Degradazione dei Materiali Compositi Nautici - Prima parte

16 di Ottobre, 2021 - Tecnologie - Commento -

di Leonardo Barcaroli

Premessa

Come sempre nei miei articoli, la prima cosa che faccio è quella di chiedere al lettore un minuto supplementare della sua attenzione da dedicare alla lettura della premessa; sezione nella quale cerco di descrivere in maniera chiara ed esemplificata, cosa il lettore o la lettrice può aspettarsi dal contenuto. Mi pare una forma di educazione e rispetto verso chi impiega la risorsa più importante per leggere un mio elaborato.

Vorrei condividere con i nostri lettori, l’esperienza e le conoscenze che sono riuscito ad accumulare in un discreto periodo di studi, ricerca e pratica, su un tema tanto temuto e tanto discusso: la cosiddetta osmosi.

Cercherò di affrontare la progressione dell’esposizione in modo tale da renderla digeribile anche a chi non ha consolidate basi chimiche e più in generale tecniche.

Ciò vuol dire che non organizzerò l’impegno come se fosse un trattato tecnico scientifico (anche perché non sarei all’altezza), ma neanche per fare “chiacchiera” inutile sul problema. Cosa che mi sembra avvenga fin troppo spesso quando si parla di questo fenomeno. E con questa mia ultima riga ho già dato un’indicazione di cosa penso riguardo al modo in cui generalmente si affronta la problematica.

Ho deciso inoltre, di dividere l’interno corpo dell’elaborato in articoli separati come se fossero capitoli; l’argomento è così vasto e profondo che sarebbe, a mio avviso, molto pesante e poco divertente leggere tutto d’un fiato una cosa del genere.

Ogni articolo o capitolo, terminerà con un breve riassunto indirizzato ad isolare e ricapitolare i punti salienti fino a quel punto elaborati. Leggere documenti tecnici senza poi riuscire a fissare in memoria i punti cardine non avrebbe senso. A tal riguardo marcherò le informazioni da non dimenticare, sottolineandole ed enfatizzandole col neretto. Questi “punti di interesse” saranno poi i piloni sui quali costruiremo le nostre certezze e la nostra comprensione del fenomeno.

Il mio obiettivo è quello di dare l’opportunità al lettore di comprendere con maggiore consapevolezza il fenomeno sia dal punto di vista fisico-chimico che da quello più meramente pratico. Questo per consentirgli di potersi confrontare con chiunque e con qualunque fase del problema.

La serie di articoli dedicati a questo tema, saranno in una certa misura un estratto della Guida sulla quale stiamo lavorando; un lavoro più specifico e più complesso indirizzato a chi fosse interessato ad approfondire in maniera più approfondita la tematica sotto tutti i punti di vista.


Cos’è l’osmosi in campo nautico

Osmosi, il capro espiatorio

Innanzitutto, inizierei con il fare un’affermazione che per quanto scomoda può paradossalmente aiutarci a fare una riflessione amara ma utile: sono migliaia di anni che l’uomo costruisce mezzi per solcare mari e laghi, guadare fiumi e specchi d’acqua di ogni genere; e sempre, dico sempre, egli ha avuto problemi con la cosiddetta opera viva. Fibre vegetali consumate e indebolite, legno marcescente, metalli corrosi e arrugginiti, plastiche invecchiate e deteriorate, ed infine i materiali compositi con idrolisi e osmosi. E lo stesso potremmo dire più in generale di tutti i materiali da costruzione che conosciamo; anche quelli finiscono nello stesso modo: invecchiano e perdono le loro caratteristiche funzionali e strutturali attraverso un lento cinematismo sviluppato da cause naturali (agenti atmosferici e biologici) e antropiche (inquinamento e usura). Fatta questa doverosa precisazione, credo sia più facile rassegnarsi e accettare razionalmente questo aspetto spiacevole ma praticamente ineluttabile della nostra vita. Nulla si crea, nulla si distrugge, ma tutto si trasforma (Eraclito di Efeso"; Efeso, 535 a.C. – Efeso, 475 a.C. – Filosofo Greco).

