41.1 Nuovi Prodotti - Nano Estel: le ricerche proseguono

30/07/15

Definire il Nano Estel un “nuovo prodotto” è un po’ una forzatura, dato che è stato inserito nel nostro catalogo nel 2011. E’ però cosa nota che il settore del restauro, relativamente all’introduzione delle novità, è piuttosto “conservatore” (perdonateci il gioco di parole….).
D’altro canto questo è anche corretto, sia perché nel corso degli anni ci siamo accorti che alcune novità non mantenevano ciò che promettevano, sia perché il valore del bene culturale sottoposto al trattamento è tale che non consente sperimentazioni, ed è giusto affidarsi a prodotti che abbiano già superato con successo il più ampio numero di test.
Per questo ci siamo ripromessi un aggiornamento periodico su uno dei prodotti a nostro giudizio  più interessanti, il Nano Estel, e per due importanti ragioni:

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come consolidante che basa la sua azione sulla formazione di silice si tratta di un prodotto irreversibile, analogo in questo al silicato d’etile;

  negli ultimi anni il mercato è stato invaso da decine di nano-prodotti, che sfruttano la terminologia per millantare un’efficacia supportata solo a parole, senza
     però nessun sostegno di studi scientifici.

Per questo motivo riprendiamo il Bollettino CTS n°29.1 (Nano Estel: prime risultanze sperimentali), ed ampliamo le informazioni tramite i più recenti studi, stavolta svolti da ricercatori portoghesi.
 

1_ Determinazione della velocità di asciugatura
Uno studio di Musacchi e Diaz Gonçalves [1] ha messo a confronto due sistemi consolidanti a base di nanoparticelle (nanocalce Calosil E25 e nanosilice Nano Estel), applicati su tre diverse pietre, con lo scopo di verificare l’eventuale variazione della velocità d’asciugatura.
Com’è noto, alcuni trattamenti rendono più difficoltoso questo processo, con il risultato che l’acqua permane più a lungo all’interno della pietra trattata, con conseguenze negative sia cromatiche (scurimenti), sia di attacco microbiologico.
Lo studio è stato condotto nell’ambito del progetto Drymass (ref. PTDC/ECM/100553/2008), ed era mirato a chiarire altri risultati ottenuti all’interno dello stesso progetto [2], secondo cui un aumento della cinetica di asciugatura era ottenibile tramite l’applicazione di uno strato di calce. Inoltre altri autori avevano riscontrato lo stesso incremento dell’asciugatura a seguito dell’applicazione di nanocalci (Nanorestore e Calosil).  

I substrati testati erano una malta a base calce (con porosità capillare del 20.8%), una pietra carbonatica (Ançã, dal Portogallo, porosità del 22.9%), ed una arenaria (Bentheimer, dalla Germania, porosità del 17.7%).
Nella foto (1) i provini al momento della stagionatura.
La curva di asciugatura è stata determinata secondo la norma RILEM 1980.
I due prodotti risultano essere ininfluenti nei riguardi della velocità di asciugatura, e questo nonostante gli autori abbiano compiuto un errore di valutazione iniziale, considerando il Nano Estel un prodotto pronto all’uso. In realtà, come riportato sulla scheda tecnica, si deve valutare la diluizione del prodotto, il cui uso tal quale deve essere limitato solo a substrati estremamente degradati ed assorbenti.
Possiamo concludere che il Nano Estel non presenta nessuna controindicazione sotto questo profilo, nemmeno in caso di trattamento eccessivo.    

2_ Confronto tra nanosilici e silicato d’etile modificato

Nel caso particolare della ricerca che andiamo a descrivere, di Borsoi, Veiga e Santos Silva [3], le proprietà delle nanosilici sono state confrontate anche con quelle del silicato d’etile (TEOS), modificato tramite miscelazione con nanocalci.
In questo caso i substrati sono stati dei provini di malte poveri in legante (legante:inerte 1:4), concepiti in modo da simulare una malta degradata e porosa. Sono state quindi preparate tre serie di provini:
Non trattati (NT)

Trattati con una miscela di nanocalci (Nanorestore, 95%) e TEOS (Estel 1000, 5%), con un residuo secco finale di 24 g/lt (NLSE).
Trattati con nanosilici (Nano Estel diluito in acqua 1:8) , con un residuo secco finale di 57 g/lt (NS).  
I prodotti sono stati dati a spruzzo in 10 successive applicazioni, lasciando il tempo al prodotto di essere assorbito, tra un’applicazione e l'altra, e lasciati poi stagionare per 90 giorni prima di essere sottoposti ad una serie di misure di seguito descritte. Dalle misure di resistenza meccanica si vede come entrambi i trattamenti ne incrementano i valori, anche notevolmente, e di come la durezza superficiale registra anche in questo caso un aumento, ma non eccessivo; è questo un risultato positivo in quanto un eccesso di durezza superficiale sarebbe indice di un accumulo dei consolidanti negli strati più esterni e quindi di una non ottimale distribuzione all’interno dei provini. 

