Quesito sull'osmosi

[polimeri]

Ho visto sul profilo che hai 33 anni, quindi sei parzialmente giustificato essendo semigiovane #9786;

Comunque voglio cercare di spiegare in modo semplice i fenomeni che determinano il distacco di cui si parla (non ci riusciro’ assolutamente)

Per poterlo fare pero’ dobbiamo prima comprendere come e’, nella realta’, strutturato il composito in oggetto quindi lo scafo in vetroresina, perche’ qui sta l’errore: nel considerare la realta’ perfettamente regolata da un fenomeno fisico rappresentato da una condizione ideale ed un presupposto fisso (solido omogeneo)

Sappiamo per esperienza che il manufatto non e’ omogeneo ed e’ composto dagli stratificati successivi strutturali uniti al gel coat , essendo i vari stati sovrapposti prima della completa reticolazione completa si realizza un manufatto che possiamo considerare corpo unico
Gli strati non stanno insieme per semplice adesione ma si realizzano ponti chimici (molecole comuni ai differenti strati)

Questo invece non avviene per strati sovrapposti successivamente, dove non si possono mettere in comune le molecole essendo gia’ create e non piu’ reattive quelle del sottofondo, in questo caso abbiamo una unione che si basa unicamente sulla forza d’adesione propria del nuovo rivestimento

Quindi consideriamo lo stratificato ed il gel coat come un unico elemento (escludiamo per semplicita’ la fibra) che chiameremo “strutturale” e il trattamento antiosmosi in resina epossidica come una aggiunta, che chiameremo “film”

Ora analizziamo lo strato strutturale, esso e’ un solido termoindurente (fibra esclusa) che pare privo di ogni porosita’, ma non e’ cosi’: ha al suo interno delle piccole zone vuote che sono determinate essenzialmente dalla parte di stirene che evapora durante la reticolazione e che lascia delle parti da colmare e che non vengono compensate dalla diminuzione percentuale di volume (sempre per semplicita’ escludiamo gli spazi intermolecolari)
Abbiamo quindi un solido che e’ come una spugna microporosa, con una piccolissima percentuale di buchi ma sufficiente ad assorbire l’acqua allo stato liquido ed a farla diffondere, in parte secondo il principio diffusivo a cui si riferisce fulvio

Pero’ il solido “strutturale” non e’ stato prodotto in condizioni ideali “da laboratorio” e quindi presentera’ una distribuzione della microporosita’ differente da zona a zona, dovuta alla forma complessa, alla differenza di velocita’ di evaporazione dello stirene, alla differenza di calore esotermico tra masse differenti nelle zone a differente spessore durante la reticolazione

Credo che fino a qua sia abbastanza semplice: il solido “strutturale e’ microporoso in maniera differente da zona a zona, pur potendolo considerare un unico solido

La resina epossidica invece, non avendo parti che evaporano durante la reticolazione presenta una microporosita’ media molto piu’ bassa quindi possiamo considerarla una spugna molto meno assorbente rispetto al poliestere, per questo puo’ creare una barriera all’ingresso dell’acqua che origina il fenomeno definito osmotico, perche’ fa passare talmente poca acqua da rendere impossibile il verificarsi del fenomeno anche se la resina poliestere sottostante e’ sensibile al fenomeno

Di certo l’ottimo sarebbe avere lo stesso “strutturale” composto da resina epossidica e non da poliestere” ma sigh gli acquirenti non sono disposti a scucire gli sghei

Quindi, se noi ci troviamo a dover proteggere un manufatto strutturale dall’osmosi, dobbiamo accontentarci di aggiungere successivamente uno strato di resina epossidica (formulata allo scopo) e quindi andiamo a creare una ricopertura successiva con una pellicola “il film”, che e’ necessariamente sottile con una massa di circa 100 volte inferiore e che sta li’ al suo posto per semplice forza d’adesione

Adesso il punto focale della questione e’: perche’ si distacca e si formano nuove bolle se si applica il film quando lo strutturale e’ umido ( o meglio quando la quantita’ di acqua al’interno della porosita’ dello strutturale e’ relativamente elevata)?

Per comprenderlo con esattezza dobbiamo fare cenno a delle leggi generali:
L’acqua all’interno dello “strutturale” non impermeabilizzato, si diffonde tramite fenomeni diffusivi che sono pero’ ostacolati e favoriti dalla grandezza e dalla densita’ della porosita’

In pratica queste microcaverne, piu’ o meno grosse a seconda delle zone e che sono comunicanti tra loro, non sono completamente piene di acqua, ma vanno piuttosto considerate come se fossero rivestite da un velo d’acqua e ci sia ancora lo spazio per l’aria, insomma caverne dalle pareti bagnate ma non invase totalmente dall’acqua