Entriamo nel vivo della questione. Quello che generalmente chiamiamo con semplicitàproblema dell’osmosi”, in realtà è un insieme di processi, pressoché spontanei e in parte naturali, che se coincidenti (cioè quando sussistono tutti insieme), in un sistema predisponente, determinano una catena di eventi che innescano e sviluppano la degradazione della vetroresina. Chiamare questo fenomeno semplicemente osmosi è, quindi, riduttivo e incoerente. La vetroresina inizia a degradare in funzione del verificarsi di un insieme cospicuo di condizioni e reazioni/fenomeni che non esiterei a chiamare “la tempesta perfetta”. Stiamo parlando di idrolisi, osmosi, permeabilità, temperatura, pressione, momento dipolare delle molecole, solventi, acidi, alcali, minerali, metalli, materiali organici termoindurenti, polimerizzazione, cristallizzazione etc. Ecco perché non trovo corretto chiamare questo complesso sistema di eventi e condizioni semplicemente osmosi; è fuorviante e inadatto. Insomma, è una semplificazione inaccettabile e che apre la breccia ad una serie di pericoli che dovremmo assolutamente evitare. Certamente semplifica la vita, ma non aiuta la comprensione. Sarebbe più corretto parlare didegradazione dei materiali compositi nautici”.

Cenni sulla degradazione dei materiali compositi nautici

L’impiego dei materiali compositi in ambito nautico espone questi materiali a sollecitazioni simultanee di diversa natura: raggi UV, sbalzi di temperatura, vento, umidità o acqua, acidità o basicità, stress meccanici di ogni tipo e natura (da impatto, distensione, compressione, flessione etc.). In particolare, la presenza di umidità e di acqua può innescare fenomeni pericolosi di idrolisi e in generale di biodegradazione. Questi fenomeni possono essere acutizzati dagli sbalzi termici e di umidità (ciclicità caldo-freddo e secco-umido), dalla presenza di composti acidi o basici anche a bassi tenori, dal contatto con carburanti, lubrificanti e altri composti chimici di diversa natura. Insomma, stiamo dicendo che tutto inizia dal fatto che l’ambiente e l’utilizzo generano stress diversi che innescano l’instaurarsi del processo di deterioramento del materiale a patto però che ci sia una condizione di “predisposizione” nel materiale. La vetroresina è, se correttamente e completamente polimerizzata un materiale inerte. Con questo abbiamo detto che l’uso e l’ambiente possono innescare un processo, e non che sono la causa. L’instaurarsi del fenomeno è legato anche a quella che io definisco “condizione predisponente”, ovvero il manufatto contiene già in sé i prerequisiti per consentire ai vari “stress” di far partire il tutto. La condizione predisponente rende il manufatto uno “scafo incline al deterioramento precoce”.

Veniamo al punto, e andiamo con ordine. Tutte le resine (matrici) polimeriche (nel nostro caso principalmente organiche termo-indurenti) sono più o meno permeabili all’acqua. La struttura (il rinforzo), costituita in gran parte da fibre di vetro, in teoria non è in grado di trattenere umidità però può fornire un varco ad essa con la capillarità e consentirgli di propagarsi nello stratificato. Più semplicemente, l’acqua penetra attraverso i primi strati protettivi, raggiunge la vetroresina, si propaga e bagna per così dire tutto (fino ad un certo limite s’intende, ovvero fino all’1% in umidità assoluta). Ora ragioniamo, abbiamo detto che la fibra di vetro è inerte e che le vetroresine dovrebbero essere inerti. Abbiamo una certa quantità di umidità nello stratificato e parte il processo di idrolisi. Perché? Perché parte se i materiali sono inerti?

Semplice, non serve un chimico per intuire che in quello stratificato non c’è solo matrice e struttura, entrambi inerti se ben lavorati. L’idrolisi inizia soprattutto perché trova altre sostanze! Non polimerizzate, non reticolate, pronte per essere aggredite da quel buon solvente che è l’acqua. Ora possiamo iniziare a vedere le cose per quello che sono. Questa prima fase di Idrolisi (che io chiamo Idrolisi di fase 1) produce nuove molecole (ovvero sostanze diverse da quelle iniziali) così grandi da restare intrappolate nel materiale generando una condizione specifica che in chimica chiamiamo “soluzione ad alta concentrazione” e producendo a volte sostanziali alterazioni del Ph (altro aspetto cruciale necessario per la tempesta perfetta). Il fenomeno dell’idrolisi è quindi un degrado chimico con perdita delle proprietà meccaniche e strutturali del materiale. La matrice inizia a sciogliersi perdendo progressivamente la sua funzione, l’interfaccia “matrice-fibra” perde la sua funzionalità ovvero si scolla (si parla in questo caso di debonding), la struttura perde la sua funzione principale perché non più “sorretta” dalla matrice, Si consideri pure che il vetro può essere attaccato dagli acidi che possono rimuovere gli ioni di calcio e di alluminio dal vetro stesso. Questa prima parte del fenomeno prepara le basi perfette per l’instaurarsi della blasonata osmosi. La tempesta perfetta è avviata. Rimando gli approfondimenti alla Guida che pubblicheremo più avanti.

