Alluminio: criteri di scelta del tipo di finitura superficiale

Nel 2017 Aital ha pubblicato una guida rivolta alle applicazioni nelle quali trovano impiego i semilavorati in lega di alluminio, estrusi (lega EN AW 6060) e laminati (principalmente leghe della serie 5000 – AlMg e, in misura minore, della serie 3000 AlMn), per la realizzazione di porte, finestre e facciate continue, più avanti denominati più semplicemente “serramenti”. A tal fine le valutazioni di durabilità delle finiture sono correlate alle caratteristiche protettive di resistenza alla corrosione e a quelle estetiche (decadimento del colore e della brillantezza).

Naturalmente occorre tener conto del fatto che la durabilità di un manufatto o di una struttura trattati superficialmente dipende da diversi parametri, come:

–   l’ambiente;

–   le condizioni di esposizione del manufatto finito in esercizio;

–   la progettazione della struttura;

–   il tipo di lega;

–   la condizione del supporto prima del trattamento;

–   il ciclo di finitura;

–   la pulizia e la manutenzione in esercizio.

È inoltre opportuno che le ditte che effettuano i trattamenti di anodizzazione e di verniciatura siano in possesso e applichino idonee procedure per il controllo dei prodotti e dei processi. Esempi di tali procedure sono le Specifiche Tecniche utilizzate dalle Ditte a marchio QUALANOD per l’anodizzazione e QUALICOAT per la verniciatura.

La guida è di facile impiego; è sufficiente infatti utilizzare le Tab. 2 (per la verniciatura) e 3 (per l’anodizzazione) riportate nell’allegato 1, che fissano, per ciascuna classe di esposizione (da C1 a C5 come definite nell’allegato 1) il processo ottimale in grado di garantire le migliori caratteristiche di resistenza alla corrosione e alle variazioni di colore e di brillantezza. Per meglio comprendere i contenuti e l’uso della guida si ritiene però necessario che l’utilizzatore della stessa abbia ben chiari i concetti che seguono.

Durabilità

Per definire il concetto di durabilità (cfr. tabella 4 in appendice alla guida) ci rifacciamo e condividiamo, quanto riportato nella norma nazionale (UNI 11156) e in quella internazionale (ISO 12944). Per la prima norma la durabilità è la “Capacità di un edificio o delle sue parti, di svolgere le funzioni richieste durante un periodo di tempo specificato, sotto l’influenza degli agenti previsti in esercizio”. Per la seconda norma, la durabilità è il “Tempo previsto di durata dell’efficacia protettiva prima del primo importante intervento di manutenzione. La durabilità non costituisce quindi una “garanzia di durata” in quanto è una considerazione puramente tecnica che può aiutare il progettista nella scelta dei materiali e delle finiture più adatte e il committente nella stesura di un programma di manutenzione”.

Sulla base dell’esperienza delle applicazioni dell’alluminio in architettura, consolidata da oltre 50 anni per l’anodizzazione e da circa 30 anni per la verniciatura, fermo restando quanto di seguito raccomandato, si può ragionevolmente affermare che i trattamenti e i prodotti previsti nelle tabelle 2 e 3 possano offrire una vita utile minima, in termini di durabilità, di 15 anni nei confronti della resistenza alla corrosione e delle variazioni di colore e di brillantezza. Le variazioni di colore e brillantezza sono strettamente legate, oltre che all’ambiente di esposizione, alla classe dei prodotti vernicianti utilizzati.

Garanzia di durata

Anche per questo concetto ci rifacciamo, condividendola, ad una definizione normativa (cfr. tabella 4 in appendice alla guida) riportata nella norma ISO 12944 secondo la quale la Garanzia di Durata rappresenta una “Nozione giuridica, oggetto di clausole che possono interessare la parte amministrativa del contratto. La garanzia di durata è generalmente più breve della durabilità. Non esistono regole per correlare queste due durate. La durata dell’efficacia protettiva di un trattamento superficiale è generalmente minore della durata in servizio della struttura; pertanto in fase di pianificazione e progettazione deve essere prestata adeguata attenzione alla possibilità di manutenzione o di rifacimento della verniciatura”.

