SISTEMA DI MICRO-AERO-ABRASIONE A SECCO E A UMIDO IBIX® UGELLO A VORTICE ELICOIDALE HELIX® GENERALITA’

Sistema di pulitura con apparecchiatura di micro-aero-abrasione IBIX® a secco e a umido con proiezione controllata a bassa pressione di inerti specifici per puliture artistiche a base di carbonato di calcio , di granulometria finissima (da 120 a 350 Mesh) e durezza inferiore a 3 Mohs, o granato almandino in forma sferica (durezza 7,5 scala di Mohs,) o inerti vegetali, o ancora a base di bicarbonato di sodio per le superfici non porose, graffiabili e lucide; durezza da prescegliere sulla base della tipologia di substrato e di forma di degrado da trattare.Pressione di utilizzo di aria compressa refrigerata e deumidificata regolabile a partire da 0,2 bar.Regolazione micrometrica della miscela aria compressa/inerte/acqua vaporizzata. Pistola erogatrice ergonomica e leggera dotata di ugelli in metallo duro intercambiabili con foro interno di diametro da 1 a 4,5 mm cilindrici o conici o con tecnologia a vortice elicoidale ad azione abrasiva tangenziale-rotante HELIX® particolarmente utilizzabile anche su apparati decorativi, fregi, modanature e sottosquadri. Distanza dal manufatto variabile in funzione delle condizioni della superficie e della pressione di utilizzo.

CARATTERISTICHE TECNICHESISTEMA DI PULITURA SELETTIVA IBIX® 9

. Struttura: completamente in alluminio

. Pressione d’esercizio: a partire da 0,2 bar

. Aria compressa di alimentazione: requisito minimo di aria deumidificata: 500 l / min. Dimensioni granulometria: da 38 µm fino a 1,2 mm. Lunghezza tubo comando a distanza: 6 m. Dimensioni e tipologia ugelli disponibili: 1 - 1.5 - 2 - 2.5 - 3 - 3.5 - 4 - 4.5 mm cilindrici o conici Ugello a vortice elicoidale HELIX®

. Capacità serbatoio inerte: 9 l

. Altezza max: 850 mm

. Larghezza max: 430 mm

. Peso macchina (serbatoio vuoto): ~ 15 Kg

. Vibrazioni all’impugnatura: 1,157 m/s2 (aria) e 1,186 m/s2 (acqua)

. Superfici lavorabili: lapidei, laterizi, marmo, legno, vetro, cemento, materiali compositi, metalli ecc...

CARATTERISTICHE TECNICHESISTEMA DI PULITURA SELETTIVA IBIX® 25

. Struttura: completamente in alluminio

. Pressione d’esercizio: a partire da 0,2 bar

. Aria compressa di alimentazione: requisito minimo di aria deumidificata: 1500 l / min. Dimensioni granulometria: da 38 µm fino a 1,8 mm. Lunghezza tubo comando a distanza:10 m. Dimensioni e tipologia ugelli disponibili: 1 - 1,5 - 2 - 2,5 - 3 - 3,5 - 4 - 4,5 - 5 - 5,5 6 - 7 mm cilindrici o conici Ugello a vortice elicoidale HELIX®

. Capacità serbatoio inerte: 25 l

. Altezza: 940 mm

. Larghezza: 450 mm

. Peso macchina (serbatoio vuoto): ~ 30 Kg

. Vibrazioni all’impugnatura: 1,157 m/s2 (aria) e 1,186 m/s2 (acqua)

. Superfici lavorabili: lapidei, laterizi, marmo, legno, vetro, cemento, materiali compositi, metalli ecc...

COS’ E‘ Rispetto agli ugelli tradizionali, il Sistema brevettato HELIX® di nuova generazione permette, a parità di dimensioni dell'ugello, di ampliare l' area di contatto tangenziale mantenendo uniforme e calibrata l' azione dell' aggregato per unità di superficie; questo consente di aumentare la distanza dell'operatore dalla superficie trattata, minimizzando l' invasività senza perdere la regolarità e l' omogeneità della pulitura e ovviando alla necessità per l' operatore di ricorrere ad interventi di continua correzione che possono tradursi nella definitiva perdita di stratificazioni da conservare.

