Riassunto analitico
Il lavoro di tesi iniziato a Gennaio 2016 e svolto presso l’azienda F.M. di Correggio (RE), ha riguardato lo stampaggio dei campioni di nove polimeri termoplastici e la loro successiva caratterizzazione meccanica e tribologica, sia come materiali vergini, che come rigenerati. In particolare sono stati studiati i seguenti materiali: POM copolimero, POM omopolimero, PA6 GF30, PA6, PA66 additivato con fibre aramidiche e PTFE, PBT, HDPE, PC e TPU di durezza 92 Shore A.
La scelta di effettuare una seconda volta i medesimi test su materiale rigenerato è dovuta al fatto che, nella realtà industriale, la quantità degli scarti quali materozze, stampate incomplete e pezzi che non rientrano negli standard imposti dal controllo qualità, risulta spesso essere significativa. È quindi una pratica ormai consolidata riutilizzare parte di questi scarti, come materia prima secondaria, da reintrodurre nel ciclo produttivo. Si rivela perciò necessario indagare non solo l’eventuale perdita di proprietà meccaniche dei campioni realizzati con materiale rimacinato, ma anche i differenti comportamenti a usura e urto e le difficoltà incontrate nello stampaggio dei campioni.
In particolare i test tribologici, fulcro di questo lavoro di tesi, sono stati svolti con un tribometro pin on disk appositamente progettato per lo studio delle proprietà tribologiche dei materiali polimerici. Il banco di prova consente di misurare il coefficiente di attrito radente e il tasso di usura specifica dei materiali posti a contatto. A partire dai materiali sono stati individuate 10 coppie polimero/polimero di interesse tribologico. Ciascuno di tali accoppiamenti è stato studiato con schema full factorial, a diverse combinazioni di carico (3) e velocità (3), per un totale di 9 prove di durata pari a 30 minuti l’una. Nel tentativo di eliminare errori, i test sono stati ripetuti 5 volte, il risultato è pertanto una media di questi.
Sono stati inoltre stampati i provini normati per eseguire prove a trazione, flessione e urto. Quest’ultimo aspetto è stato notevolmente approfondito, infatti i numerosi campioni sono stati testati a diverse combinazioni di carico e altezza del carico, determinando varie velocità di caduta. Di conseguenza è stato possibile individuare per ciascun materiale diversi comportamenti, dalla totale assenza di danni superficiali, fino alla rottura scomposta. A ciascun comportamento è poi stato assegnato un colore, che ha permesso dopo un’attenta analisi visiva di realizzare delle mappe di impatto. Allo stesso modo, sono state realizzate mappe di usura. Le mappe di impatto/usura sono state abbinate a fotografie dei campioni esemplificativi di un determinato comportamento.
Altri test eseguiti sui campioni sono stati: la DSC (calorimetria differenziale a scansione), FT-IR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy), DTA (analisi termica differenziale), SEM (microscopio ottico a scansione) e infine MFI (melt flow index), realizzati con la gentile collaborazione del personale della ditta Carlo Riccò e f.lli di Correggio.
In molti casi non si denota una differenza tra materiale vergine e rimacinato, ad esempio il comportamento all’impatto resta praticamente invariato. Lo stesso si potrebbe dire basandosi solo sull’analisi visiva per i pin e i disk dei test di usura, ma le misurazioni effettuate con la precisione del millesimo di millimetro dimostrano che in certi casi i campioni rigenerati subiscono una maggiore abrasione, rispetto agli stessi campioni realizzati con materiale vergine, a parità di condizioni al contorno. Nella maggior parte dei casi anche gli altri test meccanici hanno sottolineato una diminuzione più o meno marcata delle proprietà del rigenerato.
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