Quanto dura un serramento in PVC?

Serramenti e agenti atmosferici: la questione della durabilità

L'esposizione agli agenti atmosferici, come la luce, la temperatura, l’umidità, le sostanze presenti nell’aria può modificare alcune proprietà dei materiali che costituisco l’involucro dell’edificio, come i serramenti.

I serramenti esterni sono l’elemento più significativo della facciata di un edificio. Alcuni progettisti lo hanno definito l’intelligenza dei muri come a significarne l’importanza non solo estetica ma funzionale. 

Il serramento, in relazione alla parte opaca ovvero il telaio, viene esposto a due tipologie di clima molto differenti fra loro: il lato interno, con clima più uniforme e costante, il lato esterno con sbalzi climatici di notevole importanza ed influenza. 

Il PVC utilizzato per realizzare i profili dei telai è stato molto studiato, analizzato con verifiche di laboratorio e reali. L’aspetto più interessante non è solo l’invecchiamento del colore superficiale ma la variazione delle caratteristiche meccaniche del profilo dopo anni di esposizione alle differenti caratteristiche climatiche.

Come è possibile immaginare le condizioni del clima possono influenzare la durata prestazionale dei materiali e non è facile rispondere alla domanda: quanto dura? 

Per rispondere sono stati raccolti gli studi più significativi con una base scientifica in modo da poter supportare adeguatamente le argomentazioni necessarie alla finalità richiesta. 

Da oltre trent’anni il PVC rigido viene monitorato, sottoponendolo a prove con agenti atmosferici naturali e assoggettato alle più svariate sollecitazioni. Le esperienze fino ad oggi acquisite dimostrano che il materiale PVC rigido ha fornito risultati idonei per essere impiegato in applicazioni all’esterno, mediante una adeguata manutenzione.

La necessità di una adeguata manutenzione

Per manutenzione ovvero cura si deve intendere:

1. regolare controllo e cura di guarnizioni e ferramenta;
2. controllo del cosiddetto terzo piano di tenuta, della impermeabilizzazione fra telaio della finestra e il vano di posa;
3. pulitura dei vetri e dei profilati con acqua.

Ciò nondimeno, non esiste alcun materiale che sia assolutamente stabile agli agenti atmosferici. Quando le conseguenze della esposizione agli agenti atmosferici diventano visibili o misurabili, allora è solo una questione di tempo.

Per quanto riguarda il vetro occorrono molti decenni, nel legno l’influenza dei predetti agenti può venir constatata dopo alcuni anni, a seconda del pre-trattamento che esso ha ricevuto, per il cartone sono sufficienti anche poche ore e sull’acciaio può formarsi la ruggine già durante una notte, a meno che non si sia proceduto ad un trattamento.

Il quesito va quindi posto in termini più esatti:

fino a che punto gli agenti atmosferici esercitano la loro influenza e su quali proprietà del materiale.

Per quanto riguarda il profilato per finestre di PVC questo quesito può venire ulteriormente suddiviso, facendo distinzione tra il cambiamento delle proprietà fisico-meccaniche ed il cambiamento dell’aspetto dei profilati (stato superficiale).

Le proprietà meccaniche più importanti dei profilati per finestre possono venire descritte alla luce del modulo elastico del comportamento nella prova di trazione e della tenacità. Lo stato superficiale può venire descritto sostanzialmente con riferimento al valore massimo della rugosità ed al colore. 

Prima di occuparci dei risultati delle analisi attinenti a questi due quesiti (proprietà meccaniche e stato superficiale), si devono affrontare i processi chimici che si verificano durante l’esposizione di profilati di PVC rigido agli agenti atmosferici.

Per esposizione agli agenti atmosferici si devono intendere tutte le influenze esercitate dalla luce (visibile e invisibile), dalla temperatura, dall’umidità e dalle sostanze presenti nell’aria.

Mutamenti chimici di profilati di PVC esposti agli agenti atmosferici

Da analisi condotte iniziate nel 1978 è risultato che quanto avviene effettivamente durante l’esposizione agli agenti atmosferici di profilati di PVC può venire descritto nel modo più semplice con i cosiddetti metodi classici di prova sperimentali di laboratorio.

Determinazione dei doppi legami C=C e C=0

Il PVC è un polimero che presenta doppi legami di carbonio che sotto l’effetto della radiazione solare UV possono rompersi e produrre nuovi legami con l’ossigeno. 

La ricerca dei doppi legami permette di identificarne la presenza e la relativa posizione all’interno del materiale. 

Le mescole di PVC sono create appositamente con additivi adeguati, finalizzati ad impedire la rottura dei doppi legami. 

Con questo metodo viene rilevato, mediante speciali procedimenti chimici e fisici, il quantitativo dei doppi legami C=C e C=0 prodotti dalle influenze atmosferiche, in funzione della profondità del taglio (Fig. 1). Il contenuto di doppi legami C=0 (determinato secondo due metodi) va nettamente diminuendo verso l’interno.

Fig. 1 - Cambiamento chimico del PVC dopo 15 anni di esposizione agli agenti atmosferici
a: gruppi C — O su ogni 1000 atomi C(l 725cm'1),
b: gruppi C — O su ogni 1000 atomi C ( I 705 cm ' );
c : gruppi C — C su ogni 1000 atomi C

Altrettanto deve dirsi per il numero dei doppi legami C=C. 

A circa 200 microns, tutte e tre le curve si orientano verso l’interno ad un livello costante, vale a dire che a partire da questo punto si trova soltanto PVC intatto, cioè non danneggiato dagli agenti atmosferici.

Stabilità residua

Un ulteriore criterio di valutazione per la capacità di resistenza del PVC alla sollecitazione degli agenti atmosferici è costituito dalla cosiddetta stabilità residua, che viene determinata in un forno  a 180°C, secondo la Norma DIN 53-381. Per poter valutare l’influenza esercitata dalla esposizione agli agenti atmosferici, è stata determinata e confrontata la stabilità residua su campioni prelevati dal lato esposto e dal lato interno di profilati di una finestra esposta per 15 anni agli agenti atmosferici. Sul lato interno non esposto agli agenti atmosferici la stabilità risultava di 111 minuti, quella sul lato del profilato esposto era di 94 minuti.

La diminuzione della stabilità residua sul lato del profilato esposto va attribuita esclusivamente alla influenza di uno strato sottile danneggiato dagli agenti atmosferici. Con l’asportazione di questo strato in tagli rispettivamente di 30 microns, si può dimostrare, alla luce della stabilità residua di questi strati asportati, che già ad una profondità di 120 microns, viene misurato un tempo costante di stabilità e che quindi non si manifesta più alcun danneggiamento del materiale dovuto alla sollecitazione da agenti atmosferici (Fig. 2).

Fig. 2 - Stabilità residua in funzione della profondità di taglio.

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