I trattamenti protettivi antigraffiti

La diffusione del vandalismo grafico non risparmia nemmeno i monumenti e la visione semplicistica di quanti riducono il problema della pulitura dei graffiti all’ambito dell’ordinaria manutenzione dell’arredo urbano, che rischia di provocare ulteriori danni e difficilmente risolve un problema che deve essere affrontato secondo prospettive più professionali.
L’imbrattamento con vernici e/o pennarelli costituisce un grave danno per i monumenti poiché qualsiasi sistema di rimozione, sia meccanico che chimico, comporta inevitabilmente una alterazione delle caratteristiche fisiche delle superfici interessate.
È purtroppo ancora diffusa la pratica della ricopertura di scritte imbrattanti sui paramenti esterni con strati di pittura monocroma, il cui risultato estetico è decisamente sconfortante.

I sistemi di trattamento
I sistemi di post-trattamento di superfici compromesse da imbrattamenti e graffiti si possono suddividere in due grandi tipologie: sistemi meccanici e sistemi chimici.
I sistemi di tipo meccanico, si basano sulla possibilità di abradere in vario modo gli strati costituiti dalle sostanze estranee fino alla loro completa rimozione. Quando l’operazione viene effettuata con metodi industriali di pulitura (sabbiatrici industriali, idropulitrici, frese a rotazione ecc.), cioè nei casi più frequenti, i danni sulle superfici trattate sono certi e consistono nell’asportazione di spessori più o meno consistenti di pietra, insieme alla vernice da rimuovere.
Con metodi di pulitura meccanica di precisione e l’intervento di tecnici specializzati, vale a dire a costi decisamente onerosi, è possibile minimizzare ma non eliminare del tutto tale rischio.
Esistono attrezzature di trattamento fisico-meccanico studiate ad hoc per ottimizzare l’efficacia e minimizzare il danno legato all’abrasione fisica del materiale.
Il procedimento si basa sulla generazione di un vortice rotativo a bassa pressione con una spinta centrifuga che determina la fuoriuscita di una miscela pulitrice composta di acqua, aria e inerte.
Questa sorta di miscela aerosol viene proiettata sulla superficie da trattare (figura 2) secondo traiettorie elicoidali, adattandosi perfettamente ad essa. La differenza fondamentale tra questo procedimento e la classica idrosabbiatura sta nella trasformazione dell’energia cinetica dell’aria compressa in energia rotatoria.
Le particelle d’inerte anziché essere violentemente proiettate contro la superficie scivolano in modo omogeneo all’interno della miscela acqua-aria, ottenendo un migliore risultato soprattutto dal punto di vista della salvaguardia delle caratteristiche originali della superficie trattata.
Il sistema è applicabile su una vasta gamma di materiali lapidei naturali, laterizi, superfici metalliche ed pur con alcune limitazioni è in grado di rimuovere graffiti, incrostazioni calcaree, alghe e muschi.
Con i sistemi di tipo chimico si cerca solubilizzare le particelle di pigmento evitando di favorire l’ulteriore penetrazione o spandimento nella pietra, con creazione di antiestetici aloni.
Tale operazione nella maggioranza dei casi può essere considerata un vero e proprio restauro dall’esito incerto, che dipende dalla natura chimico-fisica della pietra, dal tipo di vernice, dal “veicolo” solvente presente in formulazione nonché dalla procedura applicata.
L’utilizzo del solvente più idoneo a rimuovere la vernice, non è di per sé sufficiente a garantire risultati soddisfacenti sia dal punto di vista estetico che conservativo.
Il principio si può ricondurre alla comune difficoltà di rimozione di una macchia di un normale inchiostro idrosolubile, proprio per il fatto che l’azione solvente dell’acqua tende a far diffondere e penetrare ulteriormente l’inchiostro all’interno del substrato.
Va inoltre sottolineato che in generale i solventi presentano caratteristiche non trascurabili di nocività o di tossicità per l’ambiente acquatico e/o per gli operatori, richiedendo di conseguenza misure e mezzi di protezione adeguati.

