Il gruppo di lavoro WG02 del Comitato Tecnico TC139 del CEN (Comitato Europeo di Normazione) sta elaborando

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1 Il gruppo di lvoro WG02 del Comitto Tecnico TC139 del CEN (Comitto Europeo di Normzione) st elborndo gli ultimi ritocchi d un norm che descrive il metodo di esecuzione dell prov di trzione per film di vernice liberi. Di film ottenuti con l stesur delle vernici, si ricvno provini sgomti ( form di osso di cne ) che vengono sottoposti prove di trzione per determinrne le crtteristiche meccniche. Dll nlisi dei risultti ottenuti con un serie di prove condotte su diverse cmpionture di vernici è emers un mncnz di univocità nell interpretzione dei dti. Il presente rticolo quindi h lo scopo di presentre lcune nostre considerzioni. Cts ssieme l lbortorio tedesco WKI di Brunschweig, ormi d lcuni nni, h elborto ed ttivto un certificzione di prodotto comune per i cicli di vernicitur di elementi in legno per usi esterni, nell qule: regolmento, metodi e requisiti sono condivisi d entrmbi gli istituti. I due enti hnno condiviso le proprie conoscenze per relizzre tle certificzione, e tr i metodi proposti dl WKI, c er nche quello dell vlutzione dell elsticità del film di vernice medinte un procedur intern che descrivev un prov di trzione. Nonostnte lcuni spetti di metodic e di interpretzione dei risultti d migliorre il metodo er stto inserito nel processo di certificzione. Dto l utilizzo nel tempo di tle procedur e l costnte vlutzione delle sue potenzilità e criticità, il metodo è pprodto l CEN (Comitto Europeo di Normzione); l form del documento è sostnzilmente stbilit nche se l discussione rigurdo ll interpretzione dei risultti sembr perdurre. Prim di pprofondire lcuni spetti è utile fre lcuni cenni ll teori delle prove di trzione. Le crtteristiche trzione di un mterile sono vlutbili ttrverso un grfico sforzo/deformzione. Un mterile sottoposto trzione può fornire un grfico diverso secondo dell su duttilità. Il grfico 1 rppresent un tipic situzione di prodotto deformbile qule può essere d esempio un polimero. Nel grfico 2 sono messi confronto mterili diversi: l curv rppresent d esempio un mterile rigido Sforzo Punto di snervmento Rottur incremento Cors Deformzione Grfico 1. 1

2 sforzo b c d Grfico 2. deformzione (es: cermic, vetro), le curve b e c sono dte d mterili plstici; l curv d d elstomeri. Tempertur e velocità di prov possono influire sulle prestzioni trzione di un polimero (termoplstico). Per quel che rigurd le vernici, bisogn fre un distinzione tr l vlutzione dell elsticità e del punto di rottur. Come risultto dell prov solitmente si consider il punto di rottur (cfr. grfico 1), m ciò che ci sentimo di dover chirire è che il punto di rottur non identific l elsticità di un vernice. Per definizione l elsticità è l proprietà di un mterile sottoposto sollecitzioni di deformrsi e di rissumere l su form originle (o qusi) l cessre di tli sollecitzioni. Tle proprietà, nei grfici qui proposti, è identifict nel trtto inizile dell curv sforzo-deformzione (zon comportmento linere). Tecnicmente il risultto numerico viene denominto Modulo di elsticità o Modulo di Young, che rppresent il rpporto tr sforzo e deformzione in quest porzione di curv (cioè l su pendenz) ed è espresso in MP. Considerndo che stimo trttndo vernici per legno, le vlutzioni e le considerzioni sulle loro deformzione vnno ftte in bbinmento i movimenti del legno che di ftto è il supporto sul qule vengono pplicte. Fcendo un esempio bbstnz severo: Elemento con tglio tngenzile lrgo 100 mm che subisce un vrizione di umidità del 10% e considerndo un coefficiente di vrizione di 0,4% per ogni punto percentule di umidità ssorbito o perso dl legno, ottenimo un movimento del legno di circ 4 mm che rppresent un deformzione sull lrghezz del 4%. E nturle che sorg un dubbio in merito ll scelt dell llungmento percentule rottur come risultto dell prov. Perché studire l ultim prte del grfico, dove le deformzioni medimente rggiungono ed oltrepssno il 100% di llungmento e non concentrrsi sull prim prte dell curv? A fronte di quest considerzione quindi, i requisiti ndrebbero rivlutti? Probbilmente sì. 2

