LUXWIRE

Luxwire è una piastrella composta  da frammenti metallici, una lastra di alluminio e uno strato superficiale di resina.

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La necessità di realizzare un pannello che brillasse di luce propria ci ha portati a prendere in considerazione i metalli, e più nello specifico i frammenti degli scarti di lavorazione. I metalli, oltre ad essere buoni conduttori, hanno un’alta capacità di riflessione,  in particolare se sottoposti ad una fonte luminosa. Per rendere il materiale non omogeneo è stato scelto di usare metalli differenti tra loro per colore e riflessione (rame, alluminio, inox ed ottone).

Questi metalli erano adatti a questa esigenza ma anche pericolosi se esposti al diretto contatto con le persone, poiché taglienti. Per questa ragione si è pensato di utilizzare una resina per poter uniformare e rendere complanare la superficie del materiale. Tutto ciò è posto su una base di alluminio per mantenere un’uniformità materica (metalli).

Frammenti metallici: rame, alluminio, ottone e acciaio inox.

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La piastrella può essere utilizzata per rivestimenti verticali e per pavimentazioni, dato che questo materiale è resistente al calpestio, è liscio e facilmente pulibile.  La resina superficiale, che può essere di varie cromie, fa si che questo materiale sia utilizzabile in vari ambienti, senza essere attaccato dall’umidità.  Le piastrelle sono pensate per essere di varie dimensioni:  piccoli mosaici 3 x 3, 5 x 5  oppure in più grande scala, specie per pavimentazione, 30 x 30 e 60 x 60 mantenendo sempre la forma quadrata.

I materiali utilizzati, a parte la resina, sono scarti di lavorazione metallica di varie tipologie come rame, acciaio inox, alluminio e ottone, quindi facilmente trovabili e reperibili. L’unione di materiali diversi, con cromie differenti, da come risultato una moltitudine di colori e sfumature che vanno dal grigio, al rosso e al giallo. L’uso di differenti materiali riflettenti fa sì che il prodotto finale rifletta in modo diverso e non omogeneo, come se fossero tanti piccoli punti luminosi. La caratteristica principale del materiale, quindi,  è quella di brillare sotto fonti luminose creando giochi di luce e di riflessi, grazie alle sue componenti metalliche.

 

PANNELLO SENZA RESINA: frammenti e lastra di alluminio

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SEZIONE:

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ESPLOSO:

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I materiali compositi

Un materiale composito comprende qualsiasi tipo di materiale formato da più di un componente. La scoperta di questo tipo di materiali ha origini molto antiche, infatti, è noto che già gli antichi egizi erano soliti miscelare la paglia con il fango al fine di ottenere mattoni da costruzione più resistenti e meno fragili di quelli costituiti dal solo fango. E’ quindi, un qualunque tipo di materiale caratterizzato da una struttura non compatta, costituita dall’ insieme di una o più sostanze diverse, fisicamente separate o dotate di proprietà differenti. In pratica, però, si attribuisce il nome di composito al materiale la cui struttura risulta costituita dalle seguenti due parti:
– una omogenea, detta matrice, che può essere sostituita da una sostanza plastica, metallica o ceramica; la sostanza più utilizzata è quella plastica perché garantisce una massa volumetrica globale estremamente bassa;
– l’altra discontinua e fibrosa, detta rinforzo, che ha il compito di aumentare la resistenza meccanica.
L’insieme di queste due parti costituisce un prodotto in grado si garantire proprietà meccaniche elevatissime e massa volumica decisamente bassa, come si può riscontrare dalle caratteristiche delle principali fibre, utilizzate come rinforzo.

 

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Un materiale composito è costituito da:

1. la matrice che, bloccando le fibre, trasferisce loro il carico esterno e le protegge dai fattori ambientali, dall’ usura e da eventuali azioni meccaniche di taglio;
2. il materiale di rinforzo (o carica) che viene aggiunto sotto forma di fibre lunghe, fibre corte o particelle (Figura 2);
3. l’interfaccia tra il materiale di rinforzo e la matrice

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A seconda del tipo di rinforzo, i materiali compositi si suddividono in:

1) compositi particellari: il rinforzo è costituito da particelle;

2) compositi rinforzati con fibre

Tipologie di materiali compositi rinforzati con fibre:

a) con fibre continue
b) con fibre discontinue allineate
c) con fibre discontinue orientate in maniera casuale

I compositi rinforzati con fibre possono essere: a fibre continue o lunghe, a fibre discontinue o corte allineate tra loro o a fibre discontinue o corte disposte in modo casuale. Le fibre possono essere in: fibre di vetro, di carbonio, ceramiche, aramidica o basalto. Le fibre di carbonio hanno delle proprietà meccaniche elevate:

– resistenza a trazione e rigidecca doppia o tripla rispetto ai migliori acciai.

– peso specifico inferiore

Per poter realizzare dei prodotti a fibra di carbonio, per esempio tessuti è necessario utilizzare tessuti pre-impregnati di qualità industrale dove la resina viene applicata in modo uniforme.
E’ importante eliminare le bolle d’aria che si formano durante le fasi iniziali della lavorazione, cosa non banale se consideriamo dei grandi strati di tessuto impregnati di materiale adesivo e sovrapposti uno sull’altro. Per assicurarsi l’assenza di bolle di aria è necessario utilizzare un autoclave, che è un grosso forno sotto pressione la quale raggiunge 7/8 bar e la temperatura va dai 130° ai 180° necessari per polimerizzare la resina (ovvero rendere l’impasto solido).

