La foto a sinistra mostra la produzione di laminato piano termoplastico su una macchina per pultrusione:le strisce di materiale di partenza vengono alimentate da sinistra, con i profili compositi estratti a destra. L'altra foto a destra è un primo piano dei profili compositi pultrusi, che si sono rivelati notevolmente più resistenti di quelli fabbricati allo stesso modo con materiale di partenza simile nella composizione ma in un'altra forma. Credito:Kirill Minchenkov et al./Comunicazioni compositi
I ricercatori Skoltech hanno migliorato la pultrusione, una tecnologia utilizzata per produrre profili di polimeri rinforzati con fibre di sezione trasversale costante. Si tratta di materiali compositi leggeri e rigidi realizzati in plastica e fibre di vetro o di carbonio. Non arrugginiscono, possono essere saldati, sono adatti al riciclaggio e un giorno potrebbero sostituire l'acciaio e l'alluminio nell'ingegneria civile, nelle costruzioni navali e altrove. Per ora, sono per lo più prodotti ed esaminati in laboratori scientifici. I risultati dello studio, che ha visto la partecipazione di studenti del collegio per bambini dotati di Letovo, sono riportati in Composites Communications .
La pultrusione termoplastica consiste nel tirare nastri di fibre di vetro impregnati di plastica attraverso una macchina in cui la plastica si fonde e il materiale assume la forma desiderata.
Invece del nastro sorgente convenzionalmente utilizzato, il team Skoltech del Center for Materials Technologies guidato dal professore assistente Alexander Safonov, che dirige il Laboratorio di materiali compositi e strutture dell'Istituto, ha utilizzato il tipo di materia prima solitamente impiegata in un'altra tecnica di produzione, risultando in un sorprendente aumento dal 20% al 27% della resistenza dei compositi pultrusi.
"Invece di utilizzare i nastri più convenzionali, abbiamo commissionato fogli di composizione simile alla Zhongji Company, in Cina, e li abbiamo tagliati in strisce adatte per la macchina per pultrusione", il primo autore dello studio, Skoltech Ph.D. lo studente Kirill Minchenkov, ha commentato. "In effetti, abbiamo provato sia i nastri che i fogli con una proporzione uguale di fibre di rinforzo, e quest'ultimo ha prodotto compositi che mostravano proprietà meccaniche significativamente migliori. Vale a dire, hanno mostrato resistenze a compressione, trazione e flessione più elevate".
È la prima volta che questi cosiddetti fogli preconsolidati vengono utilizzati in pultrusione per produrre laminati piani.
I ricercatori attribuiscono le migliori caratteristiche dei loro compositi al fatto che i fogli sono più sottili dei nastri, consentendo loro di assorbire meglio il polimero. Ciò si traduce in un minor numero di pori e altri difetti nel composito, dotandolo di proprietà superiori.
Poiché il componente polimerico nel composito prodotto da Skoltech è il polipropilene, il materiale non è solo leggero e resistente, ma è anche adatto per la saldatura e riciclabile. "Questo ha a che fare con la distinzione tra laminati termoindurenti e termoplastici", ha spiegato Minchenkov. "Nel primo caso, il componente polimerico si indurisce una volta per tutte, quindi non è possibile riscaldarlo per saldare insieme due parti o riciclare il prodotto. Il polipropilene è il materiale di cui è composta gran parte dell'imballaggio alimentare che si vede in un negozio di alimentari. prova a dargli fuoco, si ammorbidisce, si scioglie e scorre in modo da poter cambiare la forma del materiale e rimuovere la plastica dalle fibre. Questo è simile a quanto accade nella saldatura e nel riciclaggio."
Man mano che i laminati piatti pultrusi termoplastici diventeranno migliori in termini di caratteristiche e più fattibili da produrre, saranno sempre più in grado di competere con i metalli industriali, come acciaio e alluminio, come materiali per l'edilizia civile, la costruzione navale e altro ancora. + Esplora ulteriormente