Chiedo ora al lettore una certa dose di pazienza, perché lo ritengo cruciale, per ripassare velocemente gli studi giovanili relativi alle reazioni e ai processi chimico-fisici che concorrono allo sviluppo di questa problematica. La lettura, forse noiosa, sarà molto utile per avere una comprensione migliore del fenomeno nella sua interezza e complessità.


Osmosi

In chimica, il termine osmosi indica: la diffusione di un solvente (ad esempio acqua) attraverso una membrana semipermeabile (ad esempio gelcoat, primer, antivegetativa) che fa passare solvente e non soluto. Il movimento del solvente avviene in modo da equilibrare la concentrazione nei due compartimenti, ovvero il solvente passa dal compartimento a minore concentrazione di soluto verso una regione a maggior concentrazione di soluto. Fissate bene questa affermazione perché è uno degli elementi che dobbiamo memorizzare per poter poi comprendere il fenomeno, e anche per poterlo poi contrastare; sia che si parli di prevenzione che di ripristino.

Schema 1 - Osmosi

L’osmosi è un processo fisico spontaneo che tende a diluire la soluzione più concentrata, riducendo così la differenza di concentrazione. Analizzando la radice del termine, ovvero l’etimo, otteniamo un ulteriore spunto di riflessione poiché il termine osmosi deriva dal Greco ōsmós, che tradotto vuol dire spinta. Il flusso di solvente in movimento viene spinto da una forza. E l’intensità di questa forza lo costringe a penetrare e superare i cosiddetti materiali semi-permeabili. Ma quanto può essere “forte” questa “spinta”? Da i dati che ho raccolto, dagli studi fatti e dalle lesioni che io stesso ho visto su molte carene da me analizzate posso dire che stiamo parlando di pressioni che possono andare dalle 2ATM alle 6ATM. E visto che ci siamo, aggiungo che in generale la pressione osmotica dipende dal numero di molecole in soluzione, e non dalla loro massa. In altre parole, potremmo dire che la spinta non dipende tanto da tipo di “sostanza” soluta, quanto piuttosto dalla quantità che di quest’ultima è passata in soluzione. Per dare una misura più concreta a chi volesse capire quante sono 6 atmosfere di spinta, vi ricordo che le ruote delle nostre auto sono gonfiate mediamente a circa 2-3ATM. Ora è più chiaro quante sono sei atmosfere? Ecco, questa è la forza con la quale il processo osmotico spinge le molecole d’acqua affinché questa possa arrivare nello stratificato (il compartimento a maggiore concentrazione), attraversando il gelcoat, il primer, e l’antivegetativa (membrane semipermeabili o permeabili), dal compartimento a concentrazione minore (il mare, o il lago o il fiume). Devo aggiungere che il fenomeno della pressione non è creato solo dall’osmosi quanto piuttosto dal risultato dell’idrolisi la quale, scindendo alcune sostanze, lascia in soluzione molecole che occupano di fatto uno spazio maggiore di quando facevamo parte della sostanza originaria. Miracoli della chimica… che approfondiremo più avanti. Questo per dire che poi l’osmosi non è il solo principale colpevole del problema per cui si sviluppano quelle forti pressioni che determinano le diaboliche bolle dette anche “blistering” o anche “gelcoat blistering”.


Idrolisi

Il termine idrolisi viene dal greco ὕδωρ - acqua, e λύω - sciogliere, si riferisce alle reazioni chimiche in cui le molecole sono scisse in due o più parti per effetto dell'acqua. Facciamo un esempio che tutti conosciamo: quando sciogliamo lo zucchero (in realtà saccarosio, che è un comune disaccaride) nell’acqua o nel caffè, avviamo un processo di idrolisi con il quale scindiamo il saccarosio nei suoi due monosaccaridi costituenti, ovvero il glucosio e fruttosio (molecole derivate). Abbiamo sollevato un altro aspetto importantissimo, l’acqua ha buone proprietà solventi e un momento dipolare spiccato (Il carattere polare o apolare di un solvente determina la natura dei composti che il solvente può sciogliere e la natura degli altri solventi e/o liquidi con cui si può miscelare).