Naturalmente la suddetta garanzia vale se si rispetta tutto quanto di seguito riportato per le applicazioni negli ambienti considerati, allo scopo di realizzare un’efficace protezione dalla corrosione e un’accettabile variazione estetica. In pratica è importante e necessario che siano redatte specifiche procedure, adeguate al progetto in questione, basandosi sui seguenti aspetti:

1. a) individuazione della classe di esposizione (cfr. tabella 1) della zona in cui i serramenti devono essere ubicati;
2. b) geometria dei serramenti da realizzare con semilavorati in lega di alluminio, che deve essere priva di zone che possono rappresentare “trappole di corrosione” (zone di ristagni di umidità e/o scarsamente aerate, etc.) e deve prevedere una adeguata accessibilità per gli interventi di pulizia e di manutenzione;
3. c) isolamento, l’uno dall’altro, di eventuali diversi metalli presenti nel serramento, per evitare la corrosione galvanica;
4. d) adozione di tutte le misure necessarie a proteggere le superfici verniciate e anodizzate durante lo stoccaggio, l’assemblaggio e la posa dei serramenti;
5. e) approntamento di un programma dei controlli da effettuare durante e dopo i lavori di posa;
6. f) approntamento ed esecuzione di un idoneo programma di pulizia (cfr. scheda tecnica AITAL n. 34/2003) e manutenzione estesa a tutta la durata in servizio dei serramenti.

ALLEGATO 1

In tabella 1 sono elencate e definite le varie classi “C” di esposizione atmosferica, estrapolate dalla norma ISO 12944. In corrispondenza di ciascuna classe di esposizione, in tabella 2 sono riportati invece i trattamenti preliminari e i prodotti vernicianti per le finiture verniciate, mentre la tabella 3 riporta le classi di spessore dell’ossido anodico per le finiture anodizzate.

Tabella 1 – Classi e corrispondenti esempi di ambienti di esposizione

Nota: Per determinare le classi “C” di esposizione atmosferica, La norma ISO 12944 prescrive un’esposizione di un anno di un lamierino d’acciaio a basso tenore di carbonio e di un lamierino zincato e ne calcola poi la perdita in peso (in g/m²) e la diminuzione dello spessore (in µm) di zinco e di acciaio. Per ogni classe “C” (da C₁ a C₅) sono prefissati precisi limiti di perdita di peso riportati in un’apposita tabella.

Cicli di verniciatura raccomandati

Nella tabella seguente sono riportati i riferimenti ai cicli più idonei di verniciatura ed ai relativi prodotti vernicianti per ciascuna classe di esposizione. Per un uso conforme della tabella si raccomanda di tenere in debito conto tutte le note di seguito riportate, riguardanti fattori di influenza di primaria importanza come:

• il tipo di pretrattamento
• la composizione chimica della lega di alluminio
• l’irraggiamento solare

Per ogni classe di esposizione C che prevede applicazioni in esterno, sono state riportate due colonne, una delle quali, oltre agli aspetti ambientali responsabili di possibili effetti corrosivi, tiene conto anche dell’effetto di elevati livelli di Radiazione Solare Annua (R.S.A). In queste ultime condizioni è richiesto l’uso di prodotti vernicianti (P.V.) con più alte caratteristiche di resistenza alla luce, definiti di classe 2 e di classe 3 dalle specifiche tecniche del marchio QUALICOAT.

Tabella 2 – Trattamenti preliminari e prodotti vernicianti per le finiture verniciate per ogni classe di esposizione “C”

Nota 1 – Pretrattamento

Lo standard QUALICOAT prevede un’asportazione minima di 1,0 gr/m², mentre per il SEASIDE l’asportazione minima deve essere di 2,0 gr/m² . Nota bene, il pretrattamento tipo SEASIDE non si applica ai laminati.

Per maggiori dettagli si rimanda alle specifiche tecniche del marchio QUALICOAT (siti internet: www.qualital.eu e www.qualicoat.net)

Nota 2 – Composizione chimica della lega di alluminio

La lega EN AW 6060 utilizzata per la realizzazione di profilati estrusi per serramenti costituisce il miglior compromesso in termini di esigenze da parte dei produttori di profilati, che ne sfruttano la sua ottima estrudibilità, e da parte degli utilizzatori per le buone caratteristiche meccaniche e di resistenza agli agenti inquinanti.

E’ tuttavia il caso di sottolineare che il comportamento di tale lega in termini di resistenza alla corrosione può cambiare in funzione della sua composizione chimica quando le impurità ammissibili (in particolare rame, zinco e ferro) raggiungono e superano determinati valori percentuali in peso, pur nei limiti ammessi nella lega.