Le proprietà dei materiali compositi sono strettamente legate alle proprietà dei singoli materiali componenti, dalla loro forma, dimensione, concentrazione, distribuzione e orientamento.I singoli materiali che formano i compositi sono chiamati costituenti e principalmente sono di due tipi: il legante, o matrice, ed il rinforzo. Il rinforzo e’ di solito molto piu’ rigido e resistente che non la matrice e da’ al composito le caratteristiche per le quali e’ conosciuto. La matrice mantiene i materiali di rinforzo in posizione, e poiche’ quet’ultimi sono solitamente discontinui tra loro, la matrice ha anche la funzione di trasferimento dei carichi. La resistenza e la rigidezza del materiale composito dipendono in gran parte dal materiale di rinforzo e, in particolare nel caso di fibre lunghe o corte, dall’orientazione delle fibre rispetto ai carichi applicati. Il comportamento meccanico non dipende solo dal materiale di rinforzo ma anche dalla sinergia tra il rinforzo e la matrice. Ad esempio, quando un fascio di fibre senza matrice è sottoposto a sollecitazione, la rottura di una di esse comporta che lo sforzo venga trasferito alle fibre rimanenti,con conseguente diminuzione della resistenza globale del fascio. Se, invece, le fibre sono immerse in una matrice, la rottura di una fibra non compromette la sua resistenza meccanica.

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Le proprietà meccaniche dei materiali compositi risultano in continua crescita ed investono ormai tutti quei settori della produzione dove è necessario soddisfare esigenze di basso peso ed elevate caratteristiche meccaniche.  Ci sono molti compositi anche nella quotidianità: il calcestruzzo è un composito formato da cemento, ghiaia e sabbia e spesso al suo interno vengono inserite delle sbarre di ferro per rinforzarlo.  Indossare dei guanti di gomma o impermeabili in film continuo non è molto pratico. A metà del diciannovesimo secolo Charles Macintosh prese due strati di tessuto di cotone imbevuti in una gomma naturale, nota anche come poliisoprene.  In questo modo si ottengono pratici impermeabili perché mentre la gomma li rende idrorepellenti gli strati di cotone lo rendono comodo da indossare.

Negli anni 80, verso la metà, è stata introdotta la tecnologia dei materiali compositi in fibra di carbonio unidirezionale nella formula 1 con la Minardi M187. Fino a questo momento le tecnologie dei materiali compositi era utilizzata solo nel settore aeronautico, non automobilistico. Le fibre unidirezionali unite con i materiali compositi ottenuti dalla miscelazione di questi con resine ipossidiche danno come risultato un materiale leggero ma con alta resistenza.

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Le aramidi ( il cui nome deriva dalla concentrazione di “Ammidi Aromatiche”) sono un tipo di materiale composito che fanno parte della famiglia di nylons, compresi Nomex e Kevlar. Questo viene utilizzato per realizzare giubbotti antiproiettile o pneumatici per biciclette resistenti alle forature.  Nomer e Kevlar vengono usate per produtte indumenti ignifughi. Il primo è spesso utulizzato dai conducenti di dragster o trattori potenti o pompieri.

Sono molti i settori che utilizzano i materiali compositi:

1) Le industrie aeronautica, navale, automobilistica:  strutture alari, fusoliere, carrelli, barche, canoe, pannelli di carrozzeria, telai di formula 1, balestre, parti di motore ed accessori vari.

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2) Le industrie aerospaziale e bellica utilizzano questi materiali per componenti strutturali in stazioni di lancio e macchine semoventi nello spazio, oltre che per caschi e giubbotti antiproiettilidownload (2)

3)Nel settore dell’impiantistica, vengono impiegati per tubazioni e serbatoi.
4)Nel settore dell’industria elettronica per la fabbricazione di circuiti.

5) Nel settore dello sport questa viene utilizzata per sci, bob, racchette da tennis, biciclette, canne da pesca, aste per il salto in alto etc.

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6) In medicina si costruiscono protesi di ogni tipo.

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Fonti: http://www.materialicompositi.it/

http://www.dmfci.unict.it/siracusa/web1/materiale_didattico/c7.pdf

 