I trattamenti di protezione preventiva

Preso atto che la rimozione di una vernice comporta inevitabilmente una compromissione delle caratteristiche fisiche delle superfici interessate, sia che vengano utilizzati mezzi di tipo meccanico, che prodotti chimici, si è finalmente fatta strada la convinzione che la prevenzione sia comunque una strada da percorrere e si è cominciato a pensare di proteggere anche le superfici a rischio dei monumenti con vernici “antigraffiti”.
Si tratta di formulazioni a base di differenti principi attivi che, una volta applicati, dovrebbero costituire una barriera protettiva da possibili imbrattamenti vandalici e rendere la rimozione dei graffiti un’operazione estremamente semplice e priva dei rischi precedentemente descritti.

I prodotti antigraffiti
Esistono due tipologie di prodotti antigraffiti in commercio. La prima è costituita da quei prodotti che una volta applicati sulla superficie da proteggere vengono eliminati con la pulizia della scritta; quindi ogni volta che si elimina la scritta è necessario ripristinare anche il trattamento. La seconda è costituita da quei prodotti che non vengono solubilizzati dal solvente utilizzato per rimuovere la vernice, e che mantengono la loro efficacia anche dopo una serie successiva di puliture. I primi vengono definiti antigraffiti sacrificali, i secondi permanenti.
Trattandosi di prodotti inizialmente formulati per l’edilizia civile e industriale, non sempre rispondono ai requisiti richiesti ai materiali da usare nel campo dei beni culturali, quali la non interferenza visiva, l’inerzia chimica e biologica, oltre che la reversibilità.
Sulle letterature tecniche dei prodotti in commercio sono spesso vaghe le indicazioni circa la natura chimica dei principi attivi.
Questo si spiega con la necessità del produttore di proteggere il proprio know how, ma rappresenta anche un problema poiché l’efficacia del risultato è strettamente legata all’interazione fra i tre componenti substrato/vernice imbrattante/prodotto antigraffiti.
Nell’ambito della scelta del prodotto antigraffiti i parametri di riferimento di cui tenere maggiormente conto sono:
· la compatibilità chimica e fisica con il supporto
· la minima alterazione cromatica del supporto trattato
· la permanenza del trattamento
· la stabilità cromatica e funzionale alla luce UV, agli sbalzi termici e agli agenti atmosferici
· l’efficacia intrinseca della protezione da vernici spray e pennarelli ad alcool
· il giusto potere penetrante e traspirante
· l’ecocompatibilità, non nocività e basso contenuto di sostanze organiche volatili
· un’adeguata capacità a fornire know how e assistenza tecnica specifica.
In questo contesto, non può essere ignorato il fattore economico, ovvero il costo unitario del prodotto a parità di efficacia.
Tuttavia sarebbe poco lungimirante considerare il costo unitario del prodotto senza tenere conto degli altri indicatori prioritari sopra elencati. Nella maggior parte dei casi il costo unitario della mano d’opera per l’applicazione è ben superiore al costo del prodotto e in ogni caso il valore architettonico del supporto da proteggere supera di svariati ordini di grandezza il costo complessivo del trattamento protettivo antigraffiti, a maggior ragione quando si tratta di edilizia monumentale.
I gruppi chimici attivi utilizzati nelle moderne formulazioni dei prodotti antigraffiti in commercio sono collocabili in uno dei seguenti gruppi di sostanze:
· cere naturali e sintetiche in solvente o in emulsione acquosa
· cere semisintetiche ossidate o esterificate in solvente o in emulsione
· polimeri acrilici, vinilici e stirolo-maleici
· polimeri acrilici fluorurati
· elastomeri vinilici fluorurati
· resine poliureatiche fluorurate
· polisilossani base solvente o in emulsione acquosa
· composti siliconici e polisilossanici selettivamente fluorurati.
Le formulazioni vengono completate da piccole quantità di cosolventi, antischiuma e sostanze biostatiche. Le resine polimeriche svolgono la funzione supportante e livellante, mentre l’azione intrinsecamente antigraffiti è data dalle cere, dai composti polisilossanici o siliconici e dalle sostanze fluorurate.
La scelta di prodotti contenenti sostanze polimeriche filmanti, deve essere valutata con attenzione soprattutto in funzione della loro capacità a consentire il passaggio del vapore acqueo. Ad esempio le resine poliureatiche garantiscono un’ottima protezione ma presentano scarso potere traspirante e questo può in taluni casi originare problemi.
L’azione protettiva specifica della sostanza antigraffiti si esplica nella formazione di un film continuo invisibile, con una sufficiente minima penetrazione all’interno del materiale di supporto.
La natura chimica del film protettivo è tale da garantire al tempo stesso traspirabilità e minima interazione di superficie ai composti pigmentanti. In altre parole, alle molecole del pigmento presente nella vernice viene impedito sia di penetrare sia di ancorarsi al supporto, poiché grazie al trattamento viene a mancare l’affinità chimica.
Come conseguenza, sarà sufficiente un semplice, blando e non dannoso ciclo di lavaggio superficiale per asportare ogni traccia di imbrattamento.
Il principio chimico che spiega il meccanismo della maggiore o minore affinità chimica è analogo a quello della tensione superficiale che descrive ad esempio l’idrorepellenza o la bagnabilità di un supporto.
In questo caso si tratta di ridurre al minimo l’affinità chimica delle particelle di pigmento verso la superficie del supporto.
Questo requisito spesso si accompagna alla necessità di ottenere al tempo stesso idrorepellenza e oleorepellenza. Le emulsioni oleocerose da sole soddisfano solo in parte a questi requisiti, mentre i gruppi funzionali di tipo fluorocarbonico meglio di ogni altro sono in grado di garantire repellenza generalizzata a pigmenti ed altri agenti sporcanti.
Dal punto di vista della capacità di ancoraggio permamentemente ai materili lapidei, i polisilossani organofunzionali restano una classe di sostanze insuperabili per questo specifico utilizzo, conferendo per di più un ottimo effetto idrorepellente. Di conseguenza sono stati sviluppati i moderni polimeri fluorosiliconici idrosolubili che come agenti protettivi permamenti antigraffiti rappresentano la soluzione di maggiore eccellenza tecnologica, sono perfettamente traspiranti (vedi figura 4) e non presentano particolari fattori di pericolosità ambientale.
La formulazione dei polimeri fluorosiliconici richiede senso pratico ed esperienza poiché i polimeri fluorosiliconici idrosolubili puro presentano costi davvero elevati anche alla luce di una corretta valutazione del rapporto costi/benefici.