Secondo il parere di chi scrive, rispetto alla degradazione dei materiali compositi, siamo di fronte a due fenomeni distinti di Idrolisi, una forma che chiamo primaria e una forma derivata che chiamo secondaria.

La forma primaria si instaura perché nel manufatto si trovano sostanze non inerti ed estranee che non dovrebbero essere presenti ma che a contatto con l’umidità si scindono in nuove sostanze con dimensioni molecolari maggiori e forti capacità di alterare il PH. L’aumento del PH inizia a degradare le matrici e a volte le strutture. La maggiore dimensione crea pressioni che spingo verso l’esterno. Entrando in soluzione determinano quindi ambienti con soluzioni concentrate che avviamo il processo di osmosi. Arriva altra acqua, ovvero altro solvente. Le sostanze continuano, in alcuni casi specifici, a scindersi per effetto dell’idrolisi. Il fenomeno che si instaura, secondo chi scrive, è partito e non si fermerà a meno che non si attuino azioni specifiche e sostanziali. Quando parliamo di sostanze “estranee” facciamo riferimento a materiali solubili come glicoli, acidi (un esempio è acido ftalico che è un acido dicarbossilico aromatico), sali metallici, stirene e così via potrei elencare una varietà numerosissima di sostanze e materiali che non dovrebbero proprio trovarsi lì.

Proviamo ora a fare un piccolo “inciso chimico” che ci aiuti a capire cosa può accadere nel nostro laminato. Le resine poliesteri insature, ovvero quelle più comunemente usate nella produzione di barche, come accennato sopra sono termoindurenti e vengono additivate con monomeri che servono da solventi, acceleratori o modificatori delle proprietà meccaniche. Uno di questi monomeri è lo stirene (ricordate le sostanze estranee?) che oltre ad avere azione di diluente partecipa anche al processo di reticolazione. Ora, se le quantità di stirene non sono precisamente calcolate avremo uno stratificato con una certa quantità di stirene non polimerizzato (importante pensando che prima o poi verrà a contatto con l’acqua). Alcuni dei principali monomeri del poliestere insaturo sono: l’anidride ftalica, l’anidride maleica, l’acido fumarico, il glicole (altro “estraneo”) etc. E qui arriviamo al fatto che possiamo ritrova anche acido ftalico, generato dalla prima fase di idrolisi o dal fatto che erano presenti nel laminato sostanze residuali di produzione, che entra in contatto con la resina poliestere indurita (matrice polimerizzata) riuscendo a spezzare con estrema facilità legami delle catene terminali non propriamente reticolate (dangling chains). Il risultato è il ritorno a stirene e poliestere non polimerizzato; anche queste sostanze molto inclini all’idrolisi. Indebolendo la matrice indeboliamo la resistenza strutturale e meccanica del manufatto. Questo è solo uno delle migliaia di esempi che possiamo fare e l’ho usato per dare misura al lettore di quello che chimicamente può avvenire sotto i nostri piedi.

Molti degli studi e delle ricerche più avanzate e moderne lasciano emergere nuovi aspetti legati a questo tema specifico; sta emergendo che molti produttori per economizzare il processo di produzione non effettuano la cosiddetta “post-cure” che è una cottura a 80°C nel caso delle resine poliestere e che si effettua dopo la prima fase di polimerizzazione iniziale. La “cottura” serve per fare in modo che il manufatto completi la totale reticolazione o polimerizzazione (caso in cui avremmo in teoria un manufatto inerte). Se questo processo non si completa vuol dire che avremo una certa quantità di resina, catalizzatore e solvente non polimerizzati. Tanto è vero che spesso, per ovviare alla perdita in forza strutturale indotta dalla mancata polimerizzazione, i produttori aggiungono di prassi circa il 15% di laminato aggiuntivo.

Ci fermiamo qui sull’argomento; sarà trattato più approfonditamente nella Guida.