UN’ INNOVAZIONE VINCENTEIl cuore del Sistema brevettato HELIX® sfrutta la combinazione dell' effetto Venturi, creato dalla speciale conformazione del cono di uscita, con il dispositivo di innesco del moto elicoidale rotatorio, allo scopo di ridurre notevolmente la portata d' aria necessaria al funzionamento della macchina. Questo ha consentito di esaltare le potenzialità delle apparecchiature IBIX® che da sempre sono note per le piccole dimensioni, la leggerezza, i bassi consumi di aria compressa e di inerte, il che si traduce, oltre che in un risparmio economico, in maneggevolezza in cantiere e grande facilità di trasporto e movimentazione.Grazie all' utilizzo di acciai speciali antiusura e all' assenza di parti meccaniche in movimento il nuovo ugello HELIX® è caratterizzato da un' elevata durabilità anche in caso di necessità di utilizzo di inerti minerali o di elevata durezza tipo almandino, corindone ecc.

PISTOLA EROGATRICE CON UGELLO A VORTICE ELICOIDALE

Ugello realizzato in acciai speciali antiusura con dispositivo generatore di moto elicoidale integrato nella struttura di contenimento, coni di uscita della miscela inerte/aria con speciale conformazione che consente di sfruttare il principio Venturi e di ampliare notevolmentel' area di contatto tangenziale mantenendo uniforme e calibrata l' azione dell'aggregatoper unità di superficie.

Pistole HELIX® disponibili per i sistemi IBIX9, IBIX9H2O, IBIX 25 e IBIX25H2O Coni di uscita in carburo di tungsteno: diametri disponibili 3, 4, 6, 8 mm

CONSUMO DI ARIA ALL’ UGELLO

Il consumo è espresso in litri/minuto.

A ømm Bømm 0.5 bar 1 bar 1.5bar 2 bar 2,5 bar 3 bar 4 bar 3 4,5 70 112 154 196 245 280 368 4 6 125 200 275 350 438 500 657 6 9 282 451 620 790 987 1128 1516 8 11.5 502 803 1104 1406 1757 2008 2510

Calcoli effettuati secondo la norma ISO 5167 .

Importante: I consumi effettivi di aria compressa sono calcolati sul diametro A, ma le prestazioni e l‘ efficacia dell’ apparecchiatura sono quelle del diametro B, quindi nettamente superiori. Questo è possibile grazie alla combinazione dell’ effetto Venturi con questo speciale tipo di vortice che è il cuore dell’ apparecchiatura stessa.

ALCUNI DATI SPERIMENTALI

Ugello ø 3mmDescrizione del manufatto: laterizio modernoStratificazione da rimuovere: vernice alchidica (20-25 µm) Distanza dalla superficie: 50 cmPressione di uscita all’ ugello: 2.8 barPressione di contatto con la superficie: < 0,5 barGranulometria inerte: 200 Mesh (55 µm)Consumo di inerte registrato: 800 gr/mq - 16 Kg/hDiametro cono d’uscita: 3 mmSuperficie di pulitura: 20 mq/hAlimentazione: motocompressore da 500 l/min

Le bassissime pressioni con cui l’apparecchiatura può operare (fino a 0,2 bar: l’equivalente di un soffio) e la delicatezza del getto (grazie al vortice elicoidale) rendono oggi HELIX il sistema più idoneo agli interventi sulle superfici di pregio artistico e architettonico, nel pieno rispetto della patina e senza il minimo rischio di abrasioni incontrollate sulle superfici trattate.

Questo sistema frutta la combinazione dell’effetto venturi, creato dalla speciale conformazione del cono di uscita, con il dispositivo di innesco del moto elicoidale rotatorio, allo scopo di ridurre notevolmente la portata d’aria necessaria al funzionamento della macchina.Questo ha consentito di esaltere le potenzialità delle apparecchiature IBIX che da sempre sono note per le piccole dimensioni, la leggerezza, i bassi consumi di aria compressa e di inerte, il che si traduce, oltre che ad un risparmio economico, in maneggevolezza in cantiere e grande facilità di trasporto e movimentazioni.Grazie all’ utilizzo di acciai speciali antiusura studiati in collaborazione con un équipe di metallurgisti e grazie all’ assenza di parti meccaniche in movimento il nuovo ugello HELIX è caratterizzato da un elevata durabilità anche in caso di necessità di utilizzo di inerti minerali o di elevata durezza tipo almandino, corindone, ecc.