Aspetti applicativi dei prodotti antigraffiti
Superfici lisce e non assorbenti come plastica, vetro o metalli, non sono idonee ad essere trattate con i comuni prodotti antigraffiti. Essi sono di solito del tipo pronto all’uso e devono essere applicati su una superficie asciutta al tatto.
Per esplicare al meglio la loro funzione protettiva se ne deve completare l’assorbimento e la fissazione, in un tempo che può variare da un’ora a qualche giorno, in funzione delle condizioni climatiche e della tipologia del prodotto. Il tipo di pulizia preliminare, i tempi ed il numero delle mani da applicare preliminare dipendono dalle situazioni specifiche.
In molti casi viene consigliato di applicare la prima mano del prodotto antigraffiti mediante sistemi spray-nebulizzatori a bassa pressione (HVLP) che massimizzano la resa e la giusta penetrazione nel supporto. Le mani successive (una o due) possono quindi essere anche date a pennello o a rullo.
Le modalità e le quantità da applicare sono funzione della natura del supporto e dal tipo di prodotto.
E’ intuitivo che un materiale edile con una superficie aperta e porosa richieda un maggiore dosaggio di un materiale compatto e microporoso.
Con riferimento ad un prodotto antigraffiti a base acquosa fluorosiliconica, si può riportare nella seguente tabella un’indicazione generale sul dosaggio totale necessario per diversi materiali.

