Materiali utilizzati e metodi di applicazione

I prodotti disponibili per la realizzazione della segnaletica orizzontale stradale sono:

- le pitture a solvente e all’acqua - prodotti plastici applicabili a freddo

- prodotti plastici applicabili a caldo (termoplastici)

- prodotti stradali preformati e nastri (incollati, applicati a caldo, in rilievo o incassati).

- prodotti bicomponente

8. Modello di decadimento prestazionale della segnaletica orizzontale

70 - una parte di sostanze inorganiche o minerali costituita da pigmenti e da cariche. I pigmenti come ad esempio il biossido di titanio per il colore bianco servono per fornire la colorazione e contribuiscono alle resistenze meccanica, agli agenti atmosferici,alla corrosione, all’abrasione e a conferire l’antiscivolosità al segnale. Le cariche (carbonato di calcio, carbonato di magnesio, talco ecc.) invece regolano, i particolare nel caso delle pitture, i tempi di evaporazione dei solventi o dell’acqua e contrastano la risalita in superficie dei pigmenti.

- una parte inorganica aggiuntiva, importante per la funzionalità del prodotto una volta steso su strada. Per la visibilità notturna del segnale si possono introdurre microsfere di vetro, per aumentare l’aderenza invece dei granulati antiscivolo.

- una parte organica costituita da resine (legante o polimero) di tipo alchidiche, clorocaucciù, viniliche, fenoliche, acriliche, acriliche termoplastiche ecc. e solventi come cloruro di metilene, eptano, esano, tricloroetilene, acetone, ecc. Tale componente contribuisce alla facilità d’applicazione del prodotto andando a regolare la viscosità e la stesa sul supporto permettendo la formazione di un film omogeneo (escludendo i preformati) ed influenza l’essiccamento, la resistenza all’usura e all’adesione al supporto.

- una parte costituita da composti di natura chimica quali additivi che hanno il compito di correggere i difetti dei prodotti.

Le pitture

La formazione della pellicola e l’indurimento del film nelle pitture spartitraffico sono dovuti alla somma di due processi, uno di natura fisica ed una parte chimica. L’essiccamento ha inizio con l’evaporazione del solvente. Il fenomeno è evidente in quanto si ha una riduzione del volume e dello spessore dello strato steso. Questo costituisce la parte fisica del processo. Contemporaneamente si ha l’attivazione della fase di natura chimica con la formazione della pellicola che avviene, nel caso delle resine alchidiche, attraverso l’assorbimento dell’ossigeno atmosferico da parte degli oli siccativi presenti nel legante, che si appropriano dell’ossigeno per fissarlo nella struttura. Il processo d’indurimento, in genere molto lento, è accelerato con l’introduzione di una miscela costituita da solventi con differenti gradi di vaporabilità che permettono di ridurre i tempi del fenomeno.

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71 Le pitture che utilizzano come solvente l’acqua hanno il vantaggio di essere meno tossiche rispetto a quelle ottenute con le miscele di solventi utilizzati nei prodotti tradizionali ma per contro hanno tempi d’essiccazione più lunghi che si dilatano ulteriormente se è presente, durante la stesa, una forte umidità ambientale.

Una eccessiva umidità ambientale ostacola il processo in quanto la trasformazione in vapore dei solventi , originariamente allo stato liquido, avviene per assorbimento di calore e la superficie del prodotto verniciante tende a raffreddarsi. Gli altri fattori che principalmente influenzano negativamente il processo d’essiccazione in questo tipo di prodotti assieme all’umidità sono la bassa temperatura ambientale e l’assenza di ventilazione. I problemi si presentano quando la temperatura dello strato di pittura diventa minore di quella dell’aria. In tali condizioni si condensa sulla superficie della segnaletica un velo d’umidità che rallenta i fenomeni d’ossidazione e il relativo processo d’essiccamento del film.

L’aumento del tempo d’essiccamento oltre ai rischi di risalita del legante bituminoso del substrato, con la conseguente modificazione del colore del prodotto segnaletico, causa enormi disagi alla circolazione stradale.

