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LE RESINE EPOSSIDICHENEL RESTAURO ARCHITETTONICO E NEL MOBILE

INTRODUZIONE ALLE RESINEINTRODUZIONE ALLE RESINE

Le resine trovano applicazioni in numerosi settori.In particolare l’attenzione è qui rivolta al campo del RESTAURO ARCHITETTONICOe specificatamente al Restauro del Legno (funzione strutturale e del mobile)

LE RESINE:Prodotti organici

di origine naturale o sintetica.

Sono dei polimeri

INTRODUZIONE ALLE RESINEINTRODUZIONE ALLE RESINE

LE RESINE TERMOINDURENTI:Sono polimeri reticolati. Esse sotto l’azione del calore nella fase iniziale, fondono diventando plastiche, e successivamente, sempre per effetto del calore solidificano.

Durante la fase di trasformazione subiscono una modificazione chimica irreversibile (RESINE EPOSSIDICHE)\

LE RESINE TERMOPLASTICHE:Sono polimeri lineari o ramificati che possono essere fusi fornendo loro una appropriata quantità di calore.Nella fase di plastificazione non subiscono variazioni a livello chimico,,solidificano per raffreddamento

LE RESINE EPOSSIDICHELE RESINE EPOSSIDICHE

RESINE EPOSSIDICHE = POLIMERI EPOSSIDICITali polimeri sono composti da un gruppo epossidico composto da un anello a tre membri, hanno notevole tensione interna e forte predisposizione a legarsi con facilità permettendo così la formazione di un elevato numero di composti finali

LE RESINE EPOSSIDICHE:

Sono dei polieteri, ovvero prodotti polimerici la cui caratteristica principale è

costituita da legami carbonio – ossigeno


Le resine epossidiche indurite hanno struttura a “reticolo tridimensionale”Ciascuna molecola si unisce alle altre disponendosi come le corde di una rete da pesca ma senza un disegno preordinato. Tale configurazione è conseguenza di eccezionali proprietà meccaniche determinando una elevata resistenza alla deformazione per scorrimento viscoso e una minore sensibilità alle variazioni di temperatura

La reazione dei gruppi epossidici è

ESOTERMICA, man mano che la temperatura aumenta l’indurimento

procede a velocitàmaggiore


ADESIONEai materiali da

costruzione

LIMITATORITIRO

durante l’indurimento

RESISTENZAsostanze alcaline/aggressivi chimici

Le resine epossidiche sono “invincibili”… ma perché?


Da dove deriva “l’invincibilità”

Gruppo epossidico = DIEPOSSIDOmolecola allo stato liquido

Una grande molecola, dura e tenace, che non può più essere trasformata, fusa e stampata

reagente = DIAMMINA


Da dove deriva “l’invincibilità”

RECUPERO TRAVI AMMALORATE: le resine hanno permesso di risolvere problemi fondamentalmente di due tipi:

-Marcescenza delle testate di travi portanti nell’inserzione nelle pareti

-Eccessiva flessione o debolezza di travi e travetti dovute a carico eccessivo o ad ammaloramenti, fessurazioni o rotture

LE RESINE EPOSSIDICHE NEL RESTAURO LIGNEOLE RESINE EPOSSIDICHE NEL RESTAURO LIGNEO

Nell’ambito del restauro ligneo le resine hanno principalmente due applicazioni1- incollaggi particolari2- recupero di travatureLe resine hanno un gran potere di penetrazione nelle fibre del legno e, se usate correttamente, permettono di ottenere incollaggi strutturali di grande resistenza


RESINA SINTETICA: prodotto BICOMPONENTE

RESINA + CATALIZZATORE

I due componenti vengono commercializzati separatamente, essi vengono miscelati (rapporto stechiometrico) al momento dell’uso

Le proporzioni di miscelazione devono essere assolutamente ESATTE

Eccesso di RESINA Mancata catalizzazione

Eccesso di CATALIZZATORE Eccessivo riscaldamento con conseguente indebolimento del prodotto finale, o addirittura, combustione del legno


Gli interventi di recupero degli elementi in legno sono regolati dalla VITA UTILE e dal TEMPO DI ESSICAZIONE

