35.1 Ci Sono Anch'io - Un protettivo irreprensibile: Silo 111

19/07/13

La nostra attenzione è spesso catturata dalle novità: un po’ per il desiderio di essere aggiornati, un po’ per la curiosità di vedere se il protettivo di ultima generazione risolverà i problemi passati e futuri di un monumento, finendo così per dimenticarci dei grandi classici. Sfogliando i vecchi cataloghi CTS potremmo trovare uno di questi classici con il nome CTS 111, abbandonato alla metà degli anni novanta per assumere l’attuale e più noto nome di Silo 111.
Si tratta di un polidimetilsilossano, appartenente ad una famiglia, quella dei silossani, appunto, che ha ormai superato infiniti controlli, dato che le prime applicazioni risalgono agli anni sessanta.
Vediamo allora alcuni punti di forza e alcuni limiti di questi materiali.
Partiamo dalla terminologia, dato che c’è una certa confusione: i silossani sono chiamati anche poliorganosilossani o, specificando il gruppo organico innestato sulla catena, alchilsilossani o arilsilossani, e a volte vengono anche impropriamente detti silani. Silicio e ossigeno si alternano formando lo scheletro del polimero, ed il silicio può impegnare i due legami liberi con gruppi alchilici tutti uguali come il poli-metil-silossano dell’esempio sottostante, o anche diversi tra loro, come il poli-metil-fenil-silossano.

Nel più semplice degli alchilsilossani, il polimetilsilossano, i piccoli gruppi metilici -CH3, non impediscono la rotazione della molecola attorno ai legami Si-O, quindi queste catene restano flessibili non solo a temperatura ambiente, ma anche a basse temperature: infatti la loro Tg è di -123°C. Le proprietà sono influenzate, oltre che dai gruppi sostituenti, anche dalla lunghezza della catena: se gli atomi di silicio sono in numero inferiore a 10, i silossani non sono più dei polimeri, ma si parla di oligomeri (piccoli polimeri), e sono liquidi a temperatura ambiente, altrimenti assumono una consistenza cerosa.
Se vogliamo definire con esattezza il Silo 111 parleremo allora di un polimetilsilossano oligomero reattivo.

Il Silo 111 infatti, a differenza di polimetilsilossani ad alto peso molecolare, che impartiscono idrorepellenza dopo la semplice evaporazione del solvente, ma non sono capaci di penetrare nei pori della pietra, procede attraverso due step:
1.Evaporazione del solvente (necessario per far penetrare a fondo il prodotto)
2.Reazione di aggancio dei gruppi terminali etossi alla pietra, con eliminazione di piccole quantità di alcool etilico.
Il risultato è una penetrazione profonda, ed una maggiore stabilità del prodotto all’invecchiamento.
Indipendentemente dal tipo di sostituente e dal fatto che si parli di polimeri o di oligomeri, i silossani si sono imposti come idrorepellenti per le loro proprietà caratteristiche:
· Impartiscono elevata idrorepellenza con una alterazione della permeabilità minima, spesso impercettibile ad occhio nudo;
· sono incolori ed in generale non alterano la tonalità della pietra (solo leggere variazioni se il prodotto è stato applicato in eccesso);

· sono stabili all’irraggiamento e agli agenti metereologici in generale; infatti i parametri chimico fisici raccolti per zone esposte in vario modo mostrano andamenti analoghi.;

· non presentano problemi di tossicità.
 

I silossani hanno anche dei punti deboli, uno dei quali è la limitata durabilità in presenza di anidride solforosa. Alcuni autori, studiando film di silossani [1], rilevano i devastanti effetti dell’anidride solforosa SO2, che produce una vera e propria perforazione dei film e, nel caso di film molto sottili, questo può produrre una vera e propria polverizzazione. Questo effetto può in parte essere il responsabile di una scarsa durata degli effetti protettivi dei silossani in aree molto inquinate, specie in aree industriali.
Nonostante questo, si pone l’accento sul fatto che l’applicazione di protettivi (e anche consolidanti), a base di silicio riduce il tasso di deposizione di SO2 rispetto alla pietra non trattata [2].

Uno studio mirato [3] ha messo a confronto il Paraloid B-72 con il Silo 111, applicati su provini di marmo pentelico poi sottoposto ad invecchiamento accelerato in ambiente di SO2: è interessante notare dalla tabella sottostante che l’assorbimento di SO2 è dipendente dalla temperatura: a 40°C il Paraloid comporta lo stesso adsorbimento del provino non trattato, mentre il Silo 111 già dimezza le quantità. Ma è a 80°C (temperatura che a cui ci si può avvicinare in estate sotto irraggiamento diretto), che la differenza dei valori diventa impressionante: le superfici trattate con Silo 111 adsorbono circa 1/50 rispetto alle superfici non trattate, e circa 1/5 rispetto a quelle trattate con Paraloid B-72.
 

