Riassunto analitico
Nel settore della ceramica, negli ultimi anni, si è avuto un aumento della produzione globale di grandi lastre ceramiche, ovvero di piastrelle in gres porcellanato il cui lato supera la dimensione di 60 cm. Il motivo di questo cambiamento è da ricercarsi sia in ambito estetico che in ambito tecnico: le grandi lastre offrono un elevato pregio, garantendo una percezione di continuità visiva grazie al ridotto numero di fughe, una grande versatilità di applicazioni ed una messa in posa più veloce ed efficiente. Per via del comportamento intrinsecamente fragile dei materiali ceramici e per il pericolo di formazione di grandi frammenti taglienti dopo un’eventuale frattura, si è subito investito nella ricerca di tecnologie che potessero aumentare la tenacità a frattura, la resistenza all’urto e a flessione di queste lastre. Nonostante l’aumento dello spessore della lastra sia la soluzione più facilmente adottabile, comporterebbe un aumento del peso del prodotto ed una conseguente difficoltà nella posa, oltre che ad un aumento del costo di produzione e di trasporto. È dunque diventata una pratica comune quella della stuoiatura, ovvero dell’applicazione di uno strato di materiale composito di rinforzo sulla marca della piastrella. Nel caso preso in considerazione in questa tesi, il rinforzo è costituito da una stuoia in fibra di vetro immersa in una matrice poliuretanica. Il presente lavoro di tesi, frutto di un tirocinio svolto presso il Gruppo Concorde S.p.A., si pone lo scopo di studiare l’effetto della sostituzione della stuoia in fibra di vetro con tessuti di origine vegetale, in particolare fibre di canapa, e con particelle di bentonite, e, in seconda analisi, della sostituzione della matrice poliuretanica termoindurente con adesivi hot-melt termoplastici, con lo scopo di diminuire l’impatto ambientale e facilitare il riciclo del supporto. Nella prima fase del progetto di tesi si sono eseguiti esami per la caratterizzazione dei materiali di partenza: esami di caratterizzazione termica per il poliuretano e gli hot-melt, prove di adesione qualitative, analisi della microstruttura, TGA e spettroscopia IR per le fibre di canapa e misura della variazione di umidità ed analisi XRD per la bentonite. Nella seconda fase si sono preparati dei campioni in gres porcellanato in scala ridotta con rinforzi differenti. Questi sono stati sottoposti a prove meccaniche per valutare la loro resistenza all’urto e resistenza a flessione. Sono stati testati rinforzi in poliuretano a diversi spessori, in poliuretano rinforzati con fibra di vetro e tessuti di canapa, in poliuretano caricato con bentonite, in poliuretano caricato con fibre di vetro spezzettate e rinforzi costituiti da adesivi hot-melt rinforzati con fibra di vetro e tessuti di canapa. Per questi ultimi si è anche andata verificare la possibilità di distacco a caldo fra piastrella e rinforzo. I rinforzi in poliuretano con fibra di canapa hanno dimostrato delle sorprendenti buone prestazioni, anche se non al pari degli analoghi rinforzi con fibra di vetro i quali risultano comunque essere i migliori. I rinforzi a base hot-melt, nonostante possano risolvere la problematica del riciclo delle lastre stuoiate, hanno invece mostrato delle più scarse prestazioni meccaniche, sia in termini di resistenza a flessione che di resistenza ad impatto. Infine, i rinforzi a base poliuretano con l'aggiunta di bentonite, hanno presentato delle ottime proprietà di resistenza a flessione ma carenti proprietà di resistenza ad impatto. Interessanti sviluppi futuri potrebbero comprendere l'analisi di altri polimeri termoplastici da utilizzare come matrice, come il PET-G, ed un'analisi del ciclo di vita (LCA) per quantificare l'impatto ambientale.
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