Nota 3 – R.S.A. = Radiazione Solare Annua

Sulla base di rilievi effettuati dall’ENEA nel quinquennio 1995-1999, in Italia, nel corso di un anno, la quantità di radiazione solare che raggiunge un metro quadrato di superficie si aggira, mediamente, intorno a 5.000 MJ. L’energia solare si presenta come un insieme di radiazioni elettromagnetiche di varia lunghezza d’onda: circa il 10 % è sotto forma di radiazione ultravioletta con lunghezza d’onda fra 0,2 e 0,4 micrometri (un micrometro è uguale a un millesimo di millimetro); circa il 50 % è sotto forma di radiazione visibile, con lunghezza d’onda fra 0,4 e 0,8 micrometri e circa il 40 % è sotto forma di radiazione infrarossa, fra 0,8 e 3 micrometri.

Come si calcola il valore di R.S.A :

1. Nel sito Google Maps o in Wikipedia è possibile trovare le coordinate (latitudine e longitudine) del sito nel quale saranno posati i serramenti;
2. Nel sito Internet di ENEA fonti rinnovabili alla pagina “Atlante Italiano della radiazione solare” c’è la possibilità di ricavare la “Radiazione solare globale giornaliera media mensile su superficie orizzontale” (media quinquennale 1995-1999),
3. inserendo la latitudine e la longitudine del luogo in cui verranno installate finestre e facciate continue,
4. spuntando la casella ENEA-SOLTERM,
5. scegliendo come unità di misura MJ/m² e richiedendo il valore di RSA per tutti i mesi.
6. Cliccare 2 volte su “calcola” ed in fondo alla terza pagina è possibile trovare il valore di “Radiazione globale annua sulla superficie orizzontale” (anno convenzionale di 365.25 giorni).

Nelle condizioni di esposizione con valori R.S.A. = Radiazione Solare Media Annua superiori ai 5.400 MJ/m² si devono obbligatoriamente utilizzare polveri di classe 2 o 3.

A titolo d’esempio, qui di seguito, si riportano i valori di R.S.A di alcune città italiane:

A puro titolo informativo: in Florida i valori annuali di R.S.A nel quadriennio 2007-2011 sono variati tra i 6200 e i 6400 MJ/m².

Cicli di anodizzazione raccomandati 

Come è ben evidente nella tabella seguente, per applicazioni in architettura il grado di protezione dello strato d’ossido cresce al crescere del suo spessore.

Tabella 3 – Classi di spessore dell’ossido anodico per ogni classe di esposizione “C”

APPENDICE ALLA GUIDA

Costruzioni in Edilizia: Definizioni ricorrenti

Per interpretare correttamente questa guida è assolutamente necessario conoscere e condividere una serie di definizioni di fondamentale importanza riguardanti la vita di un qualsiasi manufatto destinato a svolgere le sue funzioni per lunghi periodi e in condizioni di esposizione ai più variegati ambienti ed atmosfere. Le definizioni, riportate nella seguente tabella 4, sono state ricavate da norme tecniche vigenti per materiali comunemente usati per applicazioni nelle costruzioni edilizie, in particolare in acciaio; per questo motivo la durabilità è espressa principalmente in termini di resistenza alla corrosione.

Tabella 4 – Definizioni ricavate da norme tecniche sui concetti legati alla durabilità di manufatti e opere edilizie

Corrosione atmosferica

La corrosione atmosferica è un processo che avviene in uno strato di umidità presente sulla superficie del metallo. Lo strato di umidità può essere così sottile da non essere visibile ad occhio nudo. La velocità di corrosione viene incrementata dai seguenti fattori:

–   aumento dell’umidità relativa;

–   condensa (quando la temperatura della superficie è uguale o minore del punto di rugiada);

–   aumento del tasso di inquinamento dell’atmosfera (gli inquinanti corrosivi possono reagire con il supporto e formare depositi sulla superficie).

L’esperienza ha dimostrato che è probabile il verificarsi di una significativa corrosione se I’umidità relativa è maggiore dell’80% e la temperatura maggiore di 0 (zero) °C. Tuttavia, con un aumento di inquinanti e/o di concentrazione salina, la corrosione può verificarsi a livelli di umidità molto inferiori. In una stessa zona climatica, anche l’esposizione dell’elemento costitutivo di una struttura influisce sulla corrosione. Se le strutture sono all’aria aperta, intervengono nella corrosione i parametri climatici come pioggia, luce del sole, inquinanti in forma di gas o di aerosol. AI coperto, le influenze climatiche sono ridotte. All’interno, l’effetto degli inquinanti atmosferici è ridotto, anche se è possibile una velocita di corrosione localmente elevata, provocata da insufficiente ventilazione, alta umidità e condensa. La conoscenza dell’ambiente locale e del micro-ambiente è essenziale per la valutazione delle sollecitazioni corrosive. Esempi di micro-ambienti determinanti sono la parte inferiore di un ponte (soprattutto al di sopra dell’acqua), il tetto di una piscina coperta, e le facciate di un edificio al sole o all’ombra.

