Roberto PANTANI | Projects

PROCESSI INNOVATIVI DI STAMPAGGIO AD INIEZIONE

Si propone di analizzare l'effetto dell'aggiunta di un agente espandente fisico all'interno di una matrice polimerica sulla reologia del fuso e l'influenza che le condizioni di processo hanno sulle proprietà e sulla morfologia del manufatto finale.In particolare, saranno effettuate prove di stampaggio ad iniezione con agenti espandenti fisici utilizzando sia elastomeri termoplastici, che combinano le buone proprietà meccaniche degli elastomeri alla facile processabilità dei materiali termoplastici, che polimeri biodegradabili. Questi ultimi, pur essendo a basso impatto ambientale, presentano numerose limitazioni, quali il costo elevato, le proprietà inadeguate e l'elevata viscosità, che li rende difficili da processare perché comporta l'utilizzo di elevate temperature di processo, prossime a quelle di degradazione. Lo stampaggio a iniezione di schiume sembra essere la soluzione ideale al problema di processabilità dei polimeri biodegradabili. L'agente espandente, infatti, riduce la viscosità e la temperatura di transizione vetrosa, permettendo la loro processabilità a temperature più basse.Le prove di stampaggio ad iniezione saranno condotte mediante una pressa Negri-Bossi da 70 tonnellate con diametro della vite pari a 25 mm e L/D = 22, appositamente adattata al processo di stampaggio ad iniezione di schiume polimeriche. Una pompa volumetrica collegata al cilindro della pressa permetterà di controllare la quantità di gas iniettata all'interno della matrice polimerica.Nello stampaggio di schiume è necessario far arrivare il materiale ancora caldo nella cavità al fine di evitare che il polimero schiumi già all'interno dei canali. E' quindi necessario uno stampo con un unico canale (hot runner), di diametro molto minore, che arrivi fin dentro la cavità. L'ugello caldo è avvolto da una resistenza elettrica che lo mantiene a temperatura costante e isolato termicamente dallo stampo. Un sistema di canali, in cui viene fatto circolare un fluido a temperatura controllata, e una serie di resistenze elettriche permetteranno il controllo della temperatura dello stampo, al fine di valutare l'effetto di quest'ultima sulla morfologia dei manufatti schiumati.Saranno condotti esperimenti di stampaggio ad iniezione utilizzando un sistema che consenta di ottenere misure reologiche della soluzione polimero/gas avvalendosi di un ugello modificato con un reometro a slitta provvisto di trasduttori di pressione che permettono di ottenere misure reologiche in-line. Gli esperimenti di stampaggio saranno effettuati allo scopo di definire le condizioni di processo ottimali (portata di iniezione, temperatura dello stampo, pressione di mantenimento, contropressione) per ottenere pezzi aventi una schiumatura omogenea.Tutti i pezzi ottenuti mediante tale processo saranno sottoposti a misure di densità e all'analisi delle proprietà meccaniche (prove a trazione, prove a flessione). Le microcelle formatesi durante il processo di stampaggio ad iniezione di schiume, infatti, possono apportare un miglioramento di alcune proprietà meccaniche del pezzo schiumato rispetto ad uno non schiumato avente lo stesso volume, e una riduzione della densità media di circa 20-30% rispetto ad un pezzo non schiumato.Analisi morfologiche verranno, inoltre, condotte mediante microscopia ottica e microscopia elettronica a scansione accoppiate all'utilizzo di appositi software per l'analisi delle immagini, al fine di valutare la distribuzione delle celle all'interno dei manufatti stampati nelle diverse condizioni di processo.Una significativa parte del progetto sarà dedicata alla modellazione. Tale attività porterà alla descrizione numerica delle principali variabili operative (evoluzione di pressione, temperatura, distribuzione delle dimensioni delle celle).