LA RICERCA IBIX

Compatibilità degli interventi di aereo abrasione

Il continuo feedback che la IBIX ha impostato con i suoi applicatori ed i tecnici impegnati nel settore del restauro architettonico e monumentale ha evidenziato l’esigenza di acquisire informazioni certe sulla compatibilità degli interventi di aereo abrasione eseguiti con i nostri sistemi di pulitura rispetto alla varietà di supporti lapidei che possono essere presenti nel corso degli interventi di pulitura e restauro. La comparsa di nella produzione IBIX è stata lo stimolo per la promozione del programma di ricerca che qui presentiamo.

Programma di ricerca svolto in collaborazione con la L.A.P.I.S. Laboratorio Analisi Petrografiche Indagini Strumentali di S. Giovanni la Punta – CT.

IL SISTEMA IBIX HELIX

Prove ed analisi per la verifica della compatibilità negli interventi su manufatti architettonici di pregio

Il motivo fondante della presente sperimentazione è il fatto che la compatibilità di intervento sul patrimonio culturale si può identificare essenzialmente con la mancanza di modifiche sostanziali sugli aspetti fenomenici e sulle caratteristiche fisiche delle superfici trattate.In tal senso si è scelto di operare una serie di test per verificare se il sistema di pulitura aereo abrasiva a bassa pressione HELIX inducesse variazioni significative su alcuni parametri caratterizzanti la superficie di materiali lapidei opportunamente scelti.

Determinazione dell’eventuale variazione indotta dai sistemi di pulitura IBIX sui parametri

colorimetrici e cromatici dei materiali lapidei

Le verifiche condotte sono state incentrate su tre parametri

Determinazione della variazione indotta in termini morfoscopici e morfometrici delle

superfici trattate

Determinazione dell’eventuale variazione delle caratteristiche di assorbimento superficiale

Prova di assorbimento per risalita capillare

0

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Tempo (s-rqd)

M/S (mg/cm2)

Pietra Serena - A

Pietra Serena - B1

Pietra Serena - B2

Nella sperimentazione si si sono presi in considerazione litotipi che si differenziano per caratteristiche composizionali, tessiturali e di area geografica di provenienza

• Granito grigio sardo• Alcali granito (granito rosa)• Calcare nodulare (rosso di Verona)• Calcarenite massiva (pietra di Comiso)• Laterizio (piastrella in cotto tradizionale)• Marmo (Bianco di Carrara)• Basalto• Arenaria (pietra serena)

Le tipologie di lapideo considerato sono (tra parentesi i nomi d’utilizzo):

Dei diversi litotipi sono state preparate delle lastre di dimensioni medie 30x30x4 cm.

Tutte le lastre sono state trattate con il sistema di aereo abrasione IBIX utilizzando un sistema IBIX 9. dotato del nuovo ugello IBIX HELIX, annotando le pressioni adoperate.Per ogni lastra sono state trattate due aree contigue con due diversi abrasivi:

Area B1 : un granato (varietà almandino) con granulometria di 200 mesh Area B2 : un carbonato puro (CaCO3 95%) con granulometria 125<300 micron

Tutte le lastre saranno trattate con il sistema di aereo abrasione IBIX utilizzando un sistema IBIX 9 con ugello rotante .

Come abrasivo sarà utilizzato :• un granato (varietà almandino) con granulometria di 200 mesh (Area B1)•un carbonato puro (CaCO3 95%) con granulometria 125 < 300 micron (Area B2)

Il progetto di ricerca: trattamento dei campioni

Per ogni lastra una porzione sarà lasciata non trattata per le verifiche sul dato di partenza del tal quale (blank). Area A

Per verificare in che misura il trattamento aeroabrasivo IBIX modifichi il colore originario di un materiale si sono eseguite delle misure colorimetriche comparative sul materiale tal quale (blank) e quello trattato.