Permeabilità

Il termine “permeabilità” si riferisce alla capacità di un materiale di consentire il passaggio di una sostanza (generalmente gassosa o liquida) attraverso esso. Come già detto le resine polimeriche non sono impermeabili e la poliestere, quella più comunemente impiegata nella costruzione delle nostre barche, lo è meno di tutte. Le molecole d’acqua possono migrare attraverso questi materiali con una certa facilità. La permeabilità di una matrice polimerica è funzione dello spessore, della quantità di bolle presenti, della presenza di crepe o fessurazioni, e non ultimo dalla temperatura. Un aumento della temperatura si traduce anche in un aumento della permeabilità. Quello che ci interessa sapere è che praticamente tutti i materiali organici utilizzati nella costruzione di barche sono, a diversi livelli, permeabili e per la precisione semi-permeabili (con semi permeabili intendiamo materiali che lasciamo passare alcune sostanze e ne bloccano altre). Il grado di libertà al passaggio delle diverse sostanze da parte di queste “barriere” dipende da molti fattori quali ad esempio, la grandezza del reticolo molecolare, fessure e lesioni, polimerizzazioni incomplete, cristallizzazione dei materiali, diminuzione degli spessori da usura e attrito etc.

Schema 3 – Grafico comparativo della permeabilità dei principali materiali di rivestimento nella nautica. Fonte: Nigel Clegg - Yacht Coatings and Osmosis Specialist


Quando parliamo di reticolo molecolare dobbiamo immaginare una vera e propria rete in tre dimensioni più o meno fitta a seconda del materiale impiegato: resine/vernici epossidiche e poliuretaniche sono per esempio caratterizzate da reticoli molto densi mentre le vernici e i rivestimenti più tradizionali come le resine poliestere o le alchidiche hanno reticoli molecolari meno densi e strutture più facilmente permeabili.

In definitiva e per semplificare, diciamo che mediamente queste barriere offrono un varco alle molecole d’acqua mentre non lo fanno per le sostanze complesse, di cui abbiamo parlato nel paragrafo dell’idrolisi, con alto peso molecolare. Con il risultato che l’acqua può entrare, accogliere in soluzione alcune di queste sostanze, generare quella spinta naturale dell’osmosi che spinge altra acqua in questi spazi e favorire l’insorgenza delle famigerate bolle nel gelcoat (blistering).


Cosa è la vetroresina e perché è importante saperlo

Analizziamo velocemente senza pretesa di completezza ingegneristica la struttura della nostra opera viva. Gli scafi in vetroresina delle nostre imbarcazioni sono concepiti per avere una resistenza strutturale, essere impermeabili, essere idrodinamici e per opporsi a quel cinematismo succitato di invecchiamento e degradazione innescato e sostenuto dal tempo, dall’ambiente e dal tipo di utilizzo (sforzo) al quale lo sottoponiamo. Ciò si ottiene generalmente realizzando manufatti la cui composizione può essere schematizzata, semplificando s’intende, come descritto nel grafico seguente:

Schema 2 – Struttura vetroresina opera viva


Soffermiamoci brevemente, perché è importante, sullo strato chiamato laminato. Il laminato, anche detto stratificato è ciò che comunemente chiamiamo anche vetroresina. Un termine generico ma efficace. La vetroresina è un materiale composito, ovvero formato da una matrice (resina) ed una carica (fibre, mat o tessuti di vetro, carbonio, aramidiche etc.). La matrice è il costituente continuo che, blocca e imbriglia il rinforzo, proteggendolo dai fattori ambientali, dall’usura e dalla corrosione. Il materiale di rinforzo, invece, detto anche carica, è costituito da fibre lunghe, fibre corte, particelle o come in questo specifico caso da MAT o tessuti di vetro. Quindi la vetroresina è una serie di strati di MAT o tessuto di vetro sovrapposti e impregnati dalle resine. Una volta catalizzata la resina (indurita), il manufatto acquista le caratteristiche meccaniche e strutturali che hanno reso questo materiale così famoso ed utilizzato.

Una piccola curiosità storica. Fu un italiano, Ruggiero Di Luggo (Fiart), che inventò nel 1959, per primo in Europa, la barca in vetroresina (eh già!! siamo i primi anche in questo!), e da quel momento possiamo dire che iniziammo a conoscere il problema dell’osmosi nei laminati (vetroresina) delle opere vive.

