Nuove applicazioni per le vernici rifrangenti

SOMMARIO
La progettazione industriale e l'ingegneria civile si fondono per dare un nuovo volto alla viabilità, proponendo applicazioni innovative per le strade a traffico motorizzato e pedonale.
Il presente studio si concentra sul tema della segnalazione visiva ed in particolare sulle potenzialità di sviluppo dei trattamenti superficiali rifrangenti. Al suo interno sono state distinte tre diverse categorie di rivestimenti che sono state classificate secondo le loro proprietà fotometriche e misurate in laboratorio in diverse condizioni di illuminazione e umidità. In ultima analisi è stata trattata la questione della flessibilità e aderenza delle vernici in esame.
Le conoscenze acquisite si sono concretizzate in un progetto denominato “Dinamo” finalizzato all’ideazione di uno strumento di segnaletica volto alla demarcazione dei margini stradali con l’obiettivo di garantire una migliore visibilità nella rete urbana ed extraurbana.
Il nome Dinamo deriva dal meccanismo d’illuminazione solitamente applicato alle biciclette il quale funziona con la sola energia cinetica sviluppata dal conducente. In maniera analoga il concetto alla base del progetto Dinamo è proprio quello di identificare un prodotto che si attivi e sia ben visibile al passaggio delle vetture, senza necessità di alimentazione esterna.
La ricerca ed il progetto sono frutto di una collaborazione tra i corsi di laurea in Disegno Industriale e Ingegneria Civile dell’Università della Repubblica di San Marino.

1 – INTRODUZIONE
Conducenti di vetture e pedoni sono profondamente influenzati dalle condizioni di visibilità del luogo in cui si trovano, con conseguenze dirette nella prevenzione degli incidenti, nell'identificazione degli ostacoli e della traiettoria ottimale soprattutto in strade ad elevate velocità.
Da diversi anni l’intervento di ingegneri civili e non solo, oltre a migliorare l'illuminazione stradale, si concentra sulla percezione del tracciato da percorrere da parte degli utenti.
Uno dei fattori principali in questo ambito è il potere luminoso o luminanza, il quale indica l'intensità luminosa emessa in rapporto alla superficie interessata. Altri parametri da tenere in considerazione sono il contrasto con la superficie circostante, l'uniformità della radiazione emessa e, in generale, il comfort visivo [1, 2]. Nei luoghi in cui viene portata scarsa attenzione a tali parametri è possibile riscontrare nei conducenti affaticamento e disagio, ovvero le principali cause del calo di attenzione alla guida. Alcuni esempi sono l'abbagliamento causato da riflessi incontrollati da parte di elementi facenti parte delle infrastrutture o di altre vetture e l'effetto "buco nero", subito all'ingresso di gallerie scarsamente illuminate a causa del contrasto con le condizioni esterne [3]. Ulteriori fattori concorrono inoltre ad alimentare il problema: le condizioni meteorologiche avverse, come pioggia, neve o nebbia, e la vegetazione presente a bordo strada che può occultare la luce proveniente dalle fonti presenti [4,5].
La normativa UNI EN 10439 "Requisiti di illuminotecnica delle strade con traffico motorizzato", avente scopo di assistenza alla progettazione, verifica e manutenzione di un impianto di illuminazione, definisce sei classi illuminotecniche, a seconda del volume di traffico presente in sito [6]. Relativamente ai fattori sopra citati ogni classe possiede valori minimi ai quali è necessario attenersi per poter avere una illuminazione adeguata. L'adeguamento a tale normativa può permette di ridurre il numero di incidenti fino al 50% [5].
Non è però possibile fare affidamento unicamente a lampioni e fari per garantire la sicurezza e il confort di guida degli utenti, poiché tali sistemi comporterebbero un notevole dispendio economico, oltre ad un gravoso inquinamento luminoso. Per questi motivi rivestono particolare importanza i diversi segnali di arricchimento del panorama stradale, opportunamente strutturati per riflettere la radiazione luminosa che li colpisce, come la segnaletica orizzontale e quella complementare. Del primo gruppo fanno parte le linee di demarcazione delle corsie, mentre il secondo è costituito da segnali ausiliari: delimitatori di margine, mezzi per indicazione ostacoli e isole di traffico [7,8].
Le normative riguardanti tali inserti non sono totalmente esaustive, per questo motivo è difficile identificare caratteristiche costruttive e requisiti minimi di funzionamento. L'articolo 42 del Codice della Strada elenca le tipologie di segnaletica complementare, definendo la forma e le possibilità di installazione di ogni elemento. Diversamente le normative nazionali UNI EN 1463-1 e UNI EN 1463-2 "Materiali per segnalazione orizzontale. Inserti stradali catarifrangenti" focalizzano la loro attenzione sugli inserti denominati "occhi di gatto", posizionati solitamente ai margini delle strisce pedonali o lungo i confini della carreggiata [8,9,10]. In mancanza di una normativa restrittiva, le aziende propongono una grande varietà di prodotti equivalenti nel funzionamento, ma che differiscono tra loro per materiali ed efficienza. Ad oggi non sono state definite nuove configurazioni per risolvere i problemi intrinseci di tali elementi, in primo luogo quello della manutenzione.
Per questo motivo la presenta ricerca ha analizzato le pellicole ed i materiali rifrangenti, nonché le vernici luminescenti. Al termine è stato possibile definire tre categorie di rivestimenti aventi un comportamento attivo alle radiazioni luminose. Di tali rivestimenti sono state testate le proprietà di riflessione, retroriflessione, aderenza e flessibilità. Mediante uno studio sperimentale è stato infine possibile modulare le caratteristiche intrinseche di un prodotto per ottenere un composto con elevata luminanza, anche in condizioni di scarsa illuminazione, avente inoltre ottime proprietà fisiche, che lo rendono adattabile ad ogni superficie. La progettazione industriale è intervenuta anche nel concepimento di una nuova idea che assiste e in alcuni casi sostituisce, la segnaletica complementare, agevolando la percezione visiva del tracciato.