Per tale motivo sono stati messi a punto dei prodotti che consentono l’apertura della strada al traffico immediatamente dopo la stesa e garantiscono una maggiore durata in servizio.[13]

Le microsfere di vetro

Come precedentemente accennato fanno parte delle pitture anche le microsfere di vetro che hanno la proprietà di consentire la visibilità notturna dei segnali orizzontali grazie alla retroriflessione. La retroriflessione è definita come il fenomeno fisico in cui la maggior parte della luce incidente è rinviata nella direzione di provenienza.

È importante distinguere la retroriflessione dalla riflessione diffusa e dalla riflessione speculare. Ad esempio, in ambito stradale se la pavimentazione viene colpita da un fascio di luce in condizioni climatiche ordinarie (asciutto) esso sarà rinviato in tutte le direzioni, dando luogo al fenomeno ottico definito riflessione diffusa. Se sulla superficie stradale è presente un velo d’acqua, la riflessione si presenterà nella forma speculare.

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72 Fig. 8.2.1: Esempio di riflessione diffusa [20]

Fig. 8.2.2: Esempio di retroriflettenza [20]

Per una buona retroriflessione è importante un corretto grado d’affondamento delle perline nel prodotto segnaletico. Esso deve essere compreso tra il 55 e il 60% del loro diametro. Un affondamento inferiore al 50% rende eccessivamente alta la possibilità che le microsfere vengano asportate dai veicoli in transito, mentre un affondamento superiore al 60 % limita il fenomeno, che è comunque compromesso quando l’affondamento supera l’85%. Il fenomeno è spiegato mediante l’osservazione che la superficie che consente la retroriflessione è limitata alla parte immersa nell’interfaccia tra vetro e prodotto che circonda la parte emisferica affondata della perlina che ha la funzione di superficie riflettente, così come in un normale specchio è possibile la

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73 riflessione dell’immagine grazie alla faccia posteriore del vetro opacizzata attraverso un processo di metallizzazione. Nel caso dei prodotti segnaletici, la qualità e la quantità del pigmento nobile presente (biossido di titanio) condiziona la resa della retroriflessione. [13]

Fig. 8.2.3: Percorso della luce in una sfera di vetro [20]

I principali fattori che influenzano l’affondamento delle sfere di vetro nei prodotti segnaletici sono:

- le modalità di stesa. Possiamo trovare pitture con sfere premiscelate oppure vengono postspruzzate quindi stese a gravità, a depressione o a pressione con aria compressa. Nel contesto italiano, la maggior parte delle pitture utilizzate dagli enti gestori delle strade sono del tipo premiscelato.

- la granulometria delle sfere;

- la viscosità del prodotto in cui sono immerse;

- i fenomeni di tensione superficiale che si innescano tra la superficie della sfera e il prodotto segnaletico, specialmente nei casi in cui le sfere hanno subito trattamenti per aumentarne l’aderenza e per impedirne l’affondamento.

Altri fattori che influenzano la visibilità e la durata della segnaletica sono la granulometria e il dosaggio delle perline. In caso di perline con piccolo diametro o comunque con dimensioni inferiori allo spessore medio del prodotto steso le sfere tenderanno ad essere inglobate nella massa dal legante e ad essere, almeno in una prima fase della vita del segnale, totalmente invisibili. Si ha una retroriflessione debole (< 90 mcd /lux/m2) in fase d’applicazione iniziale anche nei casi di sovradosaggio. L’uso di sfere più grandi consente una retroriflessione di partenza maggiori ma la presenza di

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74 perline con affondamenti modesti riduce progressivamente la visibilità del segnale in quanto i pneumatici delle auto asporteranno progressivamente i dispositivi ottici.

L’evoluzione che ci si può attendere nei due casi è il seguente:

- la retroriflessione debole in fase iniziale aumenta lentamente e poi diminuisce rapidamente;

- la retroriflessione forte in fase iniziale aumenta velocemente e poi diminuisce rapidamente.

