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53.1 Nuovi prodotti: Studi di efficacia e stabilità - Nano Silo W

Gli ultimi avanzamenti nel settore delle nanotecnologie permettono di innestare sulla superficie delle nanoparticelle di silice (nanosilici), degli spezzoni di molecole che ne modificano le proprietà; parliamo allora di nanosilici funzionalizzate, che reagiscono con i gruppi idrossili presenti sulle superfici lapidee, formando dei legami covalenti, molto stabili.

Innestando spezzoni di catene silossaniche si ottengono proprietà idrofobiche.
Per la scelta di una silice funzionalizzata fu avviato agli inizi del 2019 uno studio preliminare mirato a valutare quattro prodotti presenti sul mercato, mettendoli a confronto con il classico protettivo polimetilsilossanico disperso in acqua, Silo 112, e i risultati sono stati presentati nel Bollettino CTS n°51 (Il nano che protegge).
Sono stati quindi condotti, nel corso del 2020, altri studi su diverse tipologie di pietra, effettuando invecchiamenti accelerati al fine di valutare l’efficacia e la stabilità nel tempo di Nano Silo W.

Pietra (tipologia) Tipo di invecchiamento Laboratorio Riferimento Bibliografico
Sperone
(tufacea)
Solar box (1000 ore) Università della Tuscia
ENEA
Università
La Sapienza
“Experimental Tests for Evaluating the Stability of a New Nano-silica Based Protective for Sperone Stone in Comparison to Traditional Products”
Claudia Pelosi, L. Lanteri, G. Agresti, G. Rubino, F. Persia, G. Bonifazi, S. Serranti, G.Capobianco
Bateig
(calcarenite)
18 cicli di pioggia,
12 di nebbia salina,
12 cicli gelo/disgeloez
GEA
Evaluaciòn de un producto hidròfugo y un producto oleofugo de CTS para determinar su eficacia, idoneidad y durabilidad comparada un una litologìa.
Luis Valdeón Menéndez
Panchina
(arenaria)
Gelo/disgelo
Shock termico
Nebbia salina
IEMEST “Sperimentazione comparativa di prodotti protettivi nanotecnologici per materiali lapidei naturali”
Federica Fernandez, Silvia Germinario, Roberta Basile, Roberta Montagno

Studio dell’Università della Tuscia

Dopo l’applicazione di Nano Silo W diluito 1:1 in acqua demineralizzata sono stati determinati i valori di angolo di contatto prima e dopo invecchiamento accelerato, e la variazione di colore ΔE riscontrata rispetto al provino non trattato

Angolo di contatto  Assorbimento capillare a 10’ ΔE
Prima Dopo Prima Dopo
NT n.d. n.d. 400 400 -
Nano Silo W 1:1 142° 151° 6.0 55
10

La correlazione tra angolo di contatto e assorbimento capillare non è diretta: dopo invecchiamento l’assorbimento capillare peggiora, anche se rimane a un buon livello, mentre l’angolo di contatto risulta addirittura migliorato. Il valore ΔE è variato sensibilmente.
La pietra Sperone è molto degradata e molto irregolare, e si ottengono valori molto dispersi.
Gli autori concludono “Analizzando i dati relativi alla misura dell'angolo di contatto dopo il processo di invecchiamento, si nota che i protettivi trattengono in maniera efficace la goccia ostacolandone la penetrazione all’interno della pietra.”

Studio GEA (Spagna)

Sono state effettuate delle prove di screening su 5 pietre diverse per composizione e porosità, tra le più comuni utilizzate in Spagna. Si è applicato sia il Nano Silo W puro che quello diluito 1:1 in acqua demineralizzata (e in 2 casi meno diluito, 3 parti di prodotto e 1 parte di acqua), e determinando in questa fase di screening solo gli angoli di contatto.

Pietra
(tipologia)
Porosità Variazione colore θ dopo 20 giorni diluito 1:1 θ dopo 20 giorni puro
Caliza: Marés
(grainstone/biopelesparita)
45% percettibile 126°
(diluito 3:1)
123°
Bateig 
(calcarenita)
21% leggera 140° 142°
Arenisca: Jodhpur Pink
(cuarzoarenita)
13% leggera 101°
(diluito 3:1)
91°
Granito: Merufe
(monzogranito)
2% percettibile 132° 132°
Mármol: Piedra de Alconera
(caliza marmórea)
0,15% leggero 114° 114°

Le applicazioni sono state effettuate sia a pennello che a spruzzo, e si notano con quest’ultimo metodo dei risultati leggermente migliori, ma non sostanziali.