Resina da finitura

Il pavimento in resina è un tipo di pavimentazione particolarmente riconosciuta nella maggior parte dei casi per essere una pavimentazione interna gettata in opera. La pavimentazione acquista semplicemente carattere di finitura essendo posata direttamente su un adeguato supporto, che ha la funzione di ancorare il rivestimento, compensare le quote e le pendenze, conferire un determinato grado di isolamento ed incorporare le canalizzazioni degli impianti. L’uso di questo materiale nel campo dei rivestimenti è antichissimo: la resina vegetale veniva estratta da piante o alberi, come abeti e pini, ed impiegata per il rivestimento e la protezione dall’acqua del mare delle chiglie delle navi e di vari altri materiali nel campo della navigazione marittima. Quella impiegata per realizzare rivestimenti per pavimenti è resina sintetica, ottenuta attraverso processi chimici industriali. Tra le varie resine sintetiche quella più comunemente impiegata nell’edilizia per realizzare rivestimenti resinosi per pavimentazioni è resina epossidica. Inizia a diffondersi nel mercato delle costruzioni edili dopo gli anni ’50 e trova impiego inizialmente come collante. Il suo vero sviluppo per la realizzazione di pavimenti commerciali e pavimenti residenziali si è avuto solo negli anni ’90. Le resine epossidiche sono protagoniste di una delle storie più straordinarie dell’industria della plastica. A partire dalla loro introduzione oltre 50 anni fa, si può dire che si siano affermate nel tempo come il gruppo più versatile di prodotti dalle elevate prestazioni mai sviluppato prima. Le loro applicazioni variano dagli elettrodomestici ai progetti edilizi su vasta scala, dall’industria tessile ai satelliti, dai rivestimenti interni di contenitori per cibi e bevande ai rivestimenti esterni di strutture marine. E’un composto liquido bicomponente, costituito da una resina ed un indurente. La loro miscelazione innesca una reazione chimica  che ne provoca l’indurimento. (etimologia, epossidico = di un gruppo contenente un atomo di ossigeno legato a due atomi di carbonio adiacenti a formare un anello triatomico). 
La posa in opera del pavimento in resina deve essere realizzata seguendo anche le condizioni ambientali indicate dai produttori. In generale umidità e temperatura influiscono sulla lavorabilità, sull’adesione e sul tempo di indurimento del prodotto per cui la temperatura ambiente deve essere compresa tra 10 °C e 30°C mentre l’umidità deve essere compresa tra il 40-75% non superando mai l’80%. E’ sconsigliabile, per esempio, applicare un rivestimento in resina in condizioni ambientali di pioggia (anche se la pavimentazione è al coperto) poichè la superficie da ricoprire si troverà in condizioni di forte umidità superficiale. 
Per poter ottenere un risultato ottimo, bisogna prestare attenzione al supporto. La planarità del supporto è una caratteristica importante per la buona riuscita della pavimentazione in resina. Nel caso in cui la superficie su cui lavorare si presenti con una planarità non corretta sarà necessario intervenire prima della stesa del rivestimento.
I pavimenti in resina possono essere realizzati con un numero elevato di colori ed effetti estetici che possono anche svolgere una funzione operativa. La stabilità dei colori nel tempo è legata alle azioni di aggressione a cui è soggetta, quali i raggi ultravioletti o l’uso di prodotti chimici. 
La superficie del materiale può essere trattato per ottenere finiture con caratteristiche diverse: finitura lucida (soggetta nel tempo a opacizzarsi), brillante, opaca ( trattiene maggiormente lo sporco), satinata, antisdrucciolo ( la superficie presenta delle microrugosità) e bucciata.  
In commercio sono presenti varie tipologie di pavimentazioni in resina:
Pavimento in resina a pellicola sottile
Questa tipologia di rivestimento raggiunge spessori inferiori a 0,3 mm (pellicola sottile). Si presenta come un film continuo e cromaticamente uniforme. Viene realizzato utilizzando prodotti vernicianti, ottenuti con resine epossidiche o poliuretaniche a bassa viscosità, generalmente pigmentati. I pavimenti in resina a pellicola ed a spessore trovano impiego soprattutto in campo industriale per la loro capacità di aderire perfettamente al supporto in calcestruzzo, per la rapidità di applicazione e per caratteristiche di resistenza all’usura.
Pavimento in resina con pellicola a spessore
Questa tipologia di rivestimento prevede la realizzazione della pavimentazione con uno spessore compreso tra 0,3 -1 mm. Le caratteristiche sono uguali a quelle del pavimento in resina a pellicola sottile.
Pavimento in resina autolivellante
Viene realizzato mediante prodotti con la viscosità idonea per permettere l’autolivellamento, con pigmenti e cariche, senza solventi, in grado di formare un rivestimento continuo e omogeneo. Lo spessore minimo è di 2 mm. In genere il pavimento in resina autolivellante è costituito da resine epossidiche o poliuretaniche, o miscele delle due resine. Per caratteristiche di versatilità decorativa, i pavimenti in resina autolivellanti trovano largo impiego nelle pavimentazioni residenziali e commerciali.
Posa di pavimento in resina autolivellante : 
Pavimento in malta resinosa
Questa tipologia di rivestimento è realizzato mediante l’uso di una malta composta da resine epossidiche o poliuretaniche e cariche minerali in curva granulometrica. Lo spessore è solitamente superiore a 1,5 mm. La caratteristica principale dell’applicazione del pavimento in malta resinosa è la stessa consistenza della malta, che non essendo autolivellante, deve essere stesa con una lavorazione molto simile a quella adottata per il calcestruzzo. Ciò consente di ottenere planarità e pendenze progettuali. L’utilizzo di cariche e pigmenti diversi, rispettivamente nel colore e nella granulometria, caratterizzano esteticamente la tipologia di finitura, impiegata nelle pavimentazioni residenziali e commerciali.
Pavimento in resina cementizia
Composta da malte cementizie polimero modificate (microcemento) è un’alternativa ecologica ed atossica ai prodotti epossi/poliuretanici. A differenza di questi ultimi si miscela nella maggior parte dei casi solo con acqua ed è indicata anche per le pavimentazioni esterne in quanto meno sensibile all’umidità ed all’azione dei raggi UV. Con questo tipo di resina è possibile rivestire l’interno vasca delle piscine o fontane. Esiste sia in consistenze autolivellanti che tissotropiche, idonee al rivestimento in verticale. Si possono realizzare pavimentazioni con spessori a partire da 1mm e con vari tipi di granulometria a seconda dell’effetto o funzione che si vuole ottenere. Si possono rivestire anche infissi, mobili, oggetti. La superficie finita e decorata deve essere protetta da un sealer di finitura che può essere opaco o lucido. La resina cementizia ha la particolarità che, nonostante un’eccellente resistenza allo sforzo di taglio, la sua durezza aumenta nel tempo.
Pavimento in resina multistrato
 Questa tipologia è realizzata tramite prodotti vernicianti o autolivellanti applicati per almeno due strati successivi, in genere con l’interposizione di cariche minerali. Lo spessore è compreso tra 1,5 e i 5,5 mm ma generalmente non si realizzano spessori inferiori ai 2 mm. 
Principali produttori
Mapei oggi è il maggior produttore mondiale di adesivi e prodotti chimici per l’edilizia. A partire dagli anni ’60 Mapei ha iniziato la sua strategia di internazionalizzazione per avere una maggiore vicinanza alle esigenze locali e una riduzione al minimo dei costi di trasporto. Attualmente il Gruppo è composto da 69 aziende consociate con 62 stabilimenti produttivi operanti nei 5 continenti in 31 nazioni diverse, ognuno dei quali è dotato di un laboratorio di controllo qualità.

