Analisi ed ottimizzazione dei processi di incollaggio di componenti strutturali in uso in ambito nautico
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1 Analisi ed ottimizzazione dei processi di incollaggio di componenti strutturali in uso in ambito nautico Ing. Leonardo Vanni Dott.ssa Francesca Signorini Via Magona CECINA (LI) Italy Tel. 0586/ Fax 0586/ info@polomagona.it All rights reserved to CPTM
2 Introduzione polo Magona è un centro di Ricerca di eccellenza MIUR sviluppo e test di materiali compositi Sviluppo di processi chimici industriali Magona opera dal aziende private (Solvay, GE ), UniPI, Enti locali Basalt Boat, certificazione RINA uso fibre basalto 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 2
3 Introduzione del lavoro Studio commissionato e coordinato da AREA Science Park Hanno collaborato fattivamente: Serigi Montecarlo Yacht Alto Adriatico Finalità dello studio: analisi ed ottimizzazione degli incollaggi strutturali di compositi nautici 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 3
4 Oggetti dell ottimizzazione 1. Riduzione dei tempi di presa dei collanti al variare della temperatura di lavoro 2. Riduzione dei tempi di preparazione delle superfici da incollare attraverso l uso di trattamenti alternativi (carteggi +/- severi, 0) 3. Possibilità di impiegare incollaggi ad alto spessore su giunzioni fortemente sollecitate 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 4
5 Metodi di analisi impiegati 1. Tempi di presa misura del grado di reticolazione al variare di tempo/temperatura 2. Tempi di preparazione effetto carteggio sull adesione superficiale (pull-off) 3. Praticabilità incollaggi ad alto spessore misura della resistenza a taglio al variare dello spessore 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 5
6 Analisi dei tempi e delle temperature di cura dei collanti - DSC 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 6
7 Azienda 1 - VTR Adesivi oggetto dello studio SPABOND SP540 RESINA + CATALIZZATORE EXTRA SLOW (EPOSSIDICA) PLEXUS MA420 BLUE (METACRILATO) SIKAFLEX 292i (SILICONICA) Azienda 2 - VTR CRESTOMER 1152PA + BUTANOX M50 (URETANO-ACRILATO) PLEXUS MA420 BLUE SIKAFLEX 292i Azienda 3 -FC SPABOND SP340 RESINA + CATALIZZATORE FAST (HT) 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 7
8 Analisi dei tempi e delle temperature di cura dei collanti - DSC SPABOND SP540 RESINA + CATALIZZATORE EXTRA SLOW Cura Entalpia di cura (J/g) % cura Midpoint Tg ( C) No h 15 C % h 23 C % h 60 C 0 100% /09/2016 All rights reserved to CPTM 8
9 Analisi DSC SPABOND SP540 RESINA + CATALIZZATORE EXTRA SLOW 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 9
10 Analisi dei tempi e delle temperature di cura dei collanti - DSC PLEXUS MA420 BLUE Cura Entalpia di cura (J/g) % cura Midpoint Tg ( C) No min 15 C 0 100% -83,8 18min 23 C 0 100% -83,8 18min 60 C 0 100% -83,8 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 10
11 Analisi DSC SIKAFLEX 292i 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 11
12 Analisi dei tempi e delle temperature di cura dei collanti - DSC BUTANOX M50 + CRESTOMER 1152PA Cura Entalpia di cura (J/g) % cura Midpoint Tg ( C) No -233,2 0-72h 15 C -71,2 69,5% - 72h 23 C -24,6 89,5% - 72h 60 C 0 100% -68,6 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 12
13 Analisi dei tempi e delle temperature di cura dei collanti - DSC SPABOND SP340 RESINA + CATALIZZATORE FAST (HT) Cura Entalpia di cura (J/g) % cura Midpoint Tg ( C) No -315,3 0-72h 15 C -20,0 83,1% 43,7 72h 23 C -6,7 97,9% 55,6 72h 60 C 0 100% 77,2 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 13