TEMPO DI ESSICCAZIONEVITA UTILE

Tempo disponibile per le operazioni di miscelazione,

applicazione, levigatura, montaggio e serraggio

Tempo che precede la rimozione dei morsetti, e le

fasi successive dell’intervento

Miscelando una resina epossidica e un indurente si innesca una reazione chimica che trasforma i componenti liquidi combinati in un solido

Man mano che avviene il processo di catalizzazione la resina epossidica passa da uno STATO LIQUIDO, ad uno STATO di GEL, sino allo STATO SOLIDO


FASI DELLA CATALIZZAZIONE DI UNA RESINA EPOSSIDICA

1

1 - Liquido (Vita Utile). Con vita utile (detta anche tempo di utilizzo) si intende il periodo, successivo alla miscelazione in cui la miscela di resina e di indurente rimane allo stato liquido e può essere lavorata e utilizzata. Qualsiasi operazione di montaggio o serraggiodeve essere effettuata in questo lasso di tempo in modo da ottenere un legame efficace



1 2

2 - Gel (Fase di Catalizzazione iniziale). La miscela entra in una fase di catalizzazione iniziale (nota anche come “fase verde”) quando inizia a gelificare. A questo stadio non è piùpossibile lavorare la resina epossidica la quale passerà da una consistenza collosa alla solida della gomma dura. Se facendo pressione con l’unghia del pollice rimane un solco, significa che la resina è troppo morbida per essere carteggiata a secco

1 - Liquido



1 2

3 - Solido (Fase di Catalizzazione finale). La miscela epossidica ha completato la catalizzazione e si trova ora allo stato solido è può essere carteggiata o modellata a secco. A questo punto è impossibile lasciare un segno sulla superficie con l’unghia del pollice. In questo stadio, la resina epossidica raggiunge il 90% della sua forza definitiva, quindi si possono rimuovere i morsetti. La miscela continuerà a catalizzare per diversi giorni ancora a temperatura finale

31 – Liquido

2 – Gel


Un rapporto adeguato èFONDAMENTALE per un’adeguata catalizzazione e lo sviluppo completo

delle proprietà fisiche

UTENTI ALLE PRIME ARMI : se si utilizza la resina epossidica per la prima volta, iniziare con un piccolo quantitativo di prova in modo da acquisire dimestichezza con il processo di miscelazione e catalisi prima di procedere all’applicazione vera e propria della miscela. In questo modo l’utente potrà stabilire la vita utile della miscela resina/indurente alla temperatura ambiente presente e verificare la corretta misurazione del rapporto della miscela. Miscelare piccoli quantitativi fino a quando non sarà raggiunta la dovuta dimestichezza con le caratteristiche di manipolazione della resina epossidica

!


Le resine posso essere trattate con aggiunte di ADDENSANTI per poi essere utilizzate in casi di

specifiche applicazioni quali l’assemblaggio o la stuccatura

Dopo aver scelto un addensante adeguato alle proprie esigenze lo si utilizza per portare la resina epossidica alla consistenza desiderata


TIPI DI CONSISTENZA

…… IN PRATICAIN PRATICA

Consolidamento solai seicenteschi della “Maison La Tour”Verres (AO)

STRUTTURA solaio n legno: 1. Travi principali, a sezione circolare o rettangolare 2. Trave trasversale rompitratta3. Travi rettangolari sovrapposte alle principali4. Impalcato di tavole

Per ragioni estetiche gli appoggi sono completamente chiusi nelle murature


Consolidamento solai seicenteschi della “Maison La Tour”Verres (AO)

SOLLECITAZIONI presenti:1. Momento flettente2. Taglio3. Torsione

Gli sforzi di torsione si trovano nelle travi accostate ai muri.Le degradazioni dei solai riguardano più che altro le singole membrature

Travi principali sottodimensionati, con presenza di forti flessioni e fessurazioni

Travetti secondari fortemente ammalorati, aggrediti da parassiti e marcescenze

accentuate, ed in alcuni casi, sono spezzati


Travetti secondari spezzati

Il progetto di recupero, firmato dall’arch. Alliod., contemplava in primo luogo il rinforzo dei travi principali mediante inserzione di barre in vetroresina, rifacimento di parte delle teste e loro rinforzo con barre


Scavo dell’alloggiamento delle barre

Per il RINFORZO dei travi principali la tecnica fondamentale consiste nello scavare uno o più alloggiamenti (di solito due, posti nella parte inferiore delle facce laterali del trave) nei quali verranno inserite delle barre che verranno bloccate da resina epossidica pura o in beton. Il tipo e la dimensione delle barre dovranno essere scelte in base ad accurati calcoli statici.