3 Molto probbilmente ciò che il normtore vuole studire e tenere sotto controllo è il fenomeno delle rotture dei film, che possono verificrsi nel tempo per cercre di limitrle o prevenirle. D qui l necessità di invecchire il film, per vlutre le differenze tr l condizione inizile e l condizione del film invecchito. Come Cts bbimo ffrontto l questione con interesse, dt l importnz che l definizione di requisiti h per l certificzione di prodotto. Nell tbell 1 sono riportti i risultti di diverse vernici di finitur per esterni: mordenzte o semi trsprenti e colorte (tutte finiture binche). Si sono messi confronto i risultti del modulo di elsticità e l llungmento rottur, entrmbi prim e dopo invecchimento rtificile con lmpde UV. L invecchimento è stto eseguito con due cicli d 168 ore ciscuno secondo EN Innnzitutto è stt ftt distinzione tr vernici pigmentte binche e non. Le vernici binche sono identificte con le celle di colore zzurro. Prtendo dl principio che più lto è l llungmento percentule rottur, più è resistente il film e più lto è il modulo di Young, più il film è rigido, è interessnte relizzre che non sempre seguito dell invecchimento si Cmpione Prov di trzione di film di vernice liberi. rottur (differenz %) rottur inizile rottur finle Modulo di Young (differenz percentule%) Modulo di Young inizile (MP) Modulo di Young finle (MP) diminuisce ument ument -25, diminuisce ument -38, diminuisce ument -22, diminuisce ument -27, diminuisce diminuisce 11, ument diminuisce 19, ument ument 36, ument diminuisce 20, ument diminuisce 7, ument diminuisce ument 12-3, diminuisce -9, diminuisce diminuisce 75, ument diminuisce -7, diminuisce diminuisce -7, diminuisce ument -3, diminuisce ument -35, diminuisce diminuisce 51, ument Tbell 1. Estrtto dei risultti del test di trzione su vernici per esterni prim e dopo invecchimento. 3

4 ottiene l irrigidimento del film (cfr cmpioni: 2, 3, 4, 5, 16, 17), tnto che il modulo di Young diminuisce fronte dell invecchimento nziché umentre e llo stesso tempo, l llungmento rottur ument. Comportmento inverso ottengono le vernici 8, 12 e 14, dove le due proprietà denotno comportmenti inversi: nel primo cso si h l umento si di llungmento che di modulo di elsticità, nelle vernici 12 e 14 entrmbi si riducono. D questi dti, si direbbe che l invecchimento rtificile di due settimne non si stto sufficiente d invecchire il film e, si srebbe dovuto continure l esposizione, per poterlo fre significtivmente. Estrpolndo i risultti noi utili per quest ttività e vlutimo l tbell 2. Cmpione rottur (differenz %) rottur inizile rottur finle (differenz percentule%) inizile (MP) finle (MP) , , , , , , Tbell 2. Estrtto dei risultti utili. Qui, ppre subito interessnte il ftto che le vernici binche sino più sensibili ll invecchimento, le modifiche nelle proprietà meccniche sono consistenti, si nel modulo elstico, si nel punto di rottur. Delle semitrsprenti, trovimo che le vernici 1 e 11 sono quelle il cui modulo elstico subisce un mggior umento dopo l invecchimento, che si conferm con l riduzione significtiv del punto di rottur. Tendenze che però non sono confermte d ltre vernici (es. vernici 10 e 7 ). 4

5 Cmpione rottur (differenz %) rottur inizile rottur finle (differenz percentule%) inizile (MP) finle (MP) * , , , , , , ** , , , ** , , , * , , * , , , Tbell 3. Confronto dti. In tbell 3 riprendimo in esme tutte le vernici provte e notimo che le vernici con più lto vlore di modulo elstico inizile hnno un llungmento rottur inferiore l 100% (cfr. es. vernici 2, 14 e 16 (*)). Le vernici 8 e 11 (**) dimostrno un comportmento elstico mggiore (moduli di Young inizili più bssi), m il loro llungmento rottur inizile super in entrmbi il 100%. L vernice 8 perde considerevolmente elsticità dopo l invecchimento (modulo di Young inizile <finle), m si potrebbe dire che si mntiene in termini di llungmento rottur. Anche l osservzione dei provini dopo il test, oltre l grfico ci può iutre comprendere il comportmento del film trzione. Le foto che seguono sono esplictive del comportmento ll trzione di film di vernici. 5

6 Foto 1. Esempio di cmpioni dl comportmento rigido. Foto 2. Esempio di cmpioni dl comportmento elstico. In conclusione, l prov di trzione dei film di vernice è un test i cui dti vnno sicurmente studiti singolrmente. In questo lvoro è stto utile il confronto tr diverse vernici e tle dovrebbe essere sempre. Al momento, mio vviso, non è possibile clssificre un vernice per singolo spetto, si esso l llungmento percentule rottur, si esso il modulo di elsticità, m vnno presi in considerzione entrmbi. Dl nostro studio si desume inoltre che non sempre due settimne di invecchimento rtificile sono sufficienti d invecchire il film tnto d poterne vlutre un riduzione delle prestzioni elstiche. Sicurmente però, qundo si evidenzi un irrigidimento significtivo post invecchimento di due settimne, le vernici potrebbero essere clssificte meno prestnti rispetto d ltre. L vlutzione dell perdit di prestzioni meccniche dopo invecchimento, quel punto potrebbe richiedere mggior tempo e divenire più dispendioso. Per ciò che rigurd il metodo, inoltre, ritengo che tluni spetti dell prov non possno essere prefissti: l velocità di prov gioc ruolo fondmentle per l definizione del modulo di elsticità. Non può essere un dto fisso e v modulto in funzione di prove preliminri sull vernice d testre l fine di ricvrne dti ripetibili. Al momento Cts st considerndo di rivlutre i requisiti rigurdo l elsticità dei film liberi nell certificzione di cicli di vernicitur per esterni e di non contemplre momentnemente tle crtteristic nel regolmento. 6