14 Collante Tempo di cura Temperatura di cura % cura 0 20 C 0 SPABOND SP C 68.5% 72 ore 23 C 83.4% 60 C 100% 0 20 C 0 PLEXUS MA420 BLUE 15 C 100% 18 min 23 C 100% 60 C 100% 0 20 C 0 SIKAFLEX 292i 15 C 100% 40 min 23 C 100% 60 C 100% 0 20 C 0 CRESTOMER 1152PA 15 C 69.5% 72 ore 23 C 89.5% 60 C 100% 0 20 C 0 SPABOND SP C 83.1% 72 ore 23 C 97.9% 60 C 100% Tutti i collanti hanno fornito risultati conformi ai tempi e alle temperature di cura indicate dal produttore. 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 14
15 Valutazione dei trattamenti superficiali sull adesione Pull off 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 15
16 Test Pull off (ASTM D4541) 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 16
17 Preparazioni oggetto dello studio Azienda 1, VTR PP Cart 60 Cart 120 Azienda 2, VTR PP Cart P240 Disc P36 Azienda 3, Fibra di Carbonio PP Disc 60 Disc /09/2016 All rights reserved to CPTM 17
18 Trattamenti superficiali (Azienda 1) 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 18
19 Valutazione dei trattamenti superficiali sull adesione Pull off SPABOND SP540 RESINA + CATALIZZATORE EXTRA SLOW SPABOND 540 MPa dev.st Alluminio 5,0 1,6 Peel Ply 7,4 1,0 Carteggio 120 7,8 0,4 Carteggio 60 7,1 0,7 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 19
20 Valutazione dei trattamenti superficiali sull adesione Pull off PLEXUS MA420 BLUE Plexus MPa dev.st Alluminio 12,4 0,1 Peel Ply 9,1 0,3 Carteggio 120 9,3 0,1 Carteggio 60 8,9 0,5 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 20
21 Valutazione dei trattamenti superficiali sull adesione Pull off SIKAFLEX 292i SIKAFLEX MPa dev.st Alluminio 23,6 0,1 Peel Ply 23,6 0,1 Carteggio ,4 0,1 Carteggio 60 23,4 0,1 PP /09/2016 All rights reserved to CPTM 21
22 Trattamenti superficiali (Azienda 2) 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 22
23 Valutazione dei trattamenti superficiali sull adesione Pull off BUTANOX M50 + CRESTOMER 1152PA PP CART P240 Crestomer MPa dev.st Alluminio 3,1 1,0 Peel Ply 7,0 1,0 Cartegg. P240 2,7 0,6 Discatura P36 7,6 1,1 DISC P36 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 23
24 Valutazione dei trattamenti superficiali CART P240 sull adesione Pull off PLEXUS MA420 BLUE PLEXUS MPa dev.st Alluminio 12,4 0,1 Peel Ply 6,8 0,1 Cartegg. P240 7,6 0,8 Discatura P36 7,1 0,8 PP DISC P36 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 24
25 Valutazione dei trattamenti superficiali sull adesione Pull off SIKAFLEX 292i CART P240 Sikaflex MPa dev.st PP Alluminio 23,6 0,1 Peel Ply 22,7 0,3 Cartegg. P240 22,8 0,3 Discatura P36 22,9 0,2 DISC P36 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 25
26 Trattamenti superficiali (Azienda 3) 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 26
27 Valutazione dei trattamenti superficiali sull adesione Pull off SPABOND SP340 RESINA + CATALIZZATORE FAST (HT) SP340 MPa dev.st Alluminio 3,7 0,4 Peel Ply 5,9 0,6 Disc 120 3,1 2,4 Disc 60 3,6 1,8 PP /09/2016 All rights reserved to CPTM 27
28 Mpa Mpa Mpa 25 Azienda 1 SPABOND SP540 PLEXUS SIKAFLEX 7 6 Azienda Alluminio Vetroresina/PP Vetroresina/60 Vetroresina/120 0 Alluminio Carbonio/PP Carbonio/60 Carbonio/120 Azienda 2 CRESTOMER PLEXUS SIKAFLEX Alluminio Vetroresina/PP Vetroresina/Cart240 Vetroresina/Disc36 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 28
29 Valutazione degli spessori di collante sull adesione - Lap Shear 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 29
30 Valutazione degli spessori di collante sull adesione - Lap Shear Spessori valutati: 0 mm 3 mm 15 mm o 10mm AF Adhesive Failure CF Cohesive failure TLCF Thin Layer Cohesive Failure LFTF Light Fiber Tear Failure 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 30
31 Valutazione degli spessori di collante sull adesione - Lap Shear Macchina di prova Quasar 250 della Galdabini Carico 250kN Norma ASTM D /09/2016 All rights reserved to CPTM 31
32 Azienda 1 Vetroresina SPABOND SP540 RESINA + CATALIZZATORE EXTRA SLOW PLEXUS MA420 BLUE SIKAFLEX 292i 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 32