Progettare un pavimento in resina significa valutare:

  • Le prestazioni che il sistema deve avere (resistenze chimico-fisiche)
  • L’aspettativa estetica ricercata
  • I limiti di investimento economico
  • Il supporto su cui si intende stendere il ciclo resinoso
  • L’ambiente ed il microclima dove si intende operare

Come qualunque altra soluzione progettuale, anche la pavimentazione in resina comporta degli aspetti positivi ed altri negativi. Tra i pro ci sono sicuramente: la continuità e l’assenza di fughe e giunti, la resistenza e la durabilità nel tempo, alta resistenza meccanica, all’usura e agli agenti chimici, varietà infinita di finiture, facilmente pulibile ed igienico, sovrapponibile e rinnovabile in tempi brevi.

Per quanto riguarda i ”contro”, probabilmente il più grosso problema che affligge le resine è la limitata resistenza ai raggi UV che ne determinano l’ingiallimento precoce. Oggi esistono additivi antiUV ritardanti, capaci di preservare nel tempo l’aspetto cromatico originale del pavimento, ma non eliminano il problema. Decidere di posare un pavimento in resina epossidica significa essere consapevoli di addossarsi il problema del viraggio del colore in breve tempo. E’ ovviamente consigliabile progettare il pavimento con colori tendenti al paglia, per rendere meno fastidioso il fenomeno e non richiedere colorazioni molto chiare (es: bianco). Le resine poliuretaniche, cementizie ed acriliche non soffrono di questo problema.  Un pavimento in resina non è indistruttibile. E’ resistente, supporta carichi elevatissimi, non si macchia, ma non è indistruttibile. Come ogni materiale da pavimento è soggetta ad usura, più o meno accentuata in base all’uso cui è soggetta. Nel settore civile/commerciale il decadimento estetico ha un peso elevato e può frenare la scelta di posare materiale resinoso in casa propria. Di conseguenza, le maggiori resistenze all’acquisto derivano da timori di carattere pratico. Un pavimento in resina va vissuto come un normale altro pavimento di media resistenza, quali legno e pietra, con il grande vantaggio delll’impermeabilità totale e dell’unicità estetica. L’invecchiamento generato da graffi, abrasioni, cadute accidentali di oggetti è parte integrante del prodotto e, anche se fastidioso, deve essere visto come normale sviluppo del ciclo di vita del pavimento. I segni del tempo risulteranno più evidenti su pavimenti cromaticamente uniformi e lucidi, dove anche la minima imperfezione tende a risaltare.Un pavimento spatolato e opaco maschera in modo molto più concreto l’invecchiamento e garantisce un ciclo di vita molto più lungo. Analogamente, zone più trafficate (pedate delle scale, zona ingresso) tendono ad invecchiare prima rispetto a zone a basso traffico. Anteporre adeguate zone filtro (zerbini) agli ambienti pavimentati con resine riduce ampiamente il rischi di graffi e mantiene brillante nel tempo l’aspetto del manto. Il ripristino fisico del pavimento è un’azione che, anche se veloce ed economica, viene richiesta raramente, e solo dove le condizioni estetiche risultano gravemente compromesse da aggressioni chimico/fisiche piuttosto importanti.

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Pultrusione

La pultrusione (dall’inglese pull + extrusion, ovvero “estrusione per trazione”) è un processo continuo utilizzato per produrre profilati polimerici rinforzati. Il primo brevetto fu ad opera di W.Brant Goldsworthy nel 1951. La prima macchina di pultrusione operativa, molto probabilmente, è stata al Polygon Plastic. Il brevetto su emesso negli Stati Uniti nel 1951 e nei primi anni ’50 gli apparati di pultrusione per la produzione di semplice barre solide di assemblaggio furono operativi in diversi impianti. Molte di quelle macchine erano progettate  e costruite in casa ed erano dotate di sistemi di tiro intermittenti.

Le fibre di rinforzo (es, fibra di vetro o fibra di carbonio, ecc..) vengono prelevate dalla cantra e fatte passare attraverso un bagno di impregnazione dove vengono legati alla matrice della resina. La trazione tira le fibre (già impregnate nella resina) facendole passare attraverso un pettine imboccando, poi, una stazione di preformatura (ovvero una filiera non riscaldata che conferisce al profilato che dimensioni desiderate schiacciando e compattando le fibre). Vengono fatte entrare, successivamente, in uno stampo riscaldato (curin die) avente la forma della sezione del prodotto finale desiderato. Il die presenta una temperatura elevata favorendo la polimerizzazione della resina. Questo cambio di temperatura però non è immediato: all’interno del forno sono presenti tre zone a differente temperatura (zona di preriscaldo, zona di gelificazione e zona ad elevata temperatura). All’uscita dal forno il profilato viene trasportato fino alla zona di taglio dove viene tagliato da lame. Alla fine della macchina di pultrusione si trova il sistema di trazione (lontano rispetto al forno di cura in modo tale da permettere un perfetto raffreddamento del profilato in modo tale da evitare deformazioni). Il sistema della pultrusione è basato sull’equilibrio tra la velocità di trazione del traino e i tempi di polimerizzazione della resina: se la catalisi avviene troppo velocemente, il materiale diventa duro all’interno del die, bloccando il processo di trazione. Al contrario, ovvero se la catalisi è troppo lenta, il materiale uscirà dal die ancora gelificato, e la forza di trazione al quale verrà sottoposto, causerà la deformazione del profilo in uscita.I profilati hanno ottima resistenza a trazione nella direzione delle fibre, mentre nella direzione trasversale le proprietà sono abbastanza basse, visto che dipendono dalla resina. Per aumentare quindi le proprietà meccaniche del profilato è possibile usare dei nastri tessili. La pultrusione è in grado di trattare matrici polimeriche sia termoindurenti (es. poliestereresina epossidicaacrilicovinilestere, ecc.) che termoplastiche (es. PVCpoliuretanopolietilene, ecc.), permettendo inoltre il simultaneo utilizzo di diversi materiali di rinforzo. È inoltre possibile produrre profilati di diversa geometria.