Il problema principale di riuscire a mantenere una retroriflessione elevata per un lungo tempo. Per aumentare la durabilità della segnaletica si possono impiegare nuovi prodotti come le perline con la superficie trattata per migliorare il legame tra la sfera di vetro e la massa del segnale e contemporaneamente utilizzare sistemi per controllarne e programmarne il grado d’affondamento.[13]

La segnaletica sul quale sono state effettuate le prove in sito per definire il modello di decadimento prestazionale è realizzata tramite una pittura spartitraffico alchidica a solvente di colore bianco rifrangente cioè con microsfere di vetro premiscelate. Tale pittura è prodotta da ITALVERNICI s.r.l. una azienda specializzata nella produzioni di tali prodotti. La pittura in questione è a base di resine alchidiche modificate con gomme naturali plastificate che conferiscono al prodotto alta resistenza agli agenti atmosferici e alla abrasione. La buona elasticità garantisce adesione perfetta al manto bituminoso.

Le caratteristiche tecniche della pittura e delle misrosfere sono le seguenti:

Fig. 8.2.4: Caratteristiche tecniche della pittura testata e delle microsfere [5]

Per quanto riguarda le modalità di applicazione si deve utilizzare una macchina traccialinee normale. La superficie di applicazione deve essere pulita ed asciutta. Il prodotto non va applicato in caso di condizioni sfavorevoli cioè in presenza di nebbia, in caso di imminente pioggia, con una temperatura al di sotto di 5°C e valori di umidità

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75 relativa (U.R.) superiori all'80%. Inoltre si può applicare il prodotto solo se la temperatura è di almeno 3°C superiore al punto di rugiada. Il mancato rispetto di queste condizioni causa un grave ritardo nell'essiccazione e può compromettere seriamente le qualità prestazionali della pittura.

È consigliato realizzare uno spessore del segnale di 400 – 500 micron. La strada può essere riaperta al traffico dopo 20 minuti circa in caso di temperatura compresa tra +15°C e + 30°C e di U.R. < 70%.

Macchine per la stesa

Per quanto riguarda la macchina per la stesa della pittura sulla superficie stradale ne esistono di due tipi, uno ad aria compressa detto airspray ed il sistema airless che invece non impiega il processo di nebulizzazione dell’aria.

Nel sistema ad aria compressa la vernice finemente nebulizzata viene spruzzata sulla superficie stradale andando a realizzare uno strato sottile e liscio. Lo svantaggio sta nel fatto che il flusso dell'aria causa una significativa dispersione di vernice. Questo produce marcature con margini non perfettamente definiti. Uno dei principali vantaggi di tale sistema consiste nel fatto che essendo gli ugelli di dimensioni relativamente elevate rispetto a quelli dei sistemi airless risulta meno soggetto all’intasamento delle aperture delle pistole.

Il sistema airless funziona attraverso una pompa a membrana che viene utilizzata per la verniciatura ad alta pressione senza l’ausilio di aria. Con tale sistema si ottengono linee ben marcate e pulite. Questo metodo può applicare vernici ad alta viscosità e applicare strati relativamente spessi in un unico passaggio.

Entrambi i sistemi possono essere istallati sia su complessi modelli quattro ruote che sui più semplici modelli di piccole dimensioni.

La macchina traccialinee utilizzata per la realizzazione della segnaletica orizzontale da noi testata è la L90IETP della CMC una azienda che dal 1980 produce macchine traccialinee. Essa è di tipo airspray con motore da 16 HP bicilindrico, raffreddato ad aria forzata e insonorizzato, con avviamento elettrico ed alternatore per ricarica batteria. In caso di emergenza, la messa in moto è comunque assicurata da un avviamento a strappo auto avvolgente. La trazione oleodinamica con motoriduttori calettati direttamente sulle ruote posteriori alimentati da una pompa a pistoni a portata variabile consente di mantenere una velocità costante anche su forti pendenze senza

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76 l’ausilio dei freni. Il mantenimento di una velocità costante è indispensabile per poter salvaguardare l’omogeneità finale della striscia.

Le dimensioni della macchina sono190x70x150h centimetri per un peso a vuoto di 350 Kg.

La macchina è dotata di un compressore da 809 litri al minuto c.ca bicilindrico bistadio che garantisce una perfetta polverizzazione e distribuzione della vernice. E’ dotato di una valvola limitatrice che ne regola automaticamente la portata d’ aria .

Il serbatoio della vernice è in acciaio inox con capacità di 90 litri collaudato a 8 bar.