Scavo dell’alloggiamento e annegamento delle barre in resina epossidica

La vetroresina è usata per evitare il collasso del trave nel caso di un eventuale cedimento ha un’ottima versatilità di accoppiamento con la resina epossidica.L’apporto di rigidità strutturale èdato dal beton di riempimento


Inserimento della trave nella parete

Il rifacimento delle testate dei travi principali prevede il reintegro del legno degradato con un materiale con caratteristiche il più possibile simile a quella del legno sano.Il materiale utilizzato è costituito da un betoncino che impiega come inerte un composto di resina e sabbia di quarzo.


Inserimento barra in vetroresina nella trave

Un conglomerato epossidico assicura un legame indissolubile con legno sano, conseguentemente si ha:• Ritiro assai modesto• Maggiore durata nel tempo• Migliorano le caratteristiche del legno in termini di impermeabilità e di resistenza alla condensa

Può essere utilizzata accanto al betoncino di resina una barra di vetroresina che permette una maggiore resistenza alla trazione e migliora l'elasticità con un coefficiente di dilatazione simile al legno


Inserimento barra in vetroresina nella trave


Preparazione cassaforma reintegro trave

Il reintegro deve essere effettuatoattraverso le seguenti operazioni:1. vengono costruite casseformi

provvisorie on le dimensioni originarie della struttura da reintegrare;

2. nella parte interna si spalma un disarmante utile per le fasi successive;

3. si effettua il getto del betoncino con le modalità utilizzate per la preparazione delle resine epossidiche;

4. a presa avvenuta, si asporta la casseratura


Casseformi per recupero trave ammalorata


Casseformi per recupero trave ammalorata

Questa tecnica può essere utilizzata per reintegrare una trave o un nodo, come ad esempio la testata particolarmente soggetta all'umiditàproveniente dai muri, e garantisce ottimi risultati se strettamente collegata con la trave stessa. Infatti assorbe con facilità le sollecitazioni presenti nella zona restaurata e isola dalla presenza dell'umidità


Ricostruzione testata in resina epossidica

Rifacimento totale in resina della parte ammalorata, o con la sua sostituzione con un segmento di trave della stessa tipologia. La casseratura viene fatta usando un’essenza lignea simile a quella del trave, così da avere sulla superficie della forma finale l’impronta della venatura come da originale

TECNICHE DI SOSTITUZIONE TESTATA TRAVE AMMALORATA

Altro sistema è quello della “casseratura a perdere”, cioè realizzata con uno strato di legno che diventerà la superficie stessa del nuovo tratto di trave, come una lastronatura. In questo caso, per evitare che la giunzione fra la casseratura ed il trave sia troppo vistosa, la giunzione stessa deve essere effettuata diagonalmente rispetto all’andamento della venatura; si dovrà, quindi, asportare una porzione superficiale di trave per una profondità pari allo spessore delle pareti della casseratura


Sostituzione testata ammalorata con segmento di trave di stessa tipologia

Nella parte ricostruita la resina può essere pigmentata con terre, oppure può essere colorata dopo la catalizzazione, in fase di finitura.L’aderenza della parte ricostruita alla originaria deve essere aumentata mediante l’inserzione di una o più anime costituite da barre cilindriche o di altra forma, che possono essere in fibra di vetro, acciaio inox o titanio a seconda del diametro adatto allo sforzo che dovranno sopportare.La resina viene mescolata con sabbia di quarzo o con segatura. Tali interventi devono essere effettuati con colate successive.