1.1 Macchina di pultrusione

Un’attrezzatura tipica di pultrusione consiste dei seguenti elementi (fig.1.1)

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a. Rastrelliera
b. Recipiente di Resina
c. Die di formatura
d. Die riscaldato di metallo accoppiati
e. Meccanismo di tiro
f. Sistema di taglio

A. La rastrelliera

La rastrielliera consiste in una scaffalatura adatta per inserire i rotoli di roving da tirare e da piastre forate ( realizzate in materiale ceramico) posizionati sopra il centro dei rotoli in modo tale da condurre le fibre di rinforzo attraverso il bagno di resina. Nella preparazione del processo bisogna fare attenzione che i filamenti non frizionino l’uno contro l’altro (altrimenti si genererebbe una considerevole carica statica che causerebbe increspature, ovvero fuzz ball, incrementando la viscosità.  Il metallo è il materiale adatto per le scaffalature poichè in questo modo possono essere collegate al sistema di messa a terra e dissipare così la carica statica. Un’alternativa all’uso di fguide con fori ceramici è un sistema di tubi in vinile per guidare i filamenti di rinforzo dalla rastrelliera al recipiente in resina.

B. Recipiente in resina

Il recipiente in resina è realizzato in lamiera o in alluminio contenente all’interno rulli che forzano il materiale di rinforzo al di sotto della superficie della miscela di resina liquida. I rulli o le fessure all’estremità dell’uscita possono essere regolati in modo tale da asportare parte dell’eccesso di resina. Sono previste, poi, delle piastre grigliate o pettini, all’estremità di ingresso e all’uscita del recipiente in modo tale da tenere i filamenti di rinforzo in orizzontale mentre attraversa il recipiente. Questo è composto anche da un tappo di drenaggio per svuotare la miscela.

C. Die di formatura

Il sistema di preformatura consolida la fase di rinforzo e il prodotto inizia ad assumere la forma prestabilita. Il die può essere realizzato in flourocarbonato o polietilene ad alto pese molecolare (poichè sono facili da fabbricare e da pulire) o in piastre di acciaio al cromo (per avere una durata maggiore su lunghi cicli di produzione).

D. Die riscaldato di metallo accoppiato

Le piastre metalliche al cromo accoppiate possono essere riscaldate mediante cartucce elettriche, oli caldi o nastri riscaldanti. La cura delle sezioni unidirezionali può essere accelerata e resa più uniforme utilizzando radiazioni per radiofrequenze (RF) o mediante scambi termici conduttivi. Se si optano le cure con le RF è necessario avere una sezione corta dello stampo costruita con un materiale che sopporta le radiazion RF (es. teflon TM) e i filamenti di rinforzo.

E. Meccanismo di tiro

Il meccanismo di torino è costiuto da un paio di catepillar contenenti cuscinetti imbottiti o da un doppio set di cilindri di afferraggio con cuscinetti imbottiti (che possono essere sincronizzati per un tiro continuo) o infine un singolo cilindro per un tiro intermittente.
F. Sistema di taglio

Un sistema di taglio efficiente utilizza un disco abrasivo  o un filo continuo diamantato o un sistema di raffreddamento spray (che minimizza le qualità di polveri necessarie).

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1.2 Mercati di riferimento

I prodotti inizialmente realizzati attraverso questo processo riguardavano gli oggetti destinati al mercato ricreativo e sportivo (es. canne da pesca) e nel mercato elettrico. Nei primi anni il mercato elettrico dominò la commercializzazione della pultrusione.  . Non appena nuovi pultrusori si affacciarono sul mercato aumentò  la quantità delle applicazioni per i prodotti pultrusi aumentò.Il mercato dei beni di consumo/ricreativo ed elettrico dominarono il commercio della pultrusione nel 1976. Successivamente il mercato elettrico ha continuato ad espandersi.  Microsoft Word - Tesi_Renato.docTabella

Applicazioni elettriche per prodotti pultrusi:
– Barre spaziatrici nei trasformatori
-Pali per linee elettriche
– Scale
– Barre supporto dei canali per
comunicazione
– Vassoi di supporto cavi
– Cunei ad U per motori statorici
– Bracci di servizio per carri
– Attuatori di interruttori
– Tubi di fusibili

Applicazioni di elementi di consumo/ricreative per prodotti pultrusi
-Canne da pesca, Stecche per vele ,Aste per tende, Antenne CB, pattini per tavoli ,Maniche per utensili ,Aste da sci, Mazze da hockey, Sostegno per recinzioni, Elementi per moto,Pale di eliche, Archi e frecce, Balestre
Mazze da golf, Aste per bandiere, Aste per il salto dell’asta,  Barre per xilofono, Aste per ombrelli, Elementi per gatti delle nevi ecc..