La pistola da cui fuoriesce la pittura ha l’apertura interna pneumatica ed è utilizzabile con vernici normali o rifrangenti per strisce da cm. 10 a cm. 20 e può essere utilizzata con gruppo dischi di marcaggio o con dispositivo a cannocchiale.

La ruota anteriore è sterzante ma può essere bloccata per l’uso su strade prevalentemente rettilinee o sbloccata in modo da eseguire curve molto strette, ridurre lo sforzo fisico dell’operatore e facilitarne qualsiasi manovra. Grazie ad un dispositivo elettronico di tratteggio a 3 cifre è possibile programmare l’esecuzione delle strisce discontinua da 0,10 a 99,90 metri consentendo l’esecuzione di strisce in automatico e semiautomatico. [5]

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77 Fig. 8.2.6: Squadra di operai di AVR durante la stesa della pittura [5]

Prodotti plastici

Come visto in precedenza esistono principalmente due tipi prodotti plastici, quelli applicabili a freddo ed i termoplastici applicati invece a caldo.

I prodotti plastici a freddo hanno un aspetto simile alle pitture ma sono diversi nel comportamento. Solitamente sono costituiti da due componenti: una base e un indurente. L’indurente svolge la funzione di catalizzatore del processo di polimerizzazione del composto liberando calore nell’ambiente circostante e può presentarsi sia allo stato liquido che in polvere. L’indurimento del film avviene in assenza di solventi ed è quasi immediato.

Anche in questo caso la presenza di una forte umidità può ridurre i tempi d’essiccamento dello strato steso. Nei prodotti plastici a freddo lo spessore della striscia è compresa tra 1 e 3 mm. [13]

I prodotti termoplastici sono costituiti da pigmenti, cariche, perline e materiale legante. La segnaletica in questo caso può essere applicata con tre metodi:

- colata - a spruzzo

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78 -ad estrusione

l’applicazione a spruzzo consente di ottenere degli strati tra 1 e 2 mm ad una velocità media di 20 km/h;

con l’applicazione per colatura e ad estrusione si hanno spessori maggiori, tra i 2 e i 3 mm, e una velocità media di applicazione di 5 km/h.

Nel termo-colato, rispetto al termo-spruzzato si ha una maggiore presenza di pigmenti e cariche e una minore percentuale di legante, inoltre la tecnica presenta l’inconveniente di richiedere una gran quantità di prodotto e presenta problema che nei casi di pavimentazioni aperte si può andare ad ostruire il sistema drenante e quindi impedire il regolare deflusso trasversale dell’acqua. Questo ultimo problema è risolto utilizzando la metodologia di applicazione ad estrusione.

Fig. 8.2.7: Segnaletica in termoplastico

spray [21].………

Fig. 8.2.8: Segnaletica in termoplastico Fig. 8.2.9: Segnaletica in termoplastico

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79 La temperatura d’applicazione è di fondamentale importanza per la buona riuscita della segnaletica orizzontale. La messa in opera avviene con temperature comprese tra i 150 e i 220 °C a secondo il tipo di resine utilizzate. Una temperatura troppo alta rischia di bruciare il prodotto mentre una temperatura troppo bassa compromette l’adesione del prodotto al substrato.

Molti enti gestori, in particolare quelli che amministrano autostrade o strade extraurbane di primaria importanza caratterizzate da un alto valore dei flussi, stanno sempre più spesso scegliendo proprio i prodotti termoplastici per la segnaletica orizzontale. Tale scelta, nonostante richieda un iniziale investimento maggiore, è legata alla superiore durabilità e ai risparmi a lungo termine che si ottengono rispetto alle tradizionali pitture. Applicata a regola d’arte infatti la striscia in materiale termoplastico costituisce la tecnica segnaletica più eccellente e duratura.

. Le pitture non resistono generalmente oltre i 6 mesi mentre i segnali in termoplastico durano tra i 2 e 3 anni. Tale valore è però soggetto a variazioni a seconda del numero dei passaggi degli pneumatici.

