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Attualmente il mercato offre vari tipologie di PE, da scegliere a seconda delle loro caratteristiche e dei costi che si desidera affrontare per attere un determinato manufatto. • PELD (LD = low desity) viene prodotto trattando l’etilene (CH2=CH2) con il metodo ad alta pressione in autoclavi e reattori tubolari ad una pressione che va da 1000 a 3000 bar, a temperature da150 a 300°C e con 0,05 fino a 0,1% di ossigeno o di perossidi come catalizzatori. Ciò che si ottiene è un PE fortemente ramificato con catene di lunghezza diversa. La cristallinità va dal 40 al 50%, mentre la densità va da 0,915 fino a 0,935 g/cm 3 . Il peso molecolare medio raggiunge i 600.000 g/mol. • PELLD (LLD = linear low density) si ottiene mediante l’utilizzo di catalizzatori ad alta resa seguendo quattro metodi diversi: in fase gassosa, in soluzione ed in sospensione, in impianti a bassa pressione, con metodo modificato, in impianti ad alta pressione. Il prodotto è caratterizzato da peso molecolare mediamente più elevato e da una struttura pressoché lineare, cose che danno ragione delle migliori proprietà meccaniche, termiche e fisiche. • PEHD (HD = high density) viene prodotto secondo il processo a media (Phillips) e a bassa pressione (Ziegler). Nel metodo Phillips la pressione va da 30 a 40 bar, la temperatura da 85 a 180°C e come catalizzatore viene impiegato l’ossido di cromo. Il peso molecolare è di circa 50.000 g/mol. Nel metodo Ziegler la pressione va da1 a 50 bar, la temperatura da 20 a 150°C e come catalizzatori vengono utilizzati alogenuri di titanio, esteri di titanio ed alluminioalchili. In questo prodotto si raggiungono pesi molecolari da 200.000 a 400.000 g/mol. I polimeri di tipo PEHD presentano ramificazioni ridotte, e di conseguenza, rispetto ai PELD, una maggior cristallinità (60÷80%) e densità più elevate (0,942÷0,965 g/cm 3 ). • PEHD-HMW (HMW = high molecular weight) viene prodotto con metodo Ziegler, Phillips, o in fase gassosa, ottenendo insieme una elevata densità ed un consistente peso molecolare. • PEHD-UHMW (UHMW = ultra high molecular weight) si ottiene mediante catalizzatori Ziegler modificati e con pesi molecolari da 3·10 6 a 6·10 6 g/mol. Il processo di polimerizzazione per l’ottenimento di prodotti a bassa, media od alta densità, nonché aventi pesi molecolari bassi, medi, alti od ultraelevati, consentono di conseguire materiali di diverso tipo e con caratteristiche molto diversificate. Il PE a basso peso molecolare viene impiegato come disperdente nelle lavorazioni delle materie plastiche. Tutti quelli ad alto peso molecolare, se confrontati con altre materie plastiche, hanno bassa densità, rigidezza e durezza relativamente basse, resilienza ed allungamento a rottura elevati, un buon comportamento all’attrito e all’usura e buone caratteristiche elettriche e dielettriche: infatti il PE non è polare. La sollecitazione a trazione aumenta in maniera abbastanza lineare con la densità. L’assorbimento d’acqua e la permeabilità al vapore acqueo sono basse. La permeabilità ad ossigeno, anidride carbonica ed a molte sostanze odorose e aromatiche è notevole, ma diminuisce con l’aumentare della densità. Le temperature massime ammesse per impieghi di breve durata sono comprese tra 80 e 120°C, anche se il PELD- UHMW può essere utilizzato entro un campo che va da –268 a 150°C; per impieghi di lungo 4
periodo, invece, le temperature vanno da 60 a 95°C ( PELD-UHMW>>100°C). Il PE è resistente all’acqua, a soluzioni saline, ad acidi, alcali, alcool, e benzina. Al di sotto dei 60°C il PE è insolubile in tutti i solventi organici, ma con la diminuzione della densità si nota un maggior rigonfiamento in idrocarburi alifatici e aromatici. Esiste il pericolo di formazione di incrinature a causa di tensioni interne per contatto con sostanze superficialmente tensioattive, come reticolanti o detersivi. Il PE- LLD ed i tipi di PE con densità di 0,90 g/cm 3 sono i materiali più resistenti alla formazione di incrinature dovute a tensioni interne. Il PE deve essere stabilizzato alla fotoossidazione, preferibilmente utilizzando nerofumo. Il PE è inodore, insapore e fisiologicamente innocuo. Aggiungendo gli additivi adatti, le caratteristiche del PE possono essere modificate a seconda del campo di impiego: aggiunta di fibre di vetro per aumentare la rigidità e la portata; antiossidanti ed agenti stabilizzanti ai raggi UV per uso esterno; agenti ritardanti alla fiamma; agenti di espansione; agenti antistatici resistenti nel tempo; nerofumo ed altri additivi per aumentare la conducibilità elettrica; piccole aggiunte di fluoroelastomeri per migliorare la compattezza e la fluidificazione del fuso e coloranti. Le seguenti tabelle vogliono confrontare le caratteristiche dei diversi tipo di PE poc’anzi discusse. Tabella 1 Caratteristiche generali di alcuni tipi di polietilene. 5
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Figura 50 Front Pannel relativo all
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quiete, per il tempo necessario al
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Figura 58 Prima bozza dello strumen
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La forma dello strumento deve soddi
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Quello per la termoresistenza, in v
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Il pezzo definitivo è rappresentat
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Figura 67 Vista laterale e della ba
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Viscosity (Pa-s) comportamento del
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Figura 72 Prova DSC: calcolo della
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74 anche se con cinque fattori inve
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• le altre colonne illustrano i d
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inserisce un campione di polimero c
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Figura 77 Pannello “fitting”. L
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I dati ottenuti sono stati: n 0,244
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viscosità (Pa*s) viscosità (Pa*s)
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perdite di carico all’ingresso ed
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Essa ha fornito i seguenti dati: Fi
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1s 0.0009798 m^3/kg b2s 5.596e-007
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Qui di seguito si può osservare la
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Il materiale riciclato è stato sta
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2.7.3 Conduzione delle prove reolog
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16 14 12 10 8 6 4 2 Correzione di B