Fonti: http://www.fedoa.unina.it/3586/1/Carbone_Renato.pdf http://www.saimex.it/tecnologia.asp http://www.lamiflex.it/it/pultrusione

Polietereimmide (Ultem)

Un polietereimmide (PEI) è un materiale termoplastico amorfo dalle elevate prestazioni: presenta eccellenti proprietà termiche, è autoestinguente e ha una buona resistenza chimica e stabilità dimensionale nella fase di stampaggio. Ha una temperatura di transizione vetrosa (Tg) di circa 215°C e proprietà simili a quelle di polietereterchetone (PEEK), ma con minori costi, maggiore stabilità termica e miglior resistenza all’urto; tuttavia una PEI può essere attaccata da solventi alogenati mentre non subisce danni se attaccata da altri agenti chimici come, ad esempio, idrocarburi. Le sue applicazioni più importanti sono in campo medico e chimico grazie alla possibilità di un uso prolungato a 170°C. (Vedi paragrafo 1)

General produce un prodotto base Ultem 1000 a cui si aggiungono delle varianti, che hanno le stesse caratteristiche fondamentali, ma ampliano il campo di utilizzo. Ultem base ha un colore ambrato e trasparente (fig 1.1) e ha la seguente struttura chimica (1.2):

images1.1 ULTEM PEI Resin1.2

Nel 1970 i ricercatori della General Electric Co. svilupparono  un nuovo polimero che era una combinazione tra poliimmide e unità polieteree: il prodotto venne commercializzato sotto il nome di Ultem

Estratti del brevetto:

Numero di pubblicazione US7230066 B2
Tipo di pubblicazione Concessione
Numero domanda US 11/015,216
Data di pubblicazione 12 giu 2007
Data di registrazione 16 dic 2004
Data di priorità 16 dic 2004
Stato tariffa Pagato
Pubblicato anche come CN101080434AAltri 5 »
Inventori Farid KhouriJulia LeeSheldon Shafer
Assegnatario originale General Electric Company
Esporta citazione BiBTeXEndNoteRefMan
Polycarbonate—ultem block copolymers

The present invention provides novel block copolycarbonates comprising residues from a hydroxy terminated polyetherimide or polyimide, residues from a dihydroxy compound, and residues from an activated carbonate. In a preferred embodiment of the present invention the polyetherimide or polyimide blocks exhibit high Mwwhile the resulting block copolycarbonate exhibits a single Tg. The novel block copolycarbonates of the present invention are produced under melt polymerization conditions in the presence an activated carbonate source.

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Le sue applicazioni sono:

  • elettriche:l’ottimo potere isolante e le proprietà antifiamma lo rendono adatto in molte applicazioni in questo settore.
  • meccaniche: si utilizzase si necessita un materiale ad alte prestazioni sia a basse che ad alte temperature come cuscinetti, ingranaggi di precisione, etc. facilmente sterilizzabile
  • chimiche: buone resistenze alla corrosione e stabilità termica
  • alimentare: fisiologicamente inerte
  • medico: facilmente sterilizzabile

1 USI E UTILIZZI

1.1 Ristorazione/ Catering

Le alte prestazioni e la flessibilità di progettazione consentono l’utilizzo delle PEi per la produzione di utensili e stoviglie da cucina (es. vaschette per alimenti, bacinelle ecc..)che possono essere riusati dopo l’uso. Questo materiale è ideale per il campo culinario poichè resiste fino a 200°C e può essere usato sia nei forni tradizionali che nei forni a microonde. Può essere lavato con prodotti chimici essendo in grado di resistere alle aggressioni (tranne alogenati e alcalini).

1.2 Medicina

Il polietereimmide è utilizzato nel campo medico poichè rispetta ISO10993, FDA e USP classe VI. Sopporta vari metodi di sterilizzazione come il gas EtO, radiazioni gamma, autoclave e calore secco e resiste contro la maggior parte dei lipidi, detergenti e disinfettanti.

1.3 Settore aereonautico

PEI è un materiale autoestinguente con ritardo di fiamma ed è molto usato nel settore aereo (es. valvole d’aria, rivestimenti di interni). Rispetta le normative aeree per gli interni e ha superato le prove per il rilascio di calore e le prove di densità del fumo (bassissima emissione di fumi e gas tossici) e presenta un’ottima resistenza ai fluidi idraulici aeromobili rendendolo idoneo per i veicoli aerei.

1.4 Automotive

La resina ULTEM ® fornisce , nel settore automobilistico, un rendimento elevato e un’ottima alternativa al metallo: è resistente in modo tale da sostituire l’acciaio in alcune parte e l’alluminio in altre e non subisce le aggressioni da parte dei liquidi del settore come olii, combustibili, ecc…  (vengono realizzati per es. componenti di trasmissione, componenti di accensione ecc..) L’utilizzo di questo materiale permette l’eliminazione di operazioni secondarie elettriche e isolanti. Viene utilizzato anche per realizzare fari e apparecchi luminosi (es. riflettori fendinebbia, prese per lampadine ecc..) con nuove forme grazie alla sua elasticità e flessibilità. Un latro punto a favore di questo materiale è il peso che cala notevolmente poichè è più sottile rispetto agli altri materiali utilizzati.

1.5 Telecomunicazioni e Applicazioni MID

Le possibilità di placcatura unica con il processo di incollaggio, la facilità di montaggio e di integrazione dei componenti attraverso gli accoppiamenti a scatto rendono questa resina utilizzabile nelle telecomunicazioni e applicazioni MID. Consente la combinazione di funzioni elettriche con i vantaggi dello stampato ad iniezione tridimensionale per la realizzazione dei componenti meccanici (es. unità di controlli elettrici, componenti di computer, connettori per fibre ottiche ecc..).

1.6 Elettronica e illuminazione

In questo campo il PEI è adatto per ogni esigenza per applicazioni elettriche e di illuminazione (es. connettori, riflettori). E’ in grado di sopportare la prova di pressione ed è adatto per essere usato come materiale isolante nei trasformatori e nei motori fino a 600 Volt.

1.7 HVAC / Fluid Handling

Nei casi in cui il calore e i fluidi sono combinati ad una applicazione la resina ULTEM è in grado ad offrire un’equilibrio ideale tra le proprietà. (es. giranti, valvole di espansione, serbatoi acqua calda, ecc..). Avendo una resistenza al calore a lungo termine, resistenza alla linea Weld, omologazione di acqua potabile fino a 90°C (approvazione KTW), eccellenti proprietà meccaniche anche con acqua calda e buona stabilità all’idrolisi rendono la PEI ottima per l’utilizzo in questo campo. 