Tipi di atmosfera

Di seguito si indica una caratterizzazione dell’atmosfera in base agli agenti corrosivi presenti e alla loro concentrazione. Gli agenti corrosivi principali sono i gas (soprattutto l’anidride solforosa) e i sali (soprattutto i cloruri e/o i solfati).

1. Atmosfera rurale: atmosfera prevalente nelle zone rurali e nelle piccole città, senza significativa contaminazione da agenti corrosivi come l’anidride solforosa e/o i cloruri.

2. Atmosfera urbana: atmosfera contaminata, prevalente nelle aree densamente popolate senza significative attività industriali. Presenta moderate concentrazioni di inquinanti come l’anidride solforosa e/o i cloruri.

3. Atmosfera industriale: atmosfera contaminata da inquinanti corrosivi emessi dall’industria locale e regionale (soprattutto anidride solforosa).

4. Atmosfera marina: atmosfera sul mare o vicino al mare. L’atmosfera marina si estende nell’interno per una certa distanza, secondo la topografia e la direzione prevalente del vento. E fortemente contaminata da sali marini (soprattutto cloruri).

5. Ambiente locale: condizioni atmosferiche prevalenti intorno all’elemento costitutivo di una struttura.

Queste condizioni determinano la classe di esposizione e comprendono i parametri sia meteorologici sia di inquinamento.

Riferimenti normativi

Per la stesura della presente guida si è fatto riferimento alle seguenti norme tecniche:

UNI 11156 (parti 1, 2 e 3)      Valutazione della durabilità dei componenti edilizi

Parte 1 – Terminologia e definizione dei parametri di valutazione

Parte 2 – Metodo per la valutazione della propensione all’affidabilità

Parte 3 – Metodo per la valutazione della durata (vita utile)

ISO 12944 (parti da 1 a 8)      Pitture e vernici – Protezione dalla corrosione di strutture di acciaio mediante verniciatura

NF P 24-351                            Menuiserie métallique – facades rideaux, semi-rideaux, panneaux métallique – protection contre la corrosion et préservation des états de surface + Amendement A1

UNI EN ISO 7599                    Anodizzazione dell’alluminio e sue leghe – Specifiche generali per rivestimenti per ossidazione anodica sull’alluminio

UNI EN 12206-1                     Rivestimenti dell’alluminio e delle leghe di alluminio per applicazioni architettoniche – parte 1: Rivestimenti preparati a partire da prodotti vernicianti in polvere

QUALICOAT                            Specifiche Tecniche del Marchio QUALICOAT 12a edizione (rev.01 del 01.09.2010)

QUALANOD                            Specifiche Tecniche Marchio QUALANOD (ed. 01-07-2010 rev.01)

Bibliografia

–    A. Prati – Comportamento dell’alluminio anodizzato alla corrosione atmosferica – Giornate sulle tecnologie delleleghe di alluminio (Milano 14-15 novembre 1968)

–    F. Sacchi – Finiture dell’alluminio architettonico: 50 anni di gioventù, e vita molto più lunga – Convegno Serramenti metallici: prestazioni, durata, garanzie (Rimini 27 settembre 1985)

–    V. D. Heyden – Comportamento dell’alluminio anodizzato dopo 20 anni di esposizione – OXIT n. 2/1985

–    CIDA – 20 ans d’exposition atmospherique: Excellent comportement de l’aluminium – SAR n. 3/1986

–    J. Patrie – Tenue à l’atmosphere industrielle et marine des demi-produits anodizes et colorès èlectrolytiquement destines au batiment – revue de l’aluminium – janvier 1975

–             G. Barbarossa, R. Boi – Trattamenti e finitura delle superfici. Caratteristiche di durabilità – Convegno L’alluminio e le sue leghe (S. Leucio CE 4-5 dicembre 1997)

Leggi il primo contributo

Leggi il secondo contributo