Le matrici più comunemente usate nella nautica sono resine per lo più appartenenti alla classe delle “organiche termoindurenti” e possono essere ad esempio: Poliesteri Insature (Ortofltaliche o Isoftaliche), Vinilesteri, Epossidiche, Fenoliche. Le cariche, ovvero il rinforzo, sono invece materiali inorganici opportunamente prodotti dall’industria al fine di poter essere impiegati a tale scopo e possono essere in genere: MAT, Fibre di vetro (A, E, S, C), Fibre di Carbonio, Fibre Aramidiche.

Ma perché costruiamo in vetroresina? Perché la vetroresina possiede una serie di vantaggi indiscussi a fronte di pochi svantaggi che possono però essere controllati e spesso evitati con una buona gestione e manutenzione da parte dell’armatore. Isoliamo i pro e i contro di questo materiale. I vantaggi in genarle sono: è economica, è relativamente semplice da produrre, è leggera, se correttamente impiegata è strutturalmente forte e resiliente, può essere facilmente modellata in forme molto complesse, è quasi esente da manutenzione. Gli svantaggi invece sono: la cosiddetta “osmosi”. Perché capire come è fatta la vetroresina e i processi fisico-chimici visti è importante per l’armatore? Perché questa conoscenza gli consentirà di prevenire il fenomeno oppure gestirlo e curarlo nel migliore dei modi, ma soprattutto per evitare che qualcuno possa sfruttare la sua ignoranza per frustrarlo e poi “spennarlo” come si fa con i polli.

Quindi l’osmosi, intesa come fenomeno di degradazione dei materiali compositi in ambiente nautico, esiste ed è un problema che andrebbe prevenuto o affrontato e risolto, ma non è la fine delle nostre imbarcazioni. Non è il demone dipinto da chi vuole speculare sulla nostra ignoranza. È un processo mediamente lento; tale per cui può impiegare mesi o anni per rendersi visibile o per diventare un problema talmente grave da compromettere la resistenza strutturale e meccanica del mezzo. Questo però non vuol dire che possiamo dormire sugli allori e anzi dobbiamo intervenire in maniera precoce e decisa non appena capiamo che il problema si è innescato.

Ora, viste le informazioni fin qui discusse possiamo certamente comprendere perché ciò che in generale può infastidire di più non è il fenomeno in sé stesso, quanto piuttosto il fatto che a volte il mercato ha sfruttato questa cosa con intenti speculativi, seminando terrore e disinformazione, di fatto condizionando gli atteggiamenti degli armatori, dei cantieri e dei rimessaggi. Ancora oggi sento spesso parlare di questo problema in modo superficiale, impreciso e a volte premeditatamente manipolatorio per raggirare i malcapitati e impreparati armatori.

Quindi, caro lettore, ti pongo qualche domanda al fine di spingerti ad avere ulteriore curiosità e volontà di approfondire la tematica.

La nostra imbarcazione ha problemi di “osmosi”? quali segnali lasciano presagire che il fenomeno sia partito? Come possiamo essere sicuri, invece, che il fenomeno non è partito, ma che la barca è incline all’osmosi? Come possiamo eseguire un’indagine o procedere a fare dei test per capire queste cose?

Queste sono le domande che dobbiamo porci e alle quali dobbiamo saper rispondere. Perché se non lo facciamo noi, lo farà qualcun altro e sarà uno dei momenti in cui maledirete di aver acquistato una barca. Non parlo mai in maniera sicura di cose che non so, ancora meno di quelle sulle quali ho solo conoscenza puramente teorica. Sapere è diverso dal conoscere. Ho imparato a mie spese la differenza che c’è tra coloro che hanno “assaggiato” e quelli che invece non lo hanno fatto.

Alla luce di quello che abbiamo sostenuto in merito alla permeabilità dei materiali organici termoindurenti siete ancora così sicuri che l’opera viva della vostra imbarcazione sia così protetta dal processo di “Degrado dei Materiali Compositi Nautici”? Considerando poi che la maggior parte delle barche escono dai cantieri senza primer e/o antivegetativa, che il gelcoat nella maggior parte dei casi è poliestere (tradizionale, vedi schema 3) e che ancora ci sono residui di cere e distaccanti per cui se non propriamente detersi, qualsiasi “coating” andrete a passare non aderirà mai.

