Curiosità - 2M-Italia
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CURIOSITÀ

Per rendere il mondo delle materie plastiche più vicino e comprensibile a tutte le persone interessate; è stata allestita una sezione particolare, che spieghi in modo semplice e logico i processi più importanti.

Da quali sono le principali differenze tra le più note materie plastiche, al significato delle proprietà di tali materiali, che sono molto importanti al fine di determinarne le caratteristiche tecniche, a come avviene il processo di stampaggio ad iniezione.

RESISTENZA A TRAZIONE

Per misurare la resistenza a trazione di una fibbia, è necessario inserire il provino nel nastro e bloccarlo in un macchinario, chiamato dinamometro, che ne tira con velocità regolare una delle due estremità. Per mantenere costante la velocità di allungamento, il dinamometro incrementa la quantità di forza che sta esercitando, aumentando così la sollecitazione sul provino, fino a quando questo non si rompe.
La resistenza alla trazione di una fibbia è quindi la sollecitazione necessaria per romperla, che si ottiene dividendo la forza che sta esercitando la macchina per rompere il provino, per l’area dello stesso.
La sua unità di misura sarà quindi N/cm2 o più comunemente il Megapascals (MPa).

 

MODULO A TRAZIONE

Misurare il modulo di un materiale, significa verificare la sua resistenza alla deformazione. Tale valore si calcola tramite lo stesso attrezzo usato per la resistenza a trazione, tuttavia in questo caso non si calcola la sollecitazione, ma lo sforzo che si applica sul campione.
L’obiettivo è misurare l’allungamento massimo che può subire il materiale senza subire alterazioni di forma, dopo essere stato rilasciato. Aumentando lentamente lo sforzo, si calcola l’allungamento ad ogni incremento di forza e vengono raggruppati i dato così ottenuti in un grafico, chiamato curva sforzo-deformazione, che riporta appunto lo sforzo in relazione alla deformazione. L’altezza della curva nel punto in cui il materiale si rompe è la cosiddetta resistenza a trazione, mentre la sua pendenza è il modulo a trazione. Se la curva ha una pendenza ripida, il campione avrà un alto modulo, cioè resisterà bene alla deformazione, viceversa, se avrà pendenza bassa, si deformerà facilmente.
L’unità di misura del modulo è sempre N/cm2, in quanto è misurato in unità di sforzo divise per unità di allungamento, ma essendo l’allungamento adimensionale, non ci sono unità di misura da poter usare.

 

TENACITÀ

La tenacità è la misura dell’energia che un provino può assorbire prima di rompersi. Può essere calcolata misurando l’area sottesa la curva sforzo-deformazione.
Considerando che la base di tale triangolo è la deformazione subita dal materiale e l’altezza è lo sforzo imposto dalla macchina, la tenacità sarà proporzionale alla moltiplicazione dei 2. Quindi poiché lo sforzo è proporzionale alla forza necessaria a rompere il provino e la deformazione è misurata in unità di lunghezza (di quanto il provino si è allungato), allora lo sforzo per la deformazione è proporzionale alla forza moltiplicata per la distanza. La tenacità misura quindi l’energia che un materiale può assorbire, proprio perché, in termini fisici, una forza moltiplicata per una distanza crea energia.
Esiste quindi una sottile differenza tra la resistenza e la tenacità, infatti la prima è la forza per rompere un campione, mentre la seconda è l’energia per rompere un campione. Ma affinché un materiale sia resistente non è necessario che sia anche tenace.
Osservando il grafico qui sotto ci possiamo infatti rendere conto che un materiale, ad esempio, può essere resistente e non tenace (curva blu), cioè necessitare di molta forza per rompersi, ma non di molta energia; un prodotto con tali caratteristiche si dice fragile e benché sia resistente non si deforma molto prima di rompersi. È quindi la deformazione che permette al campione di dissipare energia e di allungarsi il più possibile prima di rompersi.
Per questi motivi nella scelta di quale materiale utilizzare di solito si sacrifica la resistenza a favore della tenacità.

 

MODULO A FLESSIONE
RESISTENZA ALL’URTO CHARPY CON/SENZA INTAGLIO

La resistenza all’impatto misura la quantità di energia che un materiale può assorbire prima di rompersi; il test di impatto fornisce quindi un’indicazione della capacità di un materiale di assorbire un carico improvviso senza rompersi. Questo test può essere effettuato sia previo intaglio del materiale da colpire, sia mantenendolo intatto. Per effettuare tali prove viene utilizzato il pendolo di Charpy che deriva il suo nome da quello del suo ideatore Augustin Georges Albert Charpy.

 

DENSITÀ

La densità di un oggetto si calcola dividendo la sua massa per il suo volume.
La massa di un oggetto è quella che comunemente viene definita peso, cioè il valore indicato dalla bilancia, mentre il volume di un oggetto regolare si può calcolare moltiplicando la profondità per la lunghezza e l’altezza.
Esistono due variabili che possono influire sulla densità: la temperatura, che agisce come coefficiente di dilatazione e la pressione, che invece ne favorisce la compressione.

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I materiali plastici possono essere categorizzati in :

 

PLASTICHE RIGIDE

Materiali resistenti, ma non tenaci, che possono resistere bene allo sforzo, ma poco all’allungamento prima di rompersi. Vediamo nel grafico che la pendenza della curva è molto ripida, cioè è necessaria molta forza per deformare una plastica rigida, che avrà evidentemente un alto modulo. In breve, le plastiche rigide sono fragili, in quanto tendono ad essere resistenti, ma non molto tenaci, come ad esempio il polistirene e il polimetilmetacrilato.

 

PLASTICHE FLESSIBILI

Materiali che non resistono così bene alla deformazione, ma nello stesso tempo tendono a non rompersi. Il loro modulo iniziale infatti è elevato, permettendogli di resistere in principio alla deformazione, ma applicando una forza sufficiente si deformeranno. Ne sono un esempio il polietilene e il polipropilene.
FIBRE

Sono più resistenti che tenaci e non si deformano eccessivamente a seguito di una sollecitazione a trazione. Ne sono un esempio il nylon, il kevlar e le fibre di carbonio.

 

ELASTOMERI

Hanno un comportamento meccanico completamente differente da quello degli altri materiali. Gli elastomeri infatti hanno un modulo molto basso, che gli permette di deformarsi molto facilmente; ma tale capacità non è utile se il materiale non ritorna indietro alla posizione di partenza, quando lo sforzo si interrompe. Ne Sono un esempio il poliisoprene, il polibutadiene e il poliisobobutilene.