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27.2 Chimica e flessibilità - Adesione e flessibilità: Epo 155

27.2 Chimica e flessibilità - Adesione e flessibilità: Epo 155

29/07/11

Quando nel 2005 fu inserita nel listino CTS la resina epossidica Epo 155 si pensava che il suo uso avrebbe avuto un campo molto limitato: incollaggi di materiali soggetti a forti variazioni dimensionali (legate a variazioni di umidità relativa, come per il legno), oppure per la giunzione di materiali dai coefficenti di dilatazione termica molto diversi. Infatti, in questi casi, l’uso di una resina epossidica classica, rigida, avrebbe potuto comportare uno stress all’interfaccia, con conseguente danno se il materiale vincolato fosse risultato troppo debole. Il classico esempio è l’incollaggio di un elemento metallico su una pietra degradata, che alla lunga può presentare microfessurazioni o delaminazione della zona di incollaggio.
In realtà, in questi anni la Epo 155 ha mostrato altre interessanti possibilità di impiego, e vogliamo qui descrivere uno studio comparativo nell’utilizzo come consolidante per il legno, ed un esempio di utilizzo veramente insolito.
Ricordiamo che, come le altre resine epossidiche reticolabili a freddo, Epo 155 è un prodotto bicomponente, che deve essere miscelato con un indurente a base di ammine alifatiche modificate. Le proprietà sono riassunte in tabella.

Aspetto della miscela EPO 155+K 156                         Liquido trasparente
Peso specifico a 25° Kg/lt                                                    
1,1

Tempo di lavorabilità a 25°C                                             
    30’

Resistenza alla trazione (N/mm2)
                                          
>3,0
Resistenza alla flessione (N/mm2)                                          >3,5
Resistenza a compressione (N/mm2)
                                    
>5,0

Viscosità del sistema a 25°C (mPa.s)                               
  120-240
Modulo di elasticità (N/mm2)                                                  1.800


Come si vede dal dato di viscosità, la resina si presenta molto fluida, e questa sua proprietà ha fatto sì che venisse presa in esame in alcuni recentissimi studi di Enriques et al [1,2], rivolti al consolidamento di elementi architettonici lignei attaccati dai funghi.
Oltre a due classiche resine come il Paraloid B-72 (acrilica) ed il Butvar B-98 (polivinilbutirrale), sono state prese in esame quattro resine epossidiche a bassa viscosità, tra cui, appunto, la Epo 155, che sono state applicate su provini di pino marittimo degradato tramite esposizione ai funghi della carie cubica.
Vari intervalli di esposizione all’azione dei funghi (4, 8 e 12 settimane) hanno comportato vari livelli di degrado, misurabili tramite la determinazione della perdita di massa, tra il 3 ed il 25%.
L’applicazione è stata effettuata per immersione diretta nelle resine epossidiche, per 15’, mentre le due resine termoplastiche sono state sciolte al 20% in acetone ed al 15% in una miscela etanolo:toluene 40:60, rispettivamente.

Rimandiamo all’articolo esteso per l’approfondimento, ma è interessante estrapolare la tabella relativa all’incremento, rispetto al campione non trattato, della resistenza meccanica a compressione (per semplicità si riportano solo i valori ottenuti ad un basso e ad un alto livello di degrado, 5% e 20% di perdita di massa del provino).

  Perdita             epossidica           Epo 155       epossidica        epossidica          Paraloid          Butvar
 di massa                 R                                             Lw                     Li                     B-72               B-98
      5                      7.0                     17.2                10.7                   8.2                  12.7                15.1
     20                    -3.8                     38.5                29.6                  15.4                 26.6                36.6

Come si può vedere due resine epossidiche danno risultati assolutamente negativi, forse per una mancanza di penetrazione nelle fibre del legno, ed i risultati migliori sono dati dalla Epo 155 e dal Butvar.
Ma il Butvar non è assolutamente in grado di incrementare la resistenza della superficie, come si evince dalla sottostante tabella, relativa al valore di incremento di resistenza superficiale.

  Perdita             epossidica           Epo 155       epossidica        epossidica          Paraloid          Butvar
 di massa                 R                                              Lw                     Li                    B-72               B-98
      5                      7.6                     32.9                12.5                  14.4                  14.9                6.8
     20
                  
19.8                    90.8                 22.3                13.2                    26.9              2.5


Gli autori sottolineano come solo in alcuni casi esiste una relazione tra la quantità di resina assorbita e le resistenze ottenute: per esempio il Paraloid B-72 viene assorbito poco, ma gli incrementi si attestano attorno al 27% sia per la compressione che per la superficie. Il Butvar viene assorbito in quantità ancora più ridotta, ma dà un buon risultato solo per la compressione. L’epossidica denominata R è quella che viene maggiormente assorbita, ma la sua efficacia è scarsa.
In conclusione Epo 155 è il prodotto che dà i migliori risultati, valutando tutti i parametri. Si propone quindi come valida alternativa al Paraloid B-72, specialmente quando non sia richiesta la reversibilità dell’intervento.

