Capire il meccanismo dell’intumescenza… con un marshmallow

L’intumescenza è una proprietà di alcune vernici ignifughe. Come funziona? E che c’entra con i marshmallow?

Cos’è l’intumescenza?

Il termine intumescenza deriva dal latino intumescere cioè “gonfiarsi, dilatarsi”. Si chiama così la proprietà di un materiale di gonfiarsi, appunto, quando sottoposto ad alte temperature. La dilatazione è dovuta alla formazione di gas all’interno e questo processo si è rivelato utilissimo in molti campi d’applicazione:

• nella produzione di materiali isolanti, come ad esempio i rivestimenti per i tubi o altre componenti per l’edilizia e l’industria automobilistica;
• per la realizzazione di schiume, adoperate per imballaggi e materassi;
• nella sicurezza antincendio, per vernici che reagiscono a temperature superiori ai 200°C. Gli additivi intumescenti innescano l’espansione del film di vernice, che va a formare una barriera isolante capace di ritardare la combustione e l’innalzamento delle temperature. In tal modo, l’eventuale incendio si propaga più lentamente e il materiale trattato con la vernice è protetto più a lungo (questione fondamentale soprattutto per le strutture portanti).

Per quanto riguarda le vernici intumescenti, le primissime hanno iniziato a essere sperimentate e poi brevettate negli anni ’30 del ‘900. Da allora la tecnologia ha fatto passi da gigante.
Ne esistono da applicare su diversi materiali, tra cui il legno, che tuttavia presenta già in sé un meccanismo protettivo: la carbonizzazione. Quando brucia, infatti, il legno forma sulla sua superficie uno strato di carbonio che preserva il materiale sottostante. La velocità di carbonizzazione dipende da vari fattori: innanzitutto la specie legnosa, poi i fattori ambientali. Tale processo naturale viene ulteriormente rallentato proprio attraverso le vernici intumescenti e le vernici ignifughe.

Un marshmallow per capire il meccanismo dell’intumescenza

Il marshmallow alla fiamma è un rito tipico della cultura americana. Ci si riunisce attorno al fuoco e poi, con un legno, uno spiedo o un forchettone, lo si fa cuocere sulla fiamma viva, facendo ben attenzione a non carbonizzarlo. Ciò che succede a questa zuccherosissima e gommosa pietanza quando entra in contatto col fuoco è, né più né meno, un processo di intumescenza.
Mentre la superficie esterna imbrunisce a causa della reazione di Maillard, il marshmallow si gonfia. Questo succede per via dell’aria contenuta nel dolce, che col calore si espande, facendo aumentare il volume e diminuire la densità.
A chi volesse provare — a scopo scientifico, ovviamente — buon appetito!

Le vernici intumescenti e le vernici ignifughe

Tra le vernici antincendio per legno non troviamo soltanto quelle intumescenti, prodotte grazie a speciali additivi. Esistono, infatti, anche gli additivi ignifughi. Questi sono responsabili dell’inibizione dell’ossigeno e della vetrificazione. Come funzionano? In pratica, quando le temperature salgono sopra i 200°C, tali additivi inibiscono l’ossigeno (il principale comburente durante un incendio) liberando vapore acqueo o anidride carbonica. Tra i 300°C e i 400°C, la vernice si cristallizza in uno strato vetrificato, che crea una barriera per il legno sottostante.

Entrambe le soluzioni sono efficaci, e le normative impongono cicli di vernici antincendio, come quelle della gamma Firewall di Renner Italia, nei luoghi pubblici e in quelli con grande afflusso di persone. Ad esempio: ospedali, scuole, luoghi di culto, alberghi, aeroporti, ferrovie e locali di pubblico spettacolo.

Solitamente gli additivi intumescenti, essendo poco trasparenti, sono più indicati per le strutture portanti, dove l’effetto estetico è meno importante. Per tutti gli altri elementi in legno — come pavimenti, soffitti, pareti e arredi — si preferiscono invece le vernici antincendio con additivi ignifughi.