Aggiungo che se anche in produzione si usano resine o prodotti superiori, se anche si esegue una post cura a 80°C (poliestere) e poi il processo di produzione è stato eseguito male, in presenza di umidità, senza eliminare le bolle dalle resine appena miscelate, o quando si imbevono i tessuti e le stuoie e non si eliminano le bolle d’aria che si formano durante queste operazioni, se si calcolano male le quantità di diluenti o catalizzanti (monomeri) che non polimerizzeranno, il problema si ripresenterà comunque.

Ci sono barche, e le ho viste con i miei occhi e misurate con i miei strumenti, che hanno quasi cinquant’anni e hanno uno scafo perfetto. Scafi con misure di umidità altissime e senza una bolla (blistering). O ancora scafi apparentemente asciutti ma con osmosi al quarto livello. E allora come la mettiamo?

Ricordate che la vetroresina, se catalizzata bene e completamente, è un materiale inerte. Quindi non è l’acqua il demone, né la vetroresina, né gli strati di copertura sovrapposti allo stratificato che, come abbiamo visto, non possono essere totalmente impermeabili. Secondo il mio modesto parere e secondo le ricerche e le esperienze che ho fatto, direi che il problema che la maggior parte delle volte consente al fenomeno di instaurarsi sono i difetti di produzione.


Difetti dei materiali Compositi nel comparto Nautico

Nella sezione precedente abbiamo parlato di vantaggi e svantaggi della vetroresina. Ora dobbiamo introdurre il concetto di “difetti” o “difettosità” del manufatto, separando il problema in due categorie differenti: difettosità indotta e difettosità verificabile. Alla prima categoria fanno parte tutti quei difetti che si creano durante i processi produttivi. Alla seconda categoria appartengono invece tutti quei difetti che possono manifestarsi durante il periodo di utilizzo (il ciclo di vita) del manufatto. Elenchiamo solo alcuni dei principali difetti indotti:

- Contaminazioni, residui, errate miscelazioni, etc.;

-  cracks, fessurazioni, delaminazioni o debonding;

Resinatura impropria;

- Polimerizzazione incompleta o errata;

- Solventi, resine o catalizzatori non polimerizzati;

- Bolle aria/gas;

- Difetti da errata stratificazione, bagnatura ed eliminazione dei vuoti e delle bolle.

Questi sono solo alcuni dei difetti che possono essere creati da una catena di processi produttivi non corretta e sulla quale non vi sono adeguati processi di controllo della qualità.

Ora elenchiamo alcuni dei principali difetti che possono sopravvenire durante il periodo di utilizzo del manufatto:

Decomposizione termica;

Decomposizione chimica da solventi;

Decomposizione chimico-fisica da acidi-alcali;

Cristallizzazione, ossidazione, scolorimento, ossidazione e disseccamento da esposizione ai raggi UV;

Cricche, fessurazioni, crepe, zampe di ragno, forature etc, da stress meccanico e di impatto.

Abbiamo elencato soltanto alcuni dei difetti che possono verificarsi durante il periodo di esercizio del manufatto. Quello che trovo giusto ricordare è che se usiamo il manufatto secondo le specifiche costruttive e di utilizzo, difficilmente ci imbatteremo in difettosità come queste.

Perché faccio differenza tra svantaggio e difetto. Perché lo svantaggio è in generale una condizione di sfavore o di incapacità stimata verso un qualsiasi fattore comparativo, ma comunque un concetto relativo e di massima; che posso gestire modulando lo sforzo e l’impiego del manufatto.

Il difetto o la difettosità, invece, è insufficienza netta, un’incoerenza realizzativa, incapacità misurabile rispetto a precisi fattori progettuali di confronto; il difetto è per esempio una difformità strutturale, meccanica, morfologica etc. del manufatto rispetto al progetto e alle specifiche.

Qui terminiamo, come anticipato nella premessa, la prima tappa di questo percorso. Ci vediamo al secondo articolo!

Ricordo che inseriremo a valle dell’intero lavoro, ovvero alla fine dell’ultimo articolo, le note bibliografiche.

Nel caso aveste dubbi o voleste condividere con noi considerazioni o consigli non esitate a contattarci, perché su questo tema siamo molto focalizzati e attivi con progetti pratici attualmente in itinere. E per chi avesse interesse ad approfondire il tema

A presto!

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