Le misure di colore hanno permesso in maniera oggettiva di definire il parametro differenziale ∆E nello spazio colorimetrico CIELAB per verificare le differenze eventualmente esistenti tra campione trattato e non trattato e l’entità oggettiva della variazione

Il progetto di ricerca: verifiche colorimetriche

Il colorimetro utilizzato è un CR310 della Minolta con una ampia superficie di misura (19,63 cmq) per mediare eventuali anisotropie del materialePer ogni porzione di lastra sono state prese 20 misure secondo una griglia preimpostata

Per verificare in che misura il trattamento aeroabrasivo IBIX modifichi la morfologia superficiale dei materiali si sono eseguite delle verifiche sulla scabrezza superficiale mediante osservazioni microscopiche in luce riflessa e trasmessa

Il progetto di ricerca: verifiche microscopiche

Le osservazioni sono state effettuate sulla superficie del materiale tal quale e dopo trattamento e su sezioni lucide e sottili appositamente preparate di manufatti in pietra su cui è stata effettuata la pulitura da patine biologiche e deposito particellare

Zona trattata Zona non trattata

Per verificare le modificazioni eventualmente indotte dal trattamento aeroabrasivo IBIX sulle caratteristiche di assorbimento d’acqua della superficie dei materiali considerati, si sono eseguite misure di assorbimento d’acqua capillare secondo quanto previsto dalla norma UNI 10859

Il progetto di ricerca: verifiche fisiche

Le prove sono state condotte per confronto tra il comportamento di provini di materiale appositamente preparati, sia con superficie originaria (blank) che dopo trattamento (provini delle aree B1 e B2)

Si sono effettuate 20 misure sulla superficie tal quale per avere rappresentatività della variabilità intrenseca del materiale al quale riferire le misure sulle superfici trattate.Lo studio dei dati ha permesso di definire come valore di riferimento e confronto la media dei valori dell’area B prima del trattamento, come la più rappresentativa della situazione di partenza.Sulla base di considerazioni statistiche di tipo descrittivo si è poi definita la soglia DE>2,5 oltre la quale imputare i valori di DE calcolato come dovuti a modifiche indotte dal trattamento.

Dati ottenuti

Analisi colorimetriche

media dei valori scarto medio rispetto alla media*Materiale Area L medio a medio b medio DL Da Db E*

BasaltoB1 51,00 -0,30 0,54 -2,86 0,10 0,41 2,90

B2 51,07 -0,28 0,33 -2,79 0,12 0,20 2,82

LaterizioB1 48,25 13,68 17,95 -8,23 3,73 1,10 9,13

B2 51,60 12,24 17,28 -4,88 2,29 0,43 5,42

MarmoB1 80,91 -0,65 0,93 -1,02 -0,21 0,93 1,88

B2 83,22 -0,66 -0,31 1,29 -0,22 -0,31 1,38

Granito RossoB1 48,11 4,20 3,89 2,31 -0,86 -0,25 2,56

B2 44,90 5,35 4,66 -0,90 0,29 0,52 1,32

Granito GrigioB1 67,59 -0,32 1,22 -1,41 0,10 0,41 1,52

B2 69,83 -0,36 0,48 0,83 0,06 -0,33 1,11

Pietra SerenaB1 59,72 -1,00 4,67 -3,06 -0,37 0,81 3,19

B2 59,65 -1,02 4,92 -3,13 -0,39 1,06 3,33

Rosso di VeronaB1 57,36 6,91 7,14 2,98 -2,33 -1,84 4,37

B2 55,79 9,20 8,71 1,41 -0,04 -0,27 1,65

Pietra di ComisoB1 81,50 1,16 9,04 0,12 -0,09 -0,93 1,02

B2 82,15 1,02 9,25 0,77 -0,23 -0,72 1,12

* Media di B nel suo complesso prima del trattamento

A

Di tutte le porzioni trattate e di provini delle porzioni di riferimento si sono effettuate osservazioni mediante stereomicroscopio a luce incidente per la verifica delle variazioni morfoscopiche superficiali conseguenti al trattamento.L’analisi dei dati così raccolti ha permesso di evidenziare l’influenza, a parità di rapporto di durezza abrasivo/materiale, della granulometria dell’abrasivo sul risultato finale, e la sucettibilità del laterizio all’uso di abrasivo più grossolano, almeno alle condizioni di prova.

