Politecnico di Torino (logo)

Bertola, Matteo

PUrAL produzione e sperimentazione di un elemento di involucro attraverso il recupero di scarti di alluminio.

Rel. Jean Marc Christian Tulliani, Roberto Giordano. Politecnico di Torino, Corso di laurea specialistica in Architettura, 2011

Questa è la versione più aggiornata di questo documento.

Abstract:

INTRODUZIONE

Questo lavoro di ricerca nasce dalla collaborazione tra un'azienda che opera a Torino nel settore serramentistico, esattamente la "Stramandinoli S.r.l." di Rivalta -TO- che realizza principalmente serramenti in alluminio, e il Politecnico di Torino, più precisamente con il DINSE (Dipartimento di Scienze e Tecniche per i Processi di Insediamento) e con il DISMIC (Dipartimento di Scienza dei Materiali). Questa collaborazione nasce dalla volontà dell'azienda di riciclare il suo principale scarto di lavorazione, ossia trucioli di alluminio. Tali scarti, data la loro pezzatura che è molto variabile ma pur sempre molto piccola, (alcune volte si presenta sottoforma di polvere), non possono essere direttamente riutilizzati nel luogo della loro produzione e quindi vengono scartati e rappresentano un costo a cui l'azienda deve farsi carico per il loro smaltimento. Nell'ottica del riciclaggio, le scaglie di alluminio, una volta separate da eventuali materiali estranei, risultano integralmente recuperabili, non subiscono degradazioni delle proprietà e non danno origine a scarti o frazioni non utilizzabili. Inoltre, il suo recupero e riciclo, oltre a evitare l'estrazione di bauxite, consente di risparmiare una porzione sensibile dell'energia richiesta per produrlo partendo dalla materia prima. Come obiettivo principale si è cercato di capire quali potenzialità potesse offrire il materiale in esame e soprattutto come esso potesse essere riutilizzato nel campo dell'edilizia. Quindi una prima fase è stata quella di capire dove l'alluminio potesse essere inglobato: gli effetti che si volevano ottenere erano sì estetici ma soprattutto era necessario che il rifiuto contribuisse a migliorare le caratteristiche prestazionali del prodotto finito.

Obiettivi specifici:

- Nella prima fase sì è scelto di miscelare l'alluminio all'interno di diverse tipologie di resine che conferissero al materiale finale una certa compattezza e consistenza al fine di poter utilizzare questa piastrella o come strato esterno di una parete ventilata, o come pavimentazione interna.

- Scartata la seconda ipotesi, in una seconda fase, si è deciso di realizzare un pannello (formato da resina più alluminio) di dimensione (circa 20 x 20 cm) e valutare, attraverso prove di laboratorio, l'idoneità del materiale ad essere impiegato come strato di rivestimento esterno in una parete ventilata. A tal fine, i requisiti previsti dalla normativa (UNI EN 438:2005) hanno costituito il principale riferimento normativo. In conformità agli obiettivi del progetto l'attività di ricerca si è articolata attraverso le seguenti fasi:

- in una prima fase si è proceduto alla ricerca del materiale polimerico specifico in grado di poter soddisfare determinati requisiti richiesti. Questi sono dovuti al fatto che il prodotto finito sarà esposto all'esterno e quindi dovrà garantire una determinata prestazione nel tempo senza in alcun modo alterare le sue caratteristiche iniziali. Le peculiarità richieste erano quindi le seguenti:

• La resina non doveva assolutamente ingiallire se esposta ai raggi UV (questa richiesta non era banale in quanto il grosso problema della maggior parte dei materiali polimerici è la sensibilità ai raggi UV);

• La resina doveva resistere ai cicli di gelo/disgelo, all'umidità e alle piogge cariche di acidi e inquinanti;

• La resina doveva essere trasparente affinchè non si perdesse il carattere estetico del prodotto finale.

La ricerca della resina che potesse assolvere ai suddetti requisiti è stata tutt'altro che semplice. Prima di trovare quella adatta sul mercato sì è proceduto al confezionamento di numerosi provini con resine differenti. In particolare due resine acriliche in emulsione acquosa (Primal AC-339 e Atomo), una resina epossidica (Epojet) e una poliuretanica trasparente (PU026);

- in una seconda fase si è scelto di operare con la resina poliuretanica trasparente in quanto era quella che meglio si prestava, sia per caratteristiche che per lavorabilità, agli obiettivi della tesi;

- Infine la terza ed ultima