Materiali e Tecnologie per la realizzazione di sostituti - FedOA ...

164 - CAPITOLO 5
5.2.4 VALUTAZIONE DEL RAPPORTO FIBRA/MATRICE
Al fine di una completa comprensione delle proprietà
fisiche e meccaniche del composito realizzato è di
primaria importanza valutare l’incidenza che le
proprietà dei singoli componenti del composito
rivestono sul suo comportamento complessivo.
In quest’ottica il rapporto fibra/matrice è importante
per fare delle valutazioni ulteriori relativamente al
comportamento meccanico del composito realizzato.
Si consideri la fibra di PLA integrata alla matrice di
PCL mediante tecnica di avvolgimento filamentare
come descritto nel capito precedente (Cap. 4).
Dal punto di vista strettamente geometrico essa è assimilabile ad una molla ad
elica cilindrica costituita da un filo di sezione circolare S, il cui asse si avvolge su
un cilindro di diametro D’ e di passo p definito come la distanza tra due spire
successive, costante o variabile, ed un numero n di spire.
Noto il passo p, l’inclinazione α della tangente all’elica e le lunghezze l ed ln,
rispettivamente di una ed n spire, risulta che:
p
Tanα
= ;
πD
πD
l π
cosα
2 2 2
= = p + D ;
l n
= nl = n
p
2
2
+ π D
Nel caso specifico, il generico campione considerato ha geometria nota:
lunghezza H=105mm mentre si assume quale diametro del campione, il diametro
medio dello scaffold cilindrico D=5mm (Dint=3mm e Dext=7mm) equivalente al
diametro della singola spira. In aggiunta è noto il diametro della fibra pari a d=2.5
µm e l’inclinazione della tangente all’elica è pari all’angolo di avvolgimento
α=45°. Alla luce di tali parametri risulta:
πD
l = = 22.
2mm
; p = l ⋅ senα
= 15.
7mm
cosα
H
n = = 6.
68 ; ln = n ⋅l
= 148.
3mm
p
Figura 95: Molla ad elica
cilindrica: schematizzazione
Ricordando che tutti gli scaffold realizzati sono stati ottenuti dall’avvolgimento di
5 cicli fibra (5 + 5 avvolgimenti lungo la lunghezza H dell’intero campione) è
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