I due materiali hanno un comportamento totalmente differente. Tutte le componenti del termoplastico incluse le microsfere sono infatti perfettamente miscelate in tutto lo spessore della segnaletica. I veicoli con il passaggio dei pneumatici consumano il segnale e fanno emergere in superficie le microsfere presenti al suo interno. Questo comporta che la retroriflessione resta più o meno costante per tutta la vita del prodotto o che almeno presenta un calo molto graduale. Per le pitture invece il passaggio di veicoli causa l’esportazione delle microsfere e quindi un progressivo calo della retroriflessione. [21]

Dal punto di vista della sicurezza il termoplastico è vantaggioso in quanto essendo un materiale che garantisce una lunga durata del tempo non necessità, diversamente dalle pitture spartitraffico, di ripetuti ripassi. Questo comporta meno cantieri, meno disagi del traffico e meno pericoli per chi esegue i lavori.

Dal punto di vista ambientale nel momento dell'applicazione il prodotto termoplastico emana sostanze tossiche come del resto anche le pitture a solvente. Non presentano invece questo inconveniente le pitture ad acqua. Per le pitture si deve prestare attenzione al discorso dei rifiuti, in particolare per ciò che riguarda lo smaltimento delle latte sporche di vernice. Isacchetti in cui il termoplastico è contenuto

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80 viene invece sciolto insieme al termoplastico stesso, per cui non si avrà il problema dello smaltimento rifiuti.

I prodotti plastici a freddo e quelli a caldo hanno la caratteristica che lo spessore dello strato steso iniziale e lo spessore dello strato risultante una volta che il prodotto si è essiccato coincidono mentre nelle pitture lo spessore del film secco standard può essere due volte inferiore al film bagnato.[13]

Infine per la stesa del termoplastico sono in genere necessari grossi macchinari mentre l’applicazione delle pitture non comporta particolari problemi e richiede il lavoro di una squadra di poche persone (tre o quattro), con l'utilizzo di apparecchiature economiche e semplici.

In alternativa all’uso di complesse apparecchiature per la stesa del termoplastico e con l’obiettivo di ridurre i tempi d’esecuzione i produttori di segnaletica per la delineazione orizzontale, hanno messo a disposizione degli enti gestori i nastri stradali preformati o bande prefabbricate.

Tali nastri sono realizzati con materiali analoghi a quelli utilizzati per i termoplastici e la composizione in peso è simile. Il vantaggio di questo sistema sta nella semplicità della posa in opera, la velocità d’applicazione e l’alta durabilità.

Normalmente i prodotti termoplastici preformati sono usati per realizzare gli elementi della segnaletica puntuale come passaggi pedonali, lettere, simboli, frecce in ambito urbano. L’impiego dei nastri preformati da incasso si sta però diffondendo anche per la segnaletica in campo autostradale.

Le soluzioni applicative disponibili per quanto riguarda i nastri sono:

- colle monocomponenti o a due componenti,

- nastri bituminosi da applicare a caldo (sistema a fusione)

- nastri preformati da incassare in fase di realizzazione del manto d’usura della pavimentazione stradale.

I nastri si dividono in permanenti e temporanei. La differenza sta nello spessore, quelli permanenti hanno uno spessore medio di 2 mm mentre i temporanei hanno spessore inferiore a 1,5 mm. Entrambi sono composti da uno strato pigmentato con legante e perline, applicato ad un sottile nastro calandrato costituito di polimeri e

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81 cariche minerali con un sottile rivestimento autoadesivo. Nei prodotti temporanei, incluso nello strato adesivo, è presente un tessuto reticolato che permette una facile rimozione in fase di chiusura del cantiere.

Per la posa in opera dei segnali preformati, bisogna valutare attentamente lo stato della superficie della pavimentazione stradale, la sua macrorugosità e, in particolare, la tenuta del legante bituminoso superficiale ed applicare in prodotto su superficie asciutta. Una altro vantaggio di questo sistema è che la produzione in fabbrica consente di controllare tutti i parametri che influenzano la resa fotometrica dei dispositivi ottici che rendono possibile la visibilità notturna del segnale. Di conseguenza il livello di retroriflessione delle microsfere di vetro presenti sui prodotti preformati è superiore a quello riscontrabile sugli altri prodotti segnaletici per la delineazione orizzontale. [13]