Sistema da utilizzare per travature di grosse dimensioni, poiché la giunzione di due materiali dotati dello stesso coefficiente di dilatazione è indubbiamente più resistente di quella fra due materiali caratterizzati da dilatazioni diverse. Tale operazione va effettuata con una essenza lignea simile all’originale, ben stagionata e assolutamente sana.


Sostituzione testata ammalorata con segmento di trave di stessa tipologiaQui la resina epossidica viene usata, nella giunzione, unicamente con la funzione di collante, e come resina di saturazione soltanto intorno alle barre di rinforzo. Tale applicazione èpossibile soltanto in presenza di legno compatto e sano, privo di fessurazioni importanti e tarlature.

“Chiesa di Saint Roch” Villeneuve (AO)

Chiesa di Saint Roch

Intervento di consolidamento alla cuspide del campanile. In questo caso i travi, sottoposti a pressioni dalla copertura e dall’asta metallica di una pesante croce, sono stati rinforzati con barre inserite per circa cm. 60; le teste sono state ricostruite e saldate insieme mediante una struttura in resina e segatura, in modo da diminuire le pericolose flessioni subite

Campanile Chiesa di Saint Roch Cuspide

Travi in legno della cuspide

Tecniche di rinforzo travi in legno

Preparazione fori inserimento barre

Fori per inserimento barre

Tecniche di rinforzo travi in legno

Preparazione cassaforma e getto resina epossidica

Consolidamento con resina epossidica, disarmo

Consolidamento della cuspide

Preparazione barre da inserire in travetti ammalorati

“Maison Gerarde Dayne” Cogne (AO)

Barre per travetti




Applicazioni su legno e pietra

Le Resine epossidiche nel Restauro del mobile

Queste tecniche possono essere applicate anche nel restauro di mobili per migliorare incollaggi che sarebbero, altrimenti, precari, o per rinforzare massellature esigue sottoposte a sforzi, o per consolidare legno ammalorato per marcescenze o tarlature.

Inserimento barra in vetroresina

Senza un’anima in vetroresina inserita nella gamba, tale tassello sarebbe risultato troppo precario; ed anche i vari incollaggi sul resto della struttura, con colle tradizionali, non avrebbero dato affidamento.

La resina epossidica viene dunque utilizzata per l’assemblaggiostrutturale di più elementi. Esistono diversi tipi di incollaggio,tra i quali:1. Assemblaggio in due fasi2. Assemblaggio con cordoli3. Assemblaggio accessori metallici tradizionale4. Assemblaggio di elementi di fissaggio avanzato5. Assemblaggio di accessori metallici6. Assemblaggio di prigionieri

Tecniche di ASSEMBLAGGIO

1. Viene applicata una mano di miscela resina/ indurente sulle superfici da attaccare. Questa operazione si chiama “impregnazione” o “priming” delle superfici di assemblaggio. Per l’applicazione della resina espossidica si utilizza un pennello usa e getta. Si passa alla fase successiva prima che il rivestimento ancora fresco risulti essiccato al tatto.

ASSEMBLAGGIO IN DUE FASI

2. Si modifica la miscela resina/ indurente aggiungendo l’appropriato addensante fino a quando la miscela non avrà raggiunto la consistenza sufficiente a si riempiono i vuoti tra le superfici di contatto a impedire che nelle giunture rimanga uno strato insufficiente di resina. E’applicato uno strato uniforme di resina addensata su una delle superfici di assemblaggio, in modo che quando le due superfici vengono unite una piccola quantità di questa miscela fuoriesca. Saràrimosso o modellato l’adesivo in eccesso.

ASSEMBLAGGIO IN DUE FASI

Con il termine CORDOLO si intende un’applicazione concava di resina addensate che ricopre una giuntura nell’angolo interno . Si tratta di una tecnica eccellente per l’assemblaggio di componenti le cui giunture saranno ricoperte con tessuto di vetro. La procedura di assemblaggio con cordoli è la stessa dell’assemblaggio tradizionale ma, anziché rimuovere la resina epossidica fuoriuscita dopo aver fissato in posizione i componenti, la si modella come un cordolo. La fibra di vetro o il nastro viene applicata sull’area del cordolo prima che questo catalizzi.

