STIRA e. AMMIRA Giancarlo Locati

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1 Alla scoperta della fisica dei materiali STIRA e. AMMIRA Giancarlo Locati 6-9 settembre Piancastagnaio

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3 Di cosa parleremo l orientamento delle macromolecole il caso del PET i materiali compositi

4 entanglements un sistema molto disordinato (stato amorfo) n e = numero di entanglement/cm 3

5 Polimero orientato

6 Cosa succede quando si stira un materiale polimerico? Le molecole del materiale si orientano Le proprietà del materiale cambiano Le proprietà diventano anisotrope

7 Effetto dell orientazione su films and foglie Cresce l impermeabilità ai gas Al crescere dell orientazione Migliorano le caratteristiche ottiche Diminuisce la resistenza alla lacerazione

8 EFFETTO DELL ORIENTAZIONE SU FILM E FOGLIE DI PP Proprietà Unità Non-orientato Bi-orientato Modulo Tensile MPa Carico a rottura MPa Allungamento tensile % Haze % Permeabilità al vapor d acqua g mil/in Permeabilità all ossigeno cc mil/in Fonte: Basell

9 Il caso del PET Poli-Etilen-Tereftalato Il poliestere Alcantara Materie prime: Acido tereftalico + Glicole etilenico Formula:

10 Le bottiglie in PET

11 1.La fase di stampaggio GRUPPO CHIUSURA ginocchiera a 5 punti GRUPPO INIEZIONE vite punzonante Piastra mobile Piastra fissa Valvola di non ritorno

12 La preforma e il tappo Preforma: PET Tappo: PE

13 2.La fase di stiro-soffiaggio

14 riassumendo Le bottiglie sono stirate nei due sensi (stiro biassiale)

15 Perché stirare il PET? Aumenta enormemente la impermeabilità ai gas Aumentano molto le proprietà meccaniche Si riduce la quantità di materiale da utilizzare

16 I MATERIALI COMPOSITI 1) I materiali di rinforzo: le fibre 2) Caratteristiche dei materiali di rinforzo 3) Tecnologie di trasformazione 4) Applicazioni

17 Energia del legame C-C = 348 kj/mole Polimero orientato

18 I MATERIALI COMPOSITI 1.4 I materiali di rinforzo: le fibre LE FIBRE DI POLIETILENE Cosa sono? Sono fibre orientate di polietilene A cosa servono? A realizzare corde e tiranti; parastinchi; tele per filtri Come si ottengono? Da soluzioni concentrate di Polietilene Chi le produce? DSM (NL) marchio Dyneema Mitsui (J) marchio Tekmilon Allied (USA) marchio Spectra

19 I MATERIALI COMPOSITI 1.1 I materiali di rinforzo: le fibre LE FIBRE DI VETRO Cosa sono? Sono filamenti di vetro A cosa servono? A realizzare parti strutturali di componenti per avio spaziale, auto e settore sportivo Come si ottengono? Si ottengono filando il vetro fuso mediante speciali ugelli Chi le produce? Vari produttori: USA (Hercules), Europa (Hexcel, Courtalds)

20 I MATERIALI COMPOSITI 1.2 I materiali di rinforzo: le fibre LE FIBRE DI CARBONIO Cosa sono? Sono filamenti di carbonio A cosa servono? A realizzare parti strutturali di componenti per avio spaziale, auto e settore sportivo Come si ottengono? Si ottengono da fibre orientate di Poliacrilonitrile (PAN), dopo eliminazione di tutti gli atomi diversi dal carbonio Chi le produce? Vari produttori: USA (Hercules), Europa (Hexcel, Courtalds)

21 I MATERIALI COMPOSITI 1.3 I materiali di rinforzo: le fibre IL KEVLAR Cosa è? E costituito da fibre orientate di una particolare poliammide aromatica (parabenzammide, PBA) C HC HC CH CH C N H C O n A cosa servono? A realizzare parti strutturali di componenti per avio spaziale, auto e settore sportivo; giubbotti antiproiettili Come si ottengono? Da soluzioni concentrate di Poliammidi aromatiche (dette anche aramidi) Chi le produce? Solo la DuPont (USA) con il marchio Kevlar

22 I MATERIALI COMPOSITI 1.5 I materiali di rinforzo: i tessuti

23 I MATERIALI COMPOSITI 2) caratteristiche delle fibre Densità Costo relativo Densità (g/cm 3 ) carbonio alto modulo carbonio alto carico vetro aramidiche (Kevlar) polietilene Costo relativo carbonio alto modulo carbonio alto carico vetro aramidiche (Kevlar) polietilene Carico a rottura Modulo tensile Carico a rottura 2500 (MPa) carbonio carbonio alto modulo alto carico vetro aramidiche (Kevlar) polietilene Modulo tensile (GPa) carbonio alto modulo carbonio alto carico vetro aramidiche (Kevlar) polietilene Carico a rottura specifico Modulo specifico Carico a rottura specifico (MPa/gcm -3 ) Modulo specifico 200 (GPa/gcm -3 ) carbonio alto modulo vetro carbonio alto carico aramidiche (Kevlar) polietilene 0 carbonio alto modulo carbonio alto carico vetro aramidiche (Kevlar) polietilene

24 3.1 Fabbricazione di manufatti: la tecnologia della vetroresina

25 3.2 Fabbricazione di manufatti: la tecnologia pre-preg 1 Fabbricazione del pre-preg Fabbricazione del sacco Indurimento in autoclave Il manufatto: lastra 5 Sandwich a nido d ape con pelli in pre-preg

26 3.3 Fabbricazione di manufatti: la tecnologia dell avvolgimento polare

27 I MATERIALI COMPOSITI 4) Esempi di manufatti in composito

28 Incidente a Felipe Massa. Una molla ha colpito il casco di Massa a 280 km orari

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30 The technologically-advanced 787 will use 20 percent less fuel than today's airplanes of comparable size, provide airlines with up to 45 percent more cargo revenue capacity

31 FINE