Le verifiche sperimentali
Per lo svolgimento di una verifica qualitativa di un prodotto antigraffiti, si può fare genericamente riferimento alla Norma UNI 10921:2001 relativa all’applicazione di prodotti idrorepellenti su materiali lapidei, ma il discorso della protezione e rimozione dei graffiti e più specifico.
In assenza di metodi valutativi standard, si tratta di stabilire i parametri prioritari da sottoporre a test applicativi.
In linea generale, un protocollo coerente di prova può prevedere i seguenti step:
· scelti dei supporti lapidei (ad esempio granito bianco e marmo)
· scelta delle vernici spray e dei pennarelli ad alcool imbrattanti
· scelta del metodo e dei solventi specifici adatti alla rimozione dei graffiti
· programmazione del cicli di invecchiamento accelerato ai raggi UV
· programmazione del ciclo di invecchiamento in camera climatizzata
· misure delle variazioni cromatiche mediante colorimetria secondo lo standard CIELAB, espresse con un valore differenziale DE delle coordinate tricromatiche.
Il protocollo di prova prevederà quindi, l’applicazione dei prodotti antigraffiti sui supporti e l’imbrattamento con vernice spray e con pennarelli ad alcool dei supporti trattati e non trattati.
Le prove colorimetriche dovranno quindi riguardare i tre fondamentali aspetti come riportato nella seguente tabella:

Natura e misurazione del colore
La luce è l’insieme delle radiazioni elettromagnetiche emesse da una sorgente. Tali radiazioni si distinguono in base alla lunghezza d’onda, inversamente proporzionale all’energia.
La superficie del sole emette radiazioni elettromagnetiche di differente energia: raggi X (alta energia), raggi ultravioletti, la luce visibile e i raggi infrarossi (bassa energia).
L’intensità di una radiazione luminosa è definita dall’energia radiante per unità di tempo e per unità di superficie irradiata.
Solo una piccola parte dello spettro di emissione solare, compresa fra 380 e 780 nm, è visibile all’occhio umano (figura 6).
Altre sorgenti luminose emettono spettri elettromagnetici più o meno limitati rispetto al sole. La risposta cromatica di una superficie colorata illuminata da due diverse sorgenti sarà tanto diversa quanto più differiscono gli spettri di emissione delle due sorgenti.
La percezione del colore avviene attraverso la combinazione di tre stimoli (tricromia). Per mezzo della retina il segnale viene suddiviso nei colori primari blu, rosso e giallo.
Le grandezze radiometriche non sono adatte a quantificare l’emissione luminosa coerentemente alla percezione umana, poiché l’occhio non possiede la stessa sensibilità ai diversi tipi di luce.
A partire dal 1860 sono stati formulati numerosi modelli matematici capaci di descrivere scientificamente il colore.
Nel 1924 la Commision International de l’Eclairage (CIE) ha definito e standardizzato l’osservatore umano.
Dal 1976 di fatto lo Spazio di Colore Tristimolo CIELAB è il riferimento standard.
Lo Spazio CIELAB (figura 7), a geometria sferica, definisce tre coordinate di colore
L = bianco – nero
a = rosso – verde
b = giallo – blu
Su ogni piano a chiarezza costante sono definiti un angolo di tinta e un angolo di croma, ovvero la saturazione del colore.
In pratica, un colore è totalmente definito dalle tre coordinate di questa sfera tridimensionale, ma dietro questa la descrizione semplice e intuitiva di questo modello esiste un complesso di elaborate funzioni matematiche.
Dal punto vista tecnologico e pratico, la definizione di uno standard internazionale del colore e l’evoluzione dell’industria elettronica hanno consentito la diffusione di strumenti computerizzati portatili in grado di misurare il colore in modo scientifico e univoco, eliminando ogni errore dovuto a fattori soggettivi o effetti di metameria ottica.

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