2- PROPRIETA’

2.1 Proprietà termica

Una delle proprietà eccezionali di questo materiale è la capacità di sopportare alte temperature a lungo termine. Questa combinata alla resistenza alla fiamma rende la PEI qualificata per usi ad alte temperature. Ultem 1000, la resina base ha la certificazione UL classe A con indice termico relativo a 170°C (RTI) secondo UL746B. Il carico necessario per la deformazione del materiale a 190°C è di HDT / Ae 1,80 MPa (vedi fig. 2.1). Il materiale ha una bassa dilatazione termica e ciò permette l’applicazione con altri materiali in un ampio intervallo di temperatura  (le proprietà del materiale restano eccellenti e non si modificano a temperature elevate).

ultemproductbrochure-21                            ULTEM PEI Resin

2.2 Resistenza alle fiamme

La resistenza al fuoco e alle fiamme è una delle peculiarità di questo materiale. E’ stato valutato Vo a o,41 mm (UL94) e 5VA a 1,6 mm. PEI ha un indice di ossigeno limitato di 47 il più alto di qualsiasi termoplastico. (FIGURA 4.3). Un fattore chiavenel determinare la sicurezza di un materiale è la generazione di fumo in condizioni reali di incendio. ULTEM ® mostra livelli estremamente bassi nella generazione di fumo, dimostrato dalla prova di evoluzione NBS (figura 2.4).

ULTEM PEI Resin

2.3 Proprietà meccaniche

A temperatura ambiente PEI mostra proprietà meccaniche superiori ad altri termoplastici presenti in commercio (es. nylon 6, 66, poliesteri ecc..) con un carico di snervamento di 105 MPa (ISO R527) e  una resistenza alla flessione di 160 MPa (ISO 178). Il modulo di flessione della PEI resta elevato ad alte temperature. Ultem 1000 di base, ha le stesse prestazioni di altre resine che devono essere caricate con fibre di vetro. Questo materiale offre la possibilità di avere una trasparenza mantenendo le stesse proprietà meccaniche. (fig 2.4)

2.4

ULTEM PEI Resin

Oltre alla combinazione di alta resistenza e modulo Ultem offre anche una duttilità eccezionale. L’allungamento a trazione a snervamento offre la libertà di incorporare lo scatto (es. attacco a baionetta ecc..), una facililtà di montaggio anche con l’aggiunta del 10% di rinforzo in fibra di vetro. Un’altra caratteristica meccanica è la resistenza all’urto. Poichè il materiale mostra sensibilità al taglio è necessario ridurre al minimo gli angoli per fornire resistenza massima. La resistenza alla fatica è buona e il materiale sopporta sia le vibrazioni che i carichi ciclici. Il polietereimmide ha, inoltre, un’eccellente resistenza al creep anche ad alte temperature e resiste ad alti livelli di stress che altri materiali termoplastici non hanno.

2.4 Proprietà elettriche

Il PEI presenta eccellenti proprietà elettriche che rimangono stabili in un ampio intervallo di temperatura. Questa stabilità, unita alla resistenza termica e alle proprietà meccaniche che possiede, rendono questo materiale ideale per le applicazioni elettroniche ad alte prestazioni.

2.5 Resistenza ambientale

A differenza di altre resine amorfe le PEI dimostrano un’ ottima resistenza ad una vasta gamma di prodotti chimici quali fluidi automobilistici ed aerei, idrocarburi, alcoli ecc..Resiste alle soluzioni saline e agli acidi minerali ma subisce le aggressioni da parte dei detergenti chimici alogenati. Infatti l’esposizione a alogenati e ambienti alcalini forti deve essere evitata. Questa resina riesce a resistere ai raggi UV senza l’aggiunta di stabilizzanti e dopo una lunga esposizione a questi raggi la variazione del materiale è minima.

3 LAVORAZIONI

Sebbene la maggior parte dei prodotti costituti dal PEI sono modellati con componenti finiti si possono effettuare seconde lavorazioni meccaniche, di assemblaggio o di finitura. C’è una vasta gamma di operazioni secondarie disponibili.

3.1 Saldatura

Ultem può essere saldato attraverso la saldatura a vibrazione o la saldatura a ultrasuoni. La saldatura a vibrazione  è una tecnica perfettamente appropriata per una larga gamma di materiali termoplastici spesso considerati difficili da unire  e si presta anche all’unione di materiali simili ma eterogenei tra di loro. L’unione di materiali termoplastici con l’utilizzo della saldatura a vibrazione, avviene per fusione delle superfici a contatto. Il metodo di saldatura è a frizione per cui non vi è apporto di calore dall’esterno ma questo proviene dalla dissipazione dell’energia prodotta per attrito. L’aumento della temperatura locale necessaria al processo è ottenuta con sfregamento che fonde i lembi opportunamente predisposti dei due pezzi da saldare. Gli stessi, nella fase di raffreddamento sotto pressione, rimangono saldati. Sul pezzo sottoposto a movimento, viene applicata una pressione di spinta in modo da mantenere in contatto le parti da unire durante il processo di saldatura. La saldatura di materiali termoplastici per mezzo degli ultrasuoni si è rapidamente consolidata grazie al continuo sviluppo del commercio di materie plastiche ed al tipo di applicazione tecnologica semplice ed estremamente pulita. La saldatura a ultrasuoni permette una sicura e durevole giunzione di differenti prodotti anche con lunghi periodi di vita. Si possono individuare quatto fasi principali nel processo di generazione ed utilizzo degli ultrasuoni:

  1. Vibrazioni elettriche ultrasonore alla frequenza dai 20 ai 40 kHz sono create da un generatore di potenza ad ultrasuoni, che viene alimentato con la normale corrente di rete a 50 Hz.
  2. Un convertitore muta poi le vibrazioni ad alta frequenza elettrica, provenienti dal generatore, in vibrazioni meccaniche – comparabili ad un micro martellamento ultra-veloce.
  3. L ‘ampiezza costante prodotta dal convertitore viene modificata o trasferita tramite il booster, in base alle esigenze dell’applicazione.
  4. Infine, il sonotrodo trasmette l’energia di vibrazione ad alta frequenza alla superficie di saldatura.

