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5 L’innovazione delle tecniche di indagine Questa occorrenza può trovare giustificazione nel fatto che durante la prova al DSC, il campione interno ha mostrato un maggiore rilassamento ed una conseguente variazione di forma che ha causato un minor contatto con il crogiolo. Di conseguenza si è osservato un arrotondamento del picco di fusione ed una conseguente riduzione del calore misurato nelle fusione. Durante il processo di fabbricazione, la parte interna raffredda molto più lentamente di quella esterna: questo fatto dovrebbe portare ad un maggiore livello di cristallinità ma, allo stesso tempo, potrebbe generare un maggiore degrado delle catene polimeriche per la maggiore esposizione nel tempo alle alte temperature. Di conseguenza, una maggiore temperatura di fusione si osserva nella parte esterna. Il campione intero, che prende l’intero spessore del foglio di HDPE, presenta un picco di fusione intermedio tra pelle e core ed un calore di fusione prossimo a quello del core. Considerazioni simili si possono fare anche per la poliammide (Figura 5.3). Il campione del core ha una più bassa temperatura di picco ma un maggior calore di fusione. La prima scansione al DSC annulla il processo di fabbricazione e difatti nella seconda scansione l’effetto del processo di fabbricazione non è più visibile. Le seconde scansioni mostrano valori del calore di fusione maggiori che nel caso della prima scansione e molto vicini tra loro. Anche il picco di fusione si avvicina nella seconda scansione ma in questo caso è leggermente inferiore a quanto misurato nella prima scansione a causa del degrado aggiuntivo che è occorso durante il primo riscaldamento al DSC. Analizzando le prove di ritiro (Figura 5.4), si vede che i campioni di HDPE hanno una contrazione nella direzione longitudinale ed una elongazione in quella trasversale (valori medi 11.6% e 5.7% rispettivamente) come conseguenza del recupero del flusso del materiale durante il processo di fabbricazione. Per la PA66, si è osservata una grande distorsione per i provini più esterni (posizioni 1-2 e 9-10): in entrambi i casi si ha una elongazione del bordo esposto sulla pelle ed una contrazione di quello opposto. Il trend del ritiro nello spessore è chiaramente simmetrico con un valore medio del ritiro intorno al 2% nella parte più interna. Analisi dinamo-meccanica Le prove DSC e di ritiro termico mostrano la presenza di un significativo effetto di fabbricazione per entrambi i materiali in termini di degrado, cristallinità e orientazione. In più una grande disomogeneità per la PA66 è stata anche messa in luce dai risultati DMA 228
5 L’innovazione delle tecniche di indagine che sono molto dispersi (Figura 5.5). Anche l’HDPE sembra non avere una grande ripetibilità tanto da non riuscire a riconoscere nessuna differenza tra i campioni estratti longitudinalmente e quelli estratti trasversalmente. Evidentemente la procedura di estrazione dei provini è particolarmente critica per questa tipologia di materiali. Prove di trazione Le curve di trazione hanno il tipico andamento sia per il polietilene (con la presenza di un massimo pronunciato ed un successivo esteso plateau, Figura 5.6 e Figura 5.7) che per la poliammide (con il doppio snervamento, Figura 5.8). Per l’HDPE l’effetto della velocità di prova è ben visibile per entrambe le direzioni di estrazione dei provini. Per tali campioni i test sono stati interrotti poco dopo il massimo essendo interessati nella sperimentazione al solo valore dello snervamento. In caso contrario sarebbe stato visibile un lungo plateau a causa della duttilità intrinseca di questo materiale. Nel caso della PA66 i test sono stati invece portati fino a rottura dei provini dal momento che la duttilità della poliammide è ben più ridotta. Le curve della poliammide sono molto disperse e molte sono le cause che possono avere portato a questo effetto. Ad esempio, come mostra la Figura 5.9, la deviazione dal trend del dato a 10 mm/min può essere dipendente dalla distribuzione del flusso di materiale nella larghezza del provino, come è possibile osservare dalla scansione retro-illuminata del provino prima e dopo il test. Alla fine sono state comunque impiegate 6 diverse velocità per riconoscerne l’effetto sulla tensione di snervamento su entrambi i materiali e la dispersione dei dati non ha comunque impedito di riconoscere un chiaro trend (Tabella 5.1). Prove di indentazione Osservando le curve di indentazione per l’indentatore di 1 mm di diametro (Figura 5.10), una chiara dipendenza dalla velocità di prova è visibile solo per il polietilene, dal momento che è evidente che aumentando la velocità di indentazione, la curva trasla verso l’alto. La poliammide esibisce a volte delle non linearità iniziali che disturbano il riconoscimento di un analogo trend. Al contrario, impiegando l’indentatore di 2 mm (Figura 5.11), le curve sono ben differenti alle varie velocità per tutti e due i materiali e l’effetto della velocità di prova è parimenti distinguibile. Impiegando un indentatore più piccolo, gli errori di parallelismo si esaltano e si osservano con più probabilità dei tratti iniziali non lineari, soprattutto per la poliammide che è più rigida del polietilene. 229
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