Abstract

Il progetto è dedicato allo sviluppo di soluzioni innovative e di trasferimento di alte tecnologie allo stampaggio rotazionale, processo tipicamente destinato alla fabbricazione di prodotti plastici cavi. Oggi solo poche classi di polimeri termoplastici possono essere trasformate per stampaggio rotazionale e la maggior parte di essi sono polietileni di diverso grado. Le proprietà meccaniche e di resistenza al fuoco dei prodotti ottenuti sono relativamente basse e i prodotti trovano applicazione in campi in cui le specifiche non sono particolarmente critiche. In questo progetto viene proposto lo sviluppo di compositi rinforzati con fibre continue per applicazioni strutturali e di nanocompositi per applicazioni dove viene richiesta resistenza al fuoco, basati su materiali termoplastici adatti per la produzione di componenti cavi tramite stampaggio rotazionale. Il progetto è diviso in due workpackage differenti: il primo riguarda lo stampaggio rotazionale di compositi rinforzati con fibre continue, il secondo lo stampaggio rotazionale di nanocompositi. Il primo workpackage sarà centrato sullo studio di compositi termoplastici basati su tessuti commingled che consentono la lavorazione ed un’efficiente compattazione a pressioni molto basse. Diverse modifiche del processo saranno testate su una macchina da stampaggio rotazionale in scala di laboratorio, al fine di studiare l’efficienza di diversi materiali di sacco per ottenere un composito completamente consolidato. Inoltre, un task sarà dedicato a testare diversi materiali da impiegare nel processo sviluppato. In particolare, una tecnica di film stacking ed una analoga allo stampaggio per soffiaggio saranno accoppiate con lo stampaggio rotazionale al fine di ottenere, rispettivamente, compositi tessuti con diversa matrice e con diverso contenuto di fibre, e prodotti a doppia parete. Uno schema a differenze finite ed un’analisi FEM, basata sulla legge di Darcy, saranno usati per simulare l’efficienza di compattazione a diverse condizioni di processo. Una volta definita la più idonea combinazione di condizioni di processo/sacco/materiale, sarà costruito un prototipo con una macchina industriale da stampaggio rotazionale. Nel secondo workpackage, il processo di stampaggio rotazionale sarà usato per produrre componenti in nanocomposito termoplastico. I materiali da usare come matrice termoplastica sono poliesteri e poliammidi commerciali modificate. In questo caso, lo sviluppo del materiale non riguarderà alcuna modifica del processo tradizionale di stampaggio rotazionale. Per ottenere esfoliazione ed intercalazione, la matrice termoplastica ed il nanofiller saranno miscelati tramite un mixer o un estrusore a doppia vite. Successivamente, lo stampaggio rotazionale sarà condotto sul nanocomposito esfoliato. Il parametro più importante da determinare è la viscosità del nanocomposito poiché il processo di sinterizzazione avviene nello stato fuso. La composizione del nanocomposito, come pure i parametri di processo durante la miscelazione, saranno attentamente controllati al fine di ottenere un buon compromesso tra il contenuto di nanofillers, le proprietà del nanocomposito e la viscosità del fuso. Oltre alle matrici termoplastiche tradizionali, verrà anche utilizzato l’oligomero butilentereftalato ciclico (CBT) tal quale e modificato con naocariche. Questo materiale, che a temperatura ambiente è una polvere solida, fonde diventando un liquido a bassa viscosità e poi polimerizza a temperature maggiori diventando PBT. Si sceglierà il materiale migliore in grado di assicurare le migliori prestazioni di resistenza al fuoco, garantendo al contempo anche bassi costi di produzione. Lo scopo di questo task è la determinazione del sistema processo/materiale che consenta di ottenere le migliori proprietà di resistenza al fuoco dallo stampaggio rotazionale di compositi termoplastici nanorinforzati.