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• Termoindurenti

Oggigiorno la produzione di lastre in grés porcellanato in grandi formati risulta essere sempre più utilizzata e diffusa a livello globale. Soprattutto negli spazi dedicati al pubblico il grande formato alletta progettisti e committenti. L’accostamento di lastre oversize, consente, in primis, di ottenere dei vantaggi dal punto di vista estetico, permettendo una riduzione delle fughe tra una piastrella e quelle adiacenti; offrendo inedite opportunità di valorizzazione degli spazi e rendendo le superfici facilmente pulibili. Questo è uno dei motivi per cui esse sono particolarmente apprezzate nel settore HO.RE.CA (settore alberghiero). Inoltre, l’utilizzo di grandi lastre crea un elegante effetto ottico dovuto alla continuità del rivestimento che non presenta tagli, il quale suggerisce una maggiore ampiezza e omogeneità degli ambienti. L’altro aspetto rispetto al quale si trae un vantaggio dall’uso dei grandi formati, è puramente tecnico e funzionale e riguarda una posa in opera più rapida. Il principale problema attribuibile a tali manufatti è la fragilità, tipica dei materiali ceramici e in particolar modo di quelli di grandi dimensioni. Scarse proprietà meccaniche, tra le quali possiamo citare la bassa resistenza meccanica agli urti e a flessione, sono tra le principali cause che limitano l’applicabilità di questi prodotti.
L’aumento di spessore risulta essere una delle soluzioni più adottate per migliorare il comportamento meccanico della lastra; tuttavia è possibile utilizzare un rinforzo strutturale, realizzato in materiale composito a matrice polimerica termoindurente; il quale risulta particolarmente adatto al fine di ottenere un miglioramento del comportamento meccanico del manufatto sia in termini flessionali che di resistenza agli urti. Tutto questo senza incrementare lo spessore della piastrella, garantendo così una diminuzione dei costi e una maggiore leggerezza del pezzo finale.

L’obiettivo che il presente lavoro di tesi si pone è lo studio del rinforzo strutturale di grandi lastre in gres porcellanato realizzate dal gruppo Concorde; attraverso l’impiego di resine termoindurenti fibrorinforzate con fibra di vetro.

In primo luogo si sono svolte le prove di caratterizzazione termica. Sono stati studiati due differenti tipologie di resine, epossidica e poliuretano. Per ognuna delle due sono state realizzate tre diverse formulazioni; ottenute variando i rapporti tra i componenti base. Si è analizzato l’andamento della temperatura della massa del polimero, durante la fase di reticolazione, in funzione del tempo.

Terminata questa fase e individuata la resina e la formulazione più adatta ai nostri scopi, si è passati alla caratterizzazione meccanica, tramite due tipi di prove: test a impatto e test a flessione a tre punti. Si sono effettuate tali prove rispettivamente su piastrelle quadrate e listelli rettangolari, sui quali è stato applicato un materiale composito a matrice poliuretanica rinforzato con fibra di vetro. Si è analizzato, in ambedue le prove, in prima battuta come cambia il comportamento meccanico dei provini analizzati in funzione della variazione del quantitativo di resina applicato, su provini lasciati reticolare a temperatura ambiente. Successivamente, una volta scelto il quantitativo di resina più idoneo, si sono testati meccanicamente i campioni, i quali sono stati sottoposti a una fase di ricottura; realizzata in stufa, a tempi e temperature differenti.

Possibili sviluppi futuri potranno riguardare diverse tematiche per l’implementazione e l’ottimizzazione di questo tipo di rinforzo; in particolar modo la possibilità di utilizzare un rinforzo particellare che interagisca direttamente con la resina termoindurente.

Nowadays, the production of porcelain stoneware slabs in large formats is increasingly used and widespread on a global level. Especially in spaces dedicated to the public, the large format attracts designers and clients. The combination of oversized slabs allows, first of all, to obtain advantages from an aesthetic point of view, allowing a reduction in the joints between a tile and the adjacent ones; offering unprecedented opportunities to enhance spaces and making surfaces easy to clean. This is one of the reasons why they are particularly appreciated in the HO.RE.CA sector (hotel sector). Furthermore, the use of large slabs creates an elegant optical effect due to the continuity of the covering which does not have cuts, which suggests a greater breadth and homogeneity of the environments. The other aspect which benefits the use of large formats is purely technical and functional and concerns faster installation. The main problem attributable to these artifacts is the fragility, typical of ceramic materials and especially those of large dimensions. Poor mechanical properties, among which we can mention the low mechanical resistance to shocks and bending, are among the main causes that limit the applicability of these products. The increase in thickness turns out to be one of the most adopted solutions to improve the mechanical behavior of the slab; however it is possible to use a structural reinforcement, made of thermosetting polymeric matrix composite material; which is particularly suitable for obtaining an improvement in the mechanical behavior of the product both in terms of bending and impact resistance. All this without increasing the thickness of the tile, thus guaranteeing a reduction in costs and a greater lightness of the final piece. The objective of this thesis work is the study of the structural reinforcement of large porcelain stoneware slabs made by the Concorde group; through the use of thermosetting resins reinforced with glass fibre. First, the thermal characterization tests were carried out. Two different types of resins, epoxy and polyurethane, were studied. Three different formulations were created for each of the two; obtained by varying the ratios between the basic components. The temperature trend of the polymer mass during the cross-linking phase was analyzed as a function of time. Once this phase was completed and the resin and formulation most suitable for our purposes identified, we moved on to the mechanical characterization, through two types of tests: impact tests and three-point bending tests. These tests were carried out respectively on square tiles and rectangular strips, on which a composite material with a polyurethane matrix reinforced with glass fiber was applied. It was analysed, in both tests, first of all how the mechanical behavior of the specimens analyzed changes as a function of the variation of the quantity of resin applied, on specimens left to crosslink at room temperature. Subsequently, once the most suitable quantity of resin had been chosen, the samples were mechanically tested and subjected to an annealing phase; made in the stove, at different times and temperatures. Possible future developments may concern various issues for the implementation and optimization of this type of reinforcement; in particular the possibility of using a particle reinforcement that interacts directly with the thermosetting resin.