33 Valutazione degli spessori di collante sull adesione - Lap Shear 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 33
34 Valutazione degli spessori di collante sull adesione - Lap Shear SPABOND SP540 RESINA + CATALIZZATORE EXTRA SLOW SPABOND SP540 MPa Err. % Rottura SER_SPAB_0 10,42 4,9 LFTF SER_SPAB_3 7,94 3,1 LFTF SER_SPAB_10 4,96 4,2 LFTF 0mm 3mm 10mm 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 34
35 Valutazione degli spessori di collante sull adesione - Lap Shear PLEXUS MA420 BLUE PLEXUS MA420 BLUE MPa Err. % Rottura SER_PLEX_0 13,08 7,5 LFTF SER_PLEX_3 10,27 11,0 LFTF SER_PLEX_10 2,67 10,5 LFTF 3 mm 0 mm 10 mm 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 35
36 Valutazione degli spessori di collante sull adesione - Lap Shear SIKAFLEX 292i SIKAFLEX 292i MPa Err. % Rottura SER_SIKA_0 2,29 13,0 CF SER_SIKA_3 1,04 6,4 CF SER_SIKA_10 0,62 17,0 TLCF 0mm 10mm 3mm 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 36
37 Azienda 2 Vetroresina PLEXUS MA420 BLUE SIKAFLEX 292i BUTANOX M50 + CRESTOMER 1152PA 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 37
38 Valutazione degli spessori di collante sull adesione - Lap Shear 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 38
39 Valutazione degli spessori di collante sull adesione - Lap Shear PLEXUS MA420 BLUE PLEXUS MA420 BLUE MPa Err. % Rottura MY_PLEX_0 19,68 9,0 LFTF MY_PLEX_3 11,75 5,6 AF MY_PLEX_15 1,48 12,0 CF/AF 0 mm 3 mm 10 mm 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 39
40 Valutazione degli spessori di collante sull adesione - Lap Shear SIKAFLEX 292i SIKAFLEX 292i MPa Err. % Rottura MY_SIKA_0 1,66 13,0 CF MY_SIKA_3 1,24 6,4 CF MY_SIKA_15 0,54 17,0 TLCF 0 mm 3 mm 15 mm 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 40
41 Valutazione degli spessori di collante sull adesione - Lap Shear BUTANOX M50 + CRESTOMER 1152PA Peel Ply CRESTOMER MPa Err. % Rottura MY_CRES_PP_0 13,51 10,0 AF MY_CRES_PP_3 6,80 8,7 AF MY_CRES_PP_15 3,31 2,5 AF Tratt 240 CRESTOMER MPa Err. % Rottura MY_CRES_cart_0 16,17 7,0 LFTF MY_CRES_cart_3 11,15 7,1 LFTF MY_CRES_cart_15 3,90 7,4 LFTF 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 41
42 Azienda 3 Carbonio SPABOND SP340 RESINA + CATALIZZATORE FAST (HT) 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 42
43 Valutazione degli spessori di collante sull adesione - Lap Shear SPABOND SP340 RESINA + CATALIZZATORE FAST (HT) SPABOND SP340 MPa Err. % Rottura AA_SPAB_0 14,50 8,8 LFTF AA_SPAB _3 9,43 6,8 LFTF 0 mm 3 mm 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 43
44 MPa Consorzio Polo Tecnologico Magona MPa MPa Effetto collante, spessore, stratifica Azienda 1 vetroresina su peel ply SPABOND SP540 PLEXUS SIKAFLEX Azienda 2 vetroresina su peel ply CRESTOMER PLEXUS SIKAFLEX Spessore (mm) Spessore (mm) Azienda 3 Carbonio su peel ply Azienda 1 Azienda 2 plexus LFTF LFTF 0 peel ply SPABOND 0 3 Spessore (mm) 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 44
45 MPa Effetto preparazione superficiale Azienda 2 vetroresina Crestomer Vetroresina/PP Vetroresina/Cart Spessore (mm) CRESTOMER vs Peel Ply MPa Err. % Rottura CRESTOMER vs FINITO 240 MPa Err. % Rottura MY_CRES_PP_ AF MY_CRES_cart_ LFTF MY_CRES_PP_ AF MY_CRES_cart_ LFTF MY_CRES_PP_ AF MY_CRES_cart_ LFTF 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 45
46 Prospettive Valutazioni per specifiche stratifiche dell opportunità dei trattamenti superficiali Trovare soluzioni alternative all uso di grossi spessori di collante (riduzione costi, aumento delle resistenze) Valutazione effetti della fatica sulla resistenza a taglio 14/09/2016 All rights reserved to CPTM 46
47 GRAZIE DELL ATTENZIONE Via Magona CECINA (LI) Italy Tel. 0586/ Fax 0586/ info@polomagona.it 30/06/2016 All rights reserved to CPTM 47
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