Per questo motivo l’evaporazione non avviene come in un lago, solo sulla superficie dell’acqua, ma avviene come in una spugna all’interno delle singole porosità:
facendo riferimento alla rete di caverne con le pareti bagnate: l’evaporazione avviene sulle pareti e quindi all’interno dello strato superficiale della resina

ora facciamo cenno al principio dell’evaporazione:
una cosa che non e’affatto intuitiva e’ che: i liquidi evaporano sempre a qualunque temperatura essi si trovano sino a che non si trasformano in solidi, in pratica una sostanza allo stato liquido e’ composta da molecole che sono in costante movimento, posseggono un’energia cinetica ( che e’ proporzionale alla temperatura) per questo arrivati ad una determinata temperatura questo movimento si fa visibile e si ottiene l’ebollizione…… ma perche’ ogni sostanza bolle a temperature diverse?
Proprio perche’ ci sono le forze d’attrazione molecolari (di varia natura) che mantengono stabile il sistema e tali forze sono differenti per ogni sostanza
In pratica aumentando il calore fornito si aumenta l’energia cinetica delle molecole fino a che cominciano a muoversi visivamente perche’ l’energia cinetica supera le forze di attrazione molecolari che invece contrastano il movimento

L’evaporazione avviene per lo stesso motivo: le molecole che stanno in superficie verso lo spazio vuoto sono meno in equilibrio perche’ risentono della forza attrattiva molecolare solo di quelle molecole che hanno intorno e sotto di se, mentre sopra non hanno nulla, per cui alcune di esse sfuggono dalla superficie e vanno nell’aria aumentando il loro moto che ora non e’ piu’ contrastato dalla interferenza delle altre molecole del liquido

Ora consideriamo che le molecole d’acqua sfuggano in uno spazio finito e ben delimitato, dentro un contenitore riemito parzialmente di liquido: succede che le molecole si staccano dalla superficie dell’acqua e cominciano a riempire lo spazio sovrastante esercitando una pressione sulle pareti del contenitore

Se il contenitore regge, si arriva ad una sorta di equilibrio e le molecole in piu’ che lasciano il pelo dell’acqua si compensano con quelle che girano libere nello spazio sovrastante che quando ripassano vicino al pelo dell’acqua ritornano liquide, catturate dalle forze d’attrazione dell’acqua liquida

La pressione che le molecole gassose dell’acqua esercitano sulle pareti del contenitore e’ detta pressione di vapore

Pero’ abbiamo visto come l’energia cinetica aumenti se si fornisce piu’ calore al sistema, quindi le molecole cominciano a vibrare maggiormente, e piu’ facilmente riescono a vincere le forze coesive e piu’ facilmente si trasformano in vapore e di conseguenza aumenta la pressione che esercitano sulle pareti del contenitore
Quindi aumenta la pressione del vapore - per questo se aumentiamo il calore fornito il contenitore gonfia sino a cedere quando la pressione del vapore supera la resistenza a rottura del contenitore stesso (questa pressione puo’ raggiungere valori talmente elevati da rompere la pentola a pressione, dell’esempio precedente, se questa non fosse provvista della valvola di sfogo)

Ora ritorniamo al nostro strutturale non bene asciutto, all’interno delle sue caverne avviene esattamente questo, le pareti asciugano e le molecole si trasferiscono nella zona vuota delle caverne ma in questo caso la pressione all’interno delle caverne e’ libera di sfogarsi perche’ le caverne sono comunicanti con l’esterno ( se non lo fossero non sarebbe neppure penetrata l’acqua)


Ma se noi applichiamo al di sopra di esso uno strato impermeabile e’ come se mettessimo un tappo all’uscita delle caverne e quindi realizzassimo l’esempio del contenitore chiuso,
l’acqua contenuta evaporando dalla superficie dei muri delle caverne comincia a saturare l’ambiente libero a sua disposizione e poi a generare una pressione contro tutte le pareti e il tappo (nel nostro caso la resina epossidica a film)

se il tappo e’ debole e le molecole di acqua sono molte, la pressione del vapore supera la resistenza del tappo, che ricordiamo sta li’ per semplice adesione e non possiede grande resistenza a trazione per l’esiguita’ del suo spessore, allora salta, o meglio comincia a gonfiarsi, dapprima microscopicamente e poi visivamente….
Il fenomeno si presenta con nuove bolle, che pero’ non interessano il gel coat o la resina strutturale (e’ un fenomeno che avviene anche su barca sana se si riveste su carena umida) ma interessa esclusivamente lo strato impermeabilizzante a film

Ora per essere piu’ precisi, neppure la resina epossidica e’ totalmente impermeabile all’acqua e quindi il tappo e’ da considerarsi un tappo con dei pori molto piu’ piccoli delle caverne della poliestere, quindi una parte della pressione del vapore la lascia comunque sfogare (per questo importa una bassa presenza d’umidita’ e non la sua totale assenza) ma se la pressione sale, la quantita’ che lascia sfogare e’ insufficiente si crea la pressione ed avviene il distacco



Poi le cose sono, come sempre ancora piu’ complesse, perche’ le pareti delle caverne non sono uniformi, si creano pressioni differenziate perche’ le percentuali di acqua sono disomogenee, inoltre spesso alcune caverne sono cosi’ grandi da innescare anche assorbimenti di natura capillare e tutto questo e’ aggravato dalle tensioni strutturali che portano alla formazioni di vere e proprie macrocaverne o microfessurazioni che aumentano enormemente l‘afflusso dell’acqua non piu’ per diffusione ma per capillarita’, fenomeno aumentato a sua volta dalla igroscopicita’ dei sali residui che aggrava la situazione con l’aumento di volume, senza considerare i fenomeni idrolitici

Insomma c’e’ un piccolo universo dentro i vostri scafi, la prossima volta che li incontrate…..trattateli con rispetto



Spero tanto di essere stato comprensibile