Dati ottenuti

Analisi microscopiche

B1B2

Le prove condotte su manufatti in Pietra Leccese hanno verificato la capacità del sistema di ottenere la completa pulitura del pezzo con pressioni di 0,6 bar e con perdite di materiale dalla superficie valutabili inferiori a 70 microns

ZONA TRATTATA

ZONA NON TRATTATA

Il confronto tra le capacità di assorbimento capillare, considerate indice significativo delle variazioni delle caratteristiche superficiali dei diversi materiali testati, ha evidenziato come il sistema di pulitura in questione determini variazioni generalmente inferiori al 5% nei quantitativi finali di acqua assorbita. Solo nel caso del laterizio e della Pietra di Comiso si assiste a variazioni dei parametri C.I. e CA maggiori di 0,1.

Dati ottenuti

Prove di assorbimento

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

M/S (mg/cm2)

Tempo (s-rqd)

Prova di assorbimento per risalita capillare

Basalto - A

Basalto - B1

Basalto - B2

0

30

60

90

120

150

180

210

240

270

300

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

M/S (mg/cm2)

Tempo (s-rqd)

Prova di assorbimento per risalita capillare

Pietra Serena - A

Pietra Serena - B1

Pietra Serena - B2

Dai dati ottenuti si può affermare che la pulitura con Garnet risulta mediamente in maggiori effetti di variazione sui parametri colorimetrici dei materiali testati, inducendo un valore di ΔE* significativamente alto in quattro casi su otto. Si deve tuttavia notare che nel caso della Pietra Serena, il sensibile aumento di tono della superficie si deve alla parziale rimozione (in genere attesa) della patina di calcite di ricristallizzazione che sbiadendo la superficie è una tipologia di alterazione cromatica molto frequente in tale tipo di lapideo .L’uso del Carbonart Z6 assicura, con il sistema in questione, le migliori performance dal punto di vista della conservazione delle originarie caratteristiche cromatiche delle diverse tipologie di superfici trattate con variazioni significative in solo tre casi su otto

Il progetto di ricerca: Sintesi dei risultati

Le osservazioni effettuate hanno evidenziato che, a parità di condizioni operative, gli effetti delle operazioni di sabbiatura a bassa pressione sono fortemente condizionati dalle caratteristiche di durezza dei litotipi testati, e dal rapporto di questa con la durezza dell’abrasivo utilizzato.

Le misure effettuate hanno evidenziato come il trattamento di pulitura con il sistema HELIX non abbia indotto variazioni significative nelle caratteristiche di assorbimento d’acqua delle superfici considerate. Infatti eventuali variazioni in aumento del quantitativo finale di acqua assorbita (Qtf) non superano il 5% con valori più alti solo nel caso di litotipi a bassissima capacità capillare per i quali la dispersione del dato è data dall’incertezza della misura, connessa alla sensibilità del metodo.

La valutazione globale indica che l’influenza del trattamento HELIX di sabbiatura a vortice d’aria e bassa pressione testato nel presente studio è molto basso riguardo ai parametri considerati.L’efficacia e delicatezza del trattamento è provata dalla scarsa influenza dello stesso sulle caratteristiche cromatiche dei litotipi trattati senza variazioni significative dei parametri colorimetrici di riferimento, pur nelle condizioni di pressione utilizzate per i test (1,2 bar)Dal punto di vista della modifica indotta alle caratteristiche fisiche della superficie si è appurato che il metodo di pulitura testato non determina significative variazioni alla capacità di assorbimento capillare della pietra, parametro altrimenti fondamentale nello studio delle modificazioni da degrado delle superfici lapidee.Inoltre per quanto riguarda gli aspetti morfoscopici della superficie le osservazioni al microscopio hanno evidenziato che i migliori risultati si hanno utilizzando come abrasivo un materiale a grana fine o molto fine a prescindere dal grado di durezza dello stesso.

CONSIDERAZIONI CONCLUSIVE

Sulla base dei risultati conseguiti la IBIX potrà fornire a tecnici, progettisti e funzionari degli Enti di tutela

una verifica oggettiva della compatibilità e prescrivibilità dei propri sistemi di pulitura con aero abrasione controllata su supporti lapidei di diversa

natura, permettendo così a coloro che debbono progettare, eseguire e controllare un intervento di

pulitura di operare una scelta ponderata sulla base di dati scientifici e verificabili.

GRAZIE PER L’ATTENZIONE