Trattamento                 Resistenza a flessione  (N/mm2)              Resistenza a compressione (N/mm2)           Durezza superficiale (Shore A)
       NT
                                              
0,28 ±0,03                                                      0,43 ±0,02                                                           73
  
  NLSE                                             0,38 ±0,04                                                      0,66 ±0,04                                                         79 (+8%)
      
NS                                               0,43 ±0,05                                                      0,73 ±0,04                                                       82,5 (+13%)
 
Anche se i prodotti presi in esame non sono degli idrorepellenti, ma solo dei consolidanti, sono state determinate le velocità di assorbimento d’acqua tramite il tubo Karsten, ottenendo i seguenti valori: 

Trattamento                                  Velocità di assorbimento, in secondi, e deviazione standard
       NT
                                                                              
      36,50 ±4,92

     NLSE
                                                                                 
40,16 ±7,43

       NS
                                                                                   62,33 ±13,04

Com’è noto, il silicato d’etile perde dopo alcune settimane il suo effetto idrorepellente, e quindi, essendo passati 90 giorni dall’applicazione, il valore per i provini della serie NLSE è quasi tornato ai livelli iniziali. Può esserci stata semplicemente una parziale riduzione del volume dei pori, ed altrettanto si è verificato nel caso della nanosilice, altro prodotto che non possiede un intrinseco effetto idrofobo.
Un'altra risultanza che ci sembra interessante è che la miscela NLSE sembra aver aderito perfettamente al materiale carbonatico, come se la nanocalce avesse funzionato da promotore di adesione, con la formazione finale di silicati di calcio. Ad una analisi SEM-EDS, anche la silice che si forma assume un aspetto diverso, non più a placche ma a filamenti, segno dello sviluppo lineare dei tetraedri di silice.
In conclusione, entrambi i prodotti hanno mostrato un effetto consolidante, e la principale problematica sembra essere quella relativa ad un eccesso di prodotto rimasto in superficie, che nel caso del sistema NLSE porta ad uno sbiancamento mentre, nel caso della nanosilice ad un effetto lucido. Anche se entrambi gli effetto cromatici non sono percepibili ad occhio nudo, sono comunque un indice di un non completo assorbimento. Dobbiamo anche aggiungere che i ricercatori hanno avuto forse “la mano pesante”, in quanto 10 nebulizzazioni, per quanto di prodotti diluiti, ci sembrano un po’ eccessive, e forse un restauratore nel team avrebbe limitato gli effetti negativi, magari tamponando le superfici al termine dell’applicazione, per rimuovere l’eccesso di entrambi i prodotti.  

Pur con tutti i limiti di penetrazione evidenziati in precedenza, viene comunque confermata da questi ultimi studi la validità del Nano Estel, che si presenta compatibile con tutti i substrati esaminati.
Il punto cruciale è quindi applicativo, e sarà quindi sempre necessaria un’estrema attenzione, com’è stato sempre sottolineato nel caso di applicazione di consolidanti, proprio per evitare quegli accumuli superficiali che nel tempo potrebbero rappresentare un problema conservativo.  

Bibliografia
 
1.        J. Musacchi, T. Diaz Gonçalves; ”Influence of nano-lime and nano-silica consolidants in the drying kinetics of three porous building materials” Relatório 168/2014.
2.        V. Brito, T. Diaz Gonçalves; “Artisanal lime coatings and their influence on moisture transport during drying. 3rd Historic Mortars Conference, 11-14 September, Glasgow, Scotland, 2013.
3.       
G. Borsoi, R. Veiga, A. Santos Silva; “Effect of nanostructured lime-based and silica-based products on the consolidation of historical renders”, 3rd Historic Mortars Conference 11-14 September 2013, Glasgow, Scotland.

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