Vogliamo anche aggiungere una nota sull’aspetto del legno trattato con queste tecniche, riallacciandoci ad un recente lavoro di Genco et al. [3], dove vengono descritti prodotti consolidanti similari (resine epossidiche e resine naturali/sintetiche termoplastiche), seppur applicati su provini di diverse essenze lignee, pioppo e noce,  e diversamente degradati, tramite cicli gelo/disgelo. Si registra un minimo effetto sul colore applicando soluzioni di resine naturali e sintetiche, sia acriliche che alifatiche, ma il livello di consolidamento è piuttosto basso, mentre le due resine epossidiche, Epo 155 e Templum Epo Top, causano forti alterazioni del colore, ma un miglior livello di consolidamento, ottimo nel caso della Templum Epo Top.
Sarà quindi necessario effettuare una prima scelta critica sull’opportunità di ottenere una variazione di colore, intesa come rafforzamento del tono o “effetto bagnato”, pur di raggiungere un forte aumento di resistenza meccanica. Se questo parametro non è sostanziale nel caso del recupero di un elemento strutturale quale una trave, risulta invece discriminante nel caso di oggetti di interesse storico-artistico.

Il secondo caso che riportiamo si riferisce all’utilizzo di Epo 155 come materiale di integrazione per una statua in cartapesta, rivestita di pelle scamosciata dipinta rappresentante un “Cristo morto”: la caratteristica principale dell’opera è data dalla mobilità dei suoi arti. Infatti, per rendere l’oggetto più verosimile ad un corpo vero, le spalle, i gomiti, i polsi, le ginocchia e le caviglie sono snodabili. Per meglio imitare le oscillazioni del corpo umano durante le processioni e la Crocifissione, anche il collo e il busto sono snodabili. L’artista tentò felicemente di ricreare l’effetto teatrale della testa reclinata verso il basso e del busto flesso in avanti, per simulare lo stato di abbandono del Cristo sulla Croce. Dal momento che l’opera era stata realizzata per la processione del Venerdì Santo, era necessario ridare funzionalità alle giunture, inizialmente realizzate proprio in pelle scamosciata,  poi perduta a causa del degrado.
La lacuna è stata compensata tramite la stesura di Epo 155, addensata con silice micronizzata per rendere spatolabile la resina e colorata con ocra gialla chiara, il pigmento più idoneo per avvicinarsi al tono della pelle scamosciata. Questa miscela è stata stesa su un ponte di tela, incollato ai margini della lacuna con la stessa miscela epossidica.
Si è così ottenuta una possibilità di estensione difficilmente raggiungibile con altri materiali, come si vede dalle due foto sottostanti, ed infine il ritocco pittorico è stato realizzato con colori acrilici per una migliore adesione al supporto e maggiore elasticità del colore.

Le resine epossidiche mostrano ancora una volta le loro eccezionali proprietà, con il solo limite della reversibilità, dato che si tratta di resine termoindurenti.
Non si dimentichi mai però di considerare la possibilità di creare uno strato barriera (per esempio con una resina termoplastica reversibile come il Paraloid), tra le aree da incollare, o addirittura di incrementare l’effetto andando ad ostruire la porosità dei materiali tramite applicazioni di ciclododecano.


Bibliografia  
  1. Henriques D.F, Nunes L., de Brito J.; “Test of consolidation products for wood degraded by fungi” 3rd Meeting on pathology and rehabilitation of buildings – PATORREB 2009, Porto, 467-472.
  2. Henriques D.F., Nunes L., de Brito J.; "Consolidation of Timber Degraded by Fungi in Buildings: an Experimental Approach Atti del 18° CIB World Building Congress, Salford, UK (2010), 424-433.
  3. Genco G., Lo Monaco A., Pelosi C., Picchio R., Santamaria U.; “La valutazione sperimentale dei consolidanti per il legno” Atti del XXV Convegno “Scienza e Beni Culturali” Conservare e restaurare il legno, Bressanone, (2009), 475-484
  4. Panvini R., Nucera G.C., Gabbriellini C., Rossi F., Borgioli L.; “Il Cristo morto di Mazzarino. Un singolare caso di applicazione di resine epossidiche su un’opera polimaterica” Progetto Restauro n.45 (2008).
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