                 Temperatura (°C)
                                    Quantità totale di SO2 adsorbita (?mol/g)
                                                              
Non trattato               Silo 111                 Paraloid B-72
                         40
                                      1,401                         0,603                      1,383
                        
80                                     23,593                        0,429                       2,183



Oltre allo studio citato, il Silo 111 è stato negli anni oggetto di molti altri studi e valutazioni dell’efficacia nel tempo: ne citiamo solo alcuni.

Applicazione di protettivi su pietre tufacee [4]_ Il Silo 111 risulta dare le migliori prestazioni in termini di variazione di porosità, riduzione di permeabilità e resistenza all’abrasione, oltre a non alterare il colore del tufo.


Protezione dei paramenti del Palacio de San Esteban, Murcia [5]_ Sono stati valutati a confronto il Silo 111, l’Estel 1100 (silicato d’etile+ silossani), e un idrorepellente polisilossanico non meglio identificato. Secondo quanto riportato dagli autori i 3 trattamenti danno risultati similari, ma quelli con Estel e Silo 111 risultano quelli con il minimo impatto cromatico.
 

Associazione di Silo 111 con biocidi [6]_ Nel tentativo di migliorare la resistenza al biodegrado sono stati valutati i comportamenti di 4 consolidanti/protettivi associati a vari biocidi, e applicati su due tipologie di pietra ed un intonaco. Si ricorda che è ormai nota la sensibilità dei silossani ai microrganismi, specie in presenza di alti tassi di umidità e forti possibilità di inoculo, e al riguardo si rimanda al recente articolo del Bollettino CTS 32.1, "Polimeri slow food”.
 

Il caso delle chiese barocche di Lecce [7]_ Un monitoraggio delle condizioni delle superfici di alcune chiese sottoposte a restauro negli anni novanta è stato condotto da un team di ricercatori del CNR. Tutte le facciate sono in pietra di Lecce, particolarmente porosa ed assorbente, e tutte sono state sottoposte a consolidamenti con silicato d’etile (Estel, Wacker OH, RC70), e trattamenti con polisilossani (Silo 111 o Silirain 50), o con trattamenti combinati (Estel 1100 o RC80/90).

A conclusione dei monitoraggi gli autori affermano che gli idrorepellenti applicati da più di dieci anni sono ancora capaci di ridurre l’assorbimento d’acqua da parte delle superfici trattate”. Tanto per dare un’idea, i valori ottenuti sulla facciata della chiesa di San Matteo, trattata nel 1993, erano di 27-28 mg/cm2.min sia nel 2003 che nel 2004, contro assorbimenti tipici della pietra di Lecce superiori a 100.

In conclusione, il Silo 111 è risultato stabile nel tempo, senza l’insorgere di variazioni cromatiche percepibili, facile da applicare e versatile in quanto compatibile con tutti i substrati; considerate tutte queste proprietà risulta chiaro perché questo prodotto abbia riscosso tanto successo in questi ultimi decenni.

Bibliografia  

1. Mavrov G.; "Aging of silicone resins”, Studies in Conservation 28 (1983), 171-178.

2. Elfving P., Johansson L.G., Lindqvist O.; "A study of the sulphatation of silane treated sandstone and limestone in a sulphur dioxide atmosphere” Studies in Conservation 39, (1994), 199-209.

3. Kapolos J.,Bakaoukas N.,Koliadima A.,Karaiskakis G.;"Evaluation of acrylic polymeric resin and small siloxane molecule for protecting cultural heritage monuments against sulfur dioxide corrosion”. Progress in Organic Coatings 59, (2007), 115-159.

4. Dell’Agli G., Ferone C., Mascolo G.; "Durability of tufaceous stones treated with protection and consolidation products”, 9th International Congress on Deterioration and Conservation of Stone, Venezia, (Giugno 2000)

5.Arana,R.; Mancheno, M.A.;Hernandez J.M.; "Estudio de la proprietades fisicas de unas muestras de roca de construccion del conjunto Palacio de San Esteban, Murcia”, in Estudio del estado de deterioro del conjunto Arquitectonico de San Esteban, (2000).

6. Pinna D., Salvadori B., Galeotti M.; "Monitoring the performance of innovative and traditional biocides mixed with consolidants and water-repellents for the prevention of biological growth on stone”Science of The Total Environment, Volume 423, 15 April 2012, Pages      132–141.

7.Calia A, Laurenzi Tabasso M., Lettieri M.T., Mecchi A.M., Quarta G.; "Una metodologia per il monitoraggio sostenibile dei trattamenti effettuati sui monumenti in pietra” Arkos 13 (2006).
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