ASSEMBLAGGIO CON CORDOLI

ASSEMBLAGGIO DI ACCESSORI METALLICI TRADIZIONALE

Per una maggiore resistenza alla trazione e per impedire la penetrazione dell’umidità, viene adottato un metodo che consiste nell’impregnare i fori degli elementi di fissaggio e i nuovi fori prima di montare le viti. La resina penetrerà nella fibra attorno al foro, aumentando il diametro dell’elemento di fissaggio.

Procedimento:Impregnare un foro pilota di dimensioni standard e iniettare la miscela resina/ indurente all’interno del foro utilizzando una siringa. Se necessario passare una seconda mano di resina in caso di fori strappati o sovradimensionati.

ASSEMBLAGGIO DI ELEMENTI DI FISSAGGIO AVANZATO

Per ottenere una maggiore resistenza e stabilità, eseguire fori sovradimensionati in modo da aumentare l’area di substrato esposta e la quantità di resina epossidica attorno all’elemento di fissaggio.

Procedimento:Impregnare i fori e l’elemento di fissaggio con una miscela resina/ indurente. Lasciare che la resina epossidica penetri abbondantemente nella fibra del legno.Riempire il foro con resina epossidica addensata.

Montare gli elementi di fissaggio esercitando una forza sufficiente a fissare gli accessori metallici in posizione. Prima di applicare un carico sugli accessori metallici lasciare catalizzare completamente la resina epossidica.

ASSEMBLAGGIO DI ACCESSORI METALLICI

L’assemblaggio di accessori metallici è molto più complesso del semplice assemblaggio di elementi di fissaggio. Assemblando la base degli accessori metallici alla superficie, la capacità di carico di questi ultimi risulta significativamente maggiore poiché fornisce all’accessorio metallico una solida superficie d’appoggio. La base si salda inoltre al legno sottostante formando con esso un legame più forte e resistente rispetto al semplice assemblaggio di elementi di fissaggio. E’ un sistema adottato per montare accessori metallici su superfici non piane, curve o non uniformi.

Procedimento:Preparare la superficie di montaggio e la base dell’accessorio metallico in modo che aderiscano correttamente.Impregnare il foro sovradimensionato con resina epossidica. Lasciare penetrare la resina all’interno della fibra di legno

ASSEMBLAGGIO DI ACCESSORI METALLICI

Ricoprire la super?cie di contatto inferiore dell'accessorio metallico con resina epossidica non addensata. Stro?nare la resina epossidica bagnata con una spazzola metallica oppure carteggiarla con carta vetrata a grana 50. Carteggiando la base, ricoperta di resina epossidica, la resina viene direttamente a contatto con il metallo prevenendone l'ossidazione.

Iniettare nel foro una resina epossidica che non cola. Utilizzare una quantità di miscela suf?ciente a far sì che non rimangano vuoti nel foro dopo l'inserimento dell'elemento di ?ssaggio. Ricoprire con resina addensata la parte inferiore dell'accessorio metallico e la ?lettatura dell'elemento di ?ssaggio. Sistemare l'accessorio metallico in posizione. Inserire e serrare gli elementi di ?ssaggio ?no a quando dalla giuntura non fuoriesce una piccola quantità di miscela.

ASSEMBLAGGIO DI PRIGIONIERI

Procedimento:Preparare i prigionieri/perni ? lettati incerando le estremità superiori (sopra la super?cie) e pulendo le estremità inferiori (sotto la super?cie). Posizionare un dado e una rondella sui prigionieri, impregnare le estremitàinferiori e inserirle nei fori pieni di resina epossidica. Prima di ?ssarel'accessorio metallico e di serrare i dadi lasciare catalizzare completamente la resina epossidica.

…… IN CONCLUSIONEIN CONCLUSIONE

Domande?Domande?Cerato Fabio Aldo

ArchitettoVia Bardonecchia 5 10048 Vinovo (TO)

Tel – fax 011.9654555Mobile 339-1510555

e-mail [email protected]

R.E.M.Conservazione

e Restaurodi P. Paolo Masoni,

Borgata Ruatta 31 10040 Rubiana (TO) tel. - fax 011/9358453

cell. 3385808678e-mail [email protected]

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