Sotto l’influenza della forza applicata, le vibrazioni create sono convertite in energia termica (calore latente di fusione) tramite il movimento di attrito delle superfici a contatto e l’assorbimento delle onde ultrasonore: Il materiale su entrambe le parti interessate alla saldatura fonde, formando un giunto pressoché omogeneo dopo il raffreddamento. Il materiale fuso, e quindi la forza risultante di connessione, può essere positivamente influenzato regolando l’ampiezza o la forza applicata.
3.2 Adesivi

Le parti in resina ULTEM possono essere legati insieme o unite a materiali diversi usando un’amplia varietà di adesivi. Ci sono diversi tipi di adesivi raccomandati per questo materiale: adesivi epossidici, adesivi poliuretani e siliconici. Sono sconsigliati cianoacrilati (es. attack) e sistemi acrilici che risultano aggressivi.

3.3 Assemblaggio meccanico

Le tecniche di assemblaggio meccanico sono ampiamente utilizzate con questo materiale. L’uso di speciali viti filettate sono consigliate perchè evitano la rottura del materiale. Si possono utilizzare altre tecniche di assemblaggio quali inserti, inserti filettati, sovrastampaggio, viti autofilettanti con angolo basso, tutti i tipi di rivetti ecc..

3.4 Pittura

Un’ampia varietà di colori e texture sono disponibili per lavorazioni secondarie del PEI. SI possono utilizzare pitture organiche disponibili e che siano compatibili con il materiale. La pittura è un mezzo economico per migliorare l’estetica e fornire conformità cromatica. E’ necessario effettuare un pretrattamento lavando a mano le superfici interessate mediante detergenti idonei che non aggrediscono il materiale (vedi paragrafo 2.5)

3.5 Metallizzazione

La metallizzazione di materie plastiche è normalmente effettuata per motivi decorativi o funzionali. Le proprietà associate ai metalli come riflessività, resistenza all’abrasione e decorazione possono essere realizzati attraverso il procedimento della metallizzazione. Per realizzarla bisogna, nella maggior parte dei casi, effettuare un pretrattamento. Quando il prodotto risulta finito si raccomanda la pulizia con panni facendo attenzione dato che questo procedimento aumenta la sensibilità ai graffi. Il metodo migliore per mantenere le modanature pulite è metallizzare le parti  subito dopo lo stampaggio. Metodi di metallizzazione: Metallizzazione sotto vuoto mediante sputtering (PE- CVD) con apparecchiature ad alta tensione.

3.6 Placcatura

La placcatura può essere realizzata tramite placcatura elettrolitica. Dopo l’applicazione di uno strato metallico conduttivo sulla plastica (es. argento) si applica un secondo strato di metalli selezionati. I metalli più utilizzati sono cromo, nickel o oro in vari spessori.

4 PRODOTTI

Gamme prodotti General Elettric

– Ultem  ® 1000 base: polimero di base con serie di resine, rinforzato per il contatto con gli alimenti, USP, classe VI, estrusione e stampaggio ad iniezione

– Ultem  ® 2000: rinforzato con fibra di vetro per avere maggiore rigidità e migliore stabilità dimensionale sia in fase di stampaggio sia dopo il completamento del prodotto.

– Ultem  ® 3000: offre l’aggiunta di fibra di vetro e di cariche minerali (es. biossido di titanio, talco, caolino ecc..) e quindi  maggior resistenza e maggior stabilità dimensionale

– Ultem  ® 4000 : offre alta resistenza all’usura e un coefficiente ridotto di attrito

– Ultem  ® 5000: presenta una resistenza chimica maggiore, migliore resistenza contro i fluidi idraulici di aeromobili

– Ultem  ® 6000: massima resistenza al calore

– Ultem  ® 7000: rinforzato con fibra di carbonio e presenza un’eccezionale rapporto resistenza-peso

– Ultem  ® 9000: soddisfa tutte le normative del settore aereo, fornito con certificazione  e non è rinforzato.

–  Ultem  ® ATX 100 offre un migliore impatto di prestazione ed è metallizzabile senza primer.

–  Ultem  ® 9085 è un termoplastico ignifugo ad alte prestazione per la fabbricazione digitale diretta e prototipazione rapida. E’ ideale per il settore dei trasporti grazie al suo elevato rapporto resistenza-peso ed è certificato FST (fire, smoke, toxicity). Questo è l’ideale per l’industria commerciale, dei trasporti e aeronautica.

Per concludere le PEI offrono grandi prestazioni mantenendo (nella versione base) la trasparenza. Le sue caratteristiche sono:

  • resistenza al calore
  • resistenza alle fiamme
  • resistenza agli urti
  • resistenza a flessione e ai carichi di snervamento
  • duttibilità
  • bassa generazione di fumo
  • alta resistenza al creep
  • resistenza ad alti livelli di stress (vibrazioni, carichi ecc..)
  • stabilità dimensionale
  • resistenza a prodotti chimici aggressivi (no alogenati, alcalini)
  • resistenza raggi uv e infrarossi

Fonti: Catalogo ufficiale resina ULTEM  ®, http://it.wikipedia.org/wiki/Polietereimmidehttp://www.sinthesieng.it/it/ultemhttp://www.stratasys.com/it/materiali/fdm/ultem-9085http://www.hycompinc.com/pdfs/ultemproductbrochure.pdfhttp://www.google.co.in/patents/US7230066