Riassunto analitico
Al giorno d’oggi la produzione di piastrelle ceramiche in grandi formati è sempre più diffusa, sia per motivi estetici, grazie alla minore porzione occupata da fughe, che per motivi funzionali, come ad esempio una posa più veloce delle piastrelle stesse. Tuttavia, a causa della fragilità, tipica dei materiali ceramici e dei manufatti di grandi dimensioni, le lastre di questo materiale presentano generalmente scarse proprietà meccaniche, in particolare per quanto riguarda modulo a flessione e resistenza agli urti. Nonostante l’aumento dello spessore della lastra sia una delle soluzioni più spesso adottate, è possibile utilizzare un rinforzo polimerico termoindurente con lo scopo di mantenere il gres con uno spessore minore e, quindi, diminuire i costi e il peso specifico della piastrella. Uno strato polimerico è particolarmente adatto allo scopo in quanto conferisce un aumento di modulo a flessione e resistenza all’urto, senza però appesantire eccessivamente il pezzo finale.
Il lavoro di tesi in esame si pone come obiettivo quello di studiare il rinforzo strutturale di lastre in gres porcellanato del Gruppo Concorde, impiegando una resina poliuretanica termoindurente in alternativa a resine epossidiche e poliestere, più comunemente utilizzate. La scelta di utilizzare un poliuretano è stata fatta in seguito ad analisi di altre resini, tre le quali poliuretani forniti da altre aziende ed un poliestere.
Dopo una fase di studio preliminare sulle caratteristiche di reticolazione del poliestere e di tre diversi tipi di poliuretano, analizzando l’andamento della temperatura in fase di reticolazione. Al termine di queste analisi, grazie alle quali si è individuato la resina più adatta ai nostri scopi, si sono effettuate delle prove meccaniche sul materiale. In una prima fase si sono effettuate tali prove su piastrelle rinforzate con un composito a matrice poliuretano e con un filler in fibra di vetro. Successivamente, dal momento che non si sono evidenziati rilevanti differenze dal punto di vista di resistenza all’urto, si è deciso di proseguire le prove su piastrelle in scala ridotta con il solo polimero.
Nell’ultima fase si sono svolte le prove meccaniche di flessione a tre punti e di resistenza all’urto. Le prime sono state effettuate su listelli rettangolari, mentre le altre su piastrelle quadrate. Per ogni prova si è indagata l’influenza dello spessore della resina. Per quanto riguarda le prove d’urto, invece, oltre allo spessore dello strato polimerico si sono anche eseguite prove in camera climatica al fine di evidenziare eventuali differenze di comportamento dovute al variare di umidità relativa e temperatura. Si è evidenziato, per queste prove ad umidità controllata, un andamento inaspettato dovuto, presumibilmente, alla reazione dell’isocianato con l’acqua, alla quale è succeduta la produzione di anidride carbonica. Questo ha creato un “effetto schiuma” il quale ha garantito un aumento di resistenza all’urto all’aumentare dell’umidità. Questo tipo di andamento si è notato a 10°C e 20°C, mentre a 35°C si è notato uno scostamento da questo comportamento dovuto all’eccessivo rigonfiamento del poliuretano ed una conseguente mancata adesione dello stesso sul supporto ceramico.
In futuro sarà possibile affrontare diverse tematiche per l’ottimizzazione di questo meccanismo di rinforzo, come la possibilità di implementare un filler a fibra corta o quella di utilizzare una resina di altra natura rispetto a quelle utilizzate in questo studio. Inoltre, sarà possibile migliorare l’adesione all’interfaccia grazie a trattamenti superficiali applicati ai supporti ceramici ed infine implementare l’applicazione del rinforzo su grandi lastre a scala industriale.
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