Conclusioni: buon risultato del colore, l’angolo di contatto θ è ottimo (buono per l’arenaria), e questo risultato non è correlabile alla porosità delle varie tipologie. Il valore ottenuto per l’arenaria non è molto lontano da quello ottenuto sull’altra arenaria (pietra serena) descritta precedentemente.


Prove di invecchiamento accelerato


Sono state condotte ulteriori prove sulla pietra denominata Bateig, una calcarenite porosa, applicando sia il Nano Silo W puro che quello diluito 1:1 in acqua demineralizzata.

Provini non invecchiati θ (48 h) θ (144 h) Variazione colore Permeabilità
(NT=163)
Nano Silo W puro 139° 138° Leggero 143°
Nano Silo W 1:1 137° 138° Leggerissimo 163°

Per i provini non invecchiati si osservano dei valori di θ pressoché identici, minime variazioni colorimetriche, ottimi risultati di permeabilità al vapor d’acqua, che si mantiene addirittura invariata nel caso dell’applicazione del prodotto diluito.
Questo dato conferma uno dei punti di forza delle nanosilici funzionalizzate, rispetto ai silossani tradizionali, ossia la scarsa influenza sulla permeabilità.

Sono stati effettuati tre diversi tipi di invecchiamenti accelerati, cicli di pioggia, cicli di nebbia salina e cicli di gelo disgelo, al termine dei quali è stato misurato l’angolo di contatto.
La permeabilità è stata invece determinata sui provini che hanno subìto tutti e tre i cicli di invecchiamento accelerato (18 di pioggia, 12 di nebbia salina e 12 cicli gelo/disgelo).

Provini invecchiati θ (18 cicli di pioggia) θ (12 cicli di nebbia salina) θ (12 cicli gelo/disg.) Permeabilità dopo 3 cicli*(NT=163)
Nano Silo W puro 130° 126° 122° 141°
Nano Silo W 1:1 130° 96° 88° 173°

Come si può vedere dalla tabella i cicli di pioggia portano ad una leggera riduzione degli angoli di contatto, che vengono anche poco modificati dagli altri cicli per il prodotto non diluito. Per il prodotto diluito 1:1 la riduzione è più sensibile, ma si arriva comunque ad un risultato accettabile al termine dei 3 cicli (θ = 88°).
Anche il valore di permeabilità al termine dei 3 cicli di invecchiamenti per il prodotto puro rimane ottimo, e per il prodotto diluito è addirittura superiore a quello iniziale, probabilmente per la solubilizzazione di alcuni componenti del campione, coerentemente con la riduzione dell’angolo di contatto.


Studio IEMEST

La pietra scelta per questa sperimentazione è un’arenaria, denominata pietra Panchina, estremamente assorbente, tanto che risulta impossibile determinare θ sui provini non trattati.
Anche in questo caso si è valutata l’applicazione di Nano Silo W puro e diluito 1:1, ottenendo un angolo di contatto di 86° per il puro e 86.6° per il diluito, quindi un risultato sostanzialmente identico.
In base a questa risultanza si sono effettuate le prove successive con l’applicazione di Nano Silo W diluito 1:1 in acqua demineralizzata; sono stati determinati i valori di angolo di contatto prima e dopo invecchiamento accelerato, le curve di assorbimento capillare, e la variazione di colore ΔE riscontrata rispetto al provino non trattato.
I test di invecchiamento sono stati gelo/disgelo, shock termico e nebbia salina.

θ θ θ θ Assorbimento capillare a 10’
Prima Dopo gelo/ disgelo Dopo shock termico Dopo nebbia salina Prima Dopo
NT n.d. n.d. n.d. n.d. 0,35
Nano Silo W 1:1 82° 84° 78° 70° 0,14

Come si può vedere i valori θ non cambiano più di tanto (il calo più sensibile è dopo nebbia salina, come ci si poteva aspettare), e nonostante il forte assorbimento del materiale, la differenza tra trattato e non trattato rimane notevole.


Conclusioni

Tutti gli studi indicano un buon comportamento del Nano Silo W su tutte le tipologie di pietra, un’alterazione del colore minima, scarsa influenza sulla permeabilità, e un’ottima resistenza all’invecchiamento. Si conferma quindi la validità del prodotto come idrorepellente.

Pubblicato in: Bollettino CTS
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