiO2dopato con Ag 1% (1 %)

CTAD-b TiO2 dopato con Ag in cera Cera (70%)+TiO2dopato con Ag 1% (0.1 %)

168