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log(Shear Stress)[Pa] 7 6 5 4 3 2 1
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n è la pendenza della porzione di
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viscosità, si potranno agevolare n
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Figura 99 Microscopio Olympus SZX12
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2.9.2 Proprietà reologiche Dipende
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Temperatura: 290°C Atmosfera di pr
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Viscosità [Pa*s] 100000 10000 1000
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Perdita d'imbocco [Pa] 7000000 6000
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Dati: Shear rate apparente [s -1 ]
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135 2454,8 20 130 2343,8 20 127 229
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Conducibilità [W/m•K] PVT 0,29 0
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Volume specifico [cm 3 /g] 1,1600 1
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3.1.1 Modello di cristallizzazione
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7 57 107 171 204 0,66725 8 70 134 2
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viscosità (Pa*s) 1000 100 10 misur
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calcolati in accordo con le formule
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Oltre al modello adattato l’anali
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si ottiene la somma dei quadrati do
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Estimated Regression Coefficients f
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0,2 0,15 0,075 0,25 0,325 120 0,59
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superficie, ossia quella più signi
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dove: • P = pressione [Pa]. • g
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Percent Percent 99 95 90 80 70 60 5
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764 1 Il modello descrittivo ricava
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3.5.1 Attrezzatura A) Macchina di p
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g) Analisi dei dati In accordo con
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Carico unitario (N/mm2) Carico unit
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Le impurità presenti nei provini s
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stress 20 19 18 17 16 15 14 13 12 1
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Una volta graficato i risultati (Fi
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Figura 121 Rappresentazione della s
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Campioni scelti per la misura Tra t
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numero riesce a dare un valore rias
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3.7.3 Fitting del modello Figura 12
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Fiber length [μm] 3100 2100 1100 y
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esistenza incontrata in un altro pu
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Ansys CFX® Ansys CFX ® è un modu
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temperature risulta essere invece l
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Time to freeze Il time to freeze è
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Al fine di ottenere una simulazione
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4.1.5 Confronto tra i due sistemi F
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4.1.6 Approccio al problema mediant
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pressa per generare un aumento di p
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[cm3/min] 10 1 0,1 0,01 0,0001 1,5
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4.1.9 Analisi delle condizioni di r
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1 2 3 5 6 4 211
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Come si può notare, nello stampo s
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Figura 160 Dipendenza della viscosi
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4.3 Analisi del processo di stampag
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Le simulazioni sono state condotte
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4.3.2 Simulazioni numeriche della f
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Il modello considerato con i relati
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Una buona propagazione di materiale
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Soluzione di riferimento n°02 Nell
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Clamp Force ( Tons) 760,00 740,00 7
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Figura 188 Filling fase (pmax=130MP
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Come si può dunque osservare in Ta
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Figura 193 Overlapping elements dia
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Figura 195 Condotti di raffreddamen
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Per completare lo studio del proget
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Analisi di stress della configurazi
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Durante la seconda simulazione, è
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Successivamente si sono importati t
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si osserva che, se il gradiente di
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Figura 213 Distribuzione delle pres
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η( & η ( T, p) o T, γ , p) = 1
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Fase 5 Validazione dei codici media
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forza di chiusura (ton) forza di ch
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Figura 222 Zone in cui si rilevano
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6 Figura 230 Temperatura del fluido
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Numero della cavità che ha prodott
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5.5 Validazione dello stampaggio ad
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Tabella 28 Tabella riassuntiva dell
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5.6.2 Superficie di risposta A ques
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28 29 1 1 36 50 71,42 2480,99 27 30
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Superficie di risposta per la lungh
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pur essendo un numero esiguo manten
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