2 - LA SEGNALETICA COMPLEMENTARE
Le prescrizioni e indicazioni relative alla segnaletica stradale sono volte a facilitare la marcia degli utenti e a fornire loro una corretta visualizzazione del tracciato e delle norme su esso vigenti. Mentre la segnaletica verticale, disposta su pali di alluminio, conferisce indicazioni preventive sul percorso che si sta intraprendendo, quella orizzontale, tra le altre funzioni, ha la peculiarità di far visualizzare il tracciato in modo continuo mediante le linee longitudinali che delimitano le corsie e i margini stradali guidando la traiettoria degli utenti [11,12].
Poiché spesso queste tracce non sono sufficienti al loro scopo, la segnaletica stradale può essere integrata da una terza tipologia di segnaletica, quella complementare, la quale comprende delineatori normali e speciali di margine (figura 1), mezzi e dispositivi di segnalazione ostacoli (figura 2) e isole di traffico (figura 3) [8].

Figura 1. a) delineatori normali di margine - b) delineatori speciali per gallerie

Figura 2. Mezzi e dispositivi di segnalazione ostacoli

Figura 3. Isole di traffico

Questi strumenti sono essenziali nella delimitazione del tracciato soprattutto in condizioni di scarsa illuminazione, nelle ore notturne e in caso di situazioni meteorologiche sfavorevoli. In particolare le precipitazioni riducono la visibilità della segnaletica orizzontale, rendendo quella complementare indispensabile. In caso di nebbia inoltre i punti luminosi offerti da catadiottri sono spesso gli unici dati visivi a cui gli automobilisti possono far riferimento.
Il fenomeno che rende così importanti gli inserti complementari è quello della retroriflessione, mediante la quale la radiazione luminosa, emessa dai fari delle vetture, viene reindirizzata al conducente della stessa, permettendo di visualizzare l'area illuminata con maggiore facilità (figura 4). Così come i lampioni, le superfici dotate di retroriflessione presentano un potere luminoso, il quale viene calcolato rispetto alla percezione degli utenti stessi. Tali materiali devono essere appositamente studiati per permettere questo fenomeno, ad esempio grazie alla presenza di micro-sfere di vetro all'interno del composto di vernice o strutturando la superficie in celle prismatiche all'interno delle quali la luce si riflette sulle pareti per tornare al punto di provenienza (figura 5).

Figura 4. Fenomeno della retroriflessione percepito da un conducente

L'utilizzo di questa tecnologia sembra però non soddisfare pienamente i requisiti di sicurezza della viabilità. Recentemente sul mercato sono comparsi inserti rifrangenti muniti di LED ad alta luminosità alimentati da una rete elettrica o da piccoli pannelli solari (figura 6) [4]. Purtroppo tali dispositivi vengono installati unicamente in specifiche zone ad elevato rischio o di recente realizzazione, causa il loro costo elevato e la laboriosa installazione.
L'inefficienza della segnaletica complementare non è però limitata solamente alle prestazioni della stessa ma anche al problema della manutenzione. Polveri e trucioli penalizzano notevolmente il rendimento di catadiottri e in generale di tutta la segnaletica, rendendola difficilmente identificabile per i conducenti.

Figura 5. Struttura interna dei catarifrangenti

Figura 6. Bottoni LED

La pulizia, estremamente lenta, prevede una procedura manuale mediante un panno umido o una idropulitrice e comporta un notevole rischio per gli operatori stessi, i quali devono intervenire a stretto contatto con i flussi di traffico adiacenti. Inoltre è noto il consistente numero di rotture di tali elementi a causa di urti accidentali.
Attualmente solo gli enti nazionali si occupano di redigere norme tecniche relative alla segnaletica complementare, seppure in futuro sia prevista una standardizzazione a livello europeo, al fine di armonizzare produzione e prestazioni.
L'articolo 42 del Codice della Strada fa riferimento all'intera categoria dei segnali complementari, definendone le funzioni generali, i metodi di applicazione, le dimensioni e le metodologie di installazione [5]. Più dettagliate sono invece le normative UNI EN 1463-1 "Materiali per segnalazione orizzontale. Inserti stradali catarifrangenti. Parte 1: requisiti delle prestazioni iniziali" e UNI EN 1463-2, "Materiali per segnalazione orizzontale. Inserti stradali catarifrangenti. Specifiche delle prestazioni delle prove su strada" [6, 7]. Esse si concentrano sugli inserti denominati "occhi di gatto", considerati elementi della segnaletica orizzontale, declinandoli secondo tipologie, materiali, funzionamento ed in base a specifici test per la certificazione del prodotto.

NELL'ARTICOLO COMPLETO...

I MATERIALI PER RIVESTIMENTI RIFRANGENTI,
LE MISURAZIONI FOTOMETRICHE,
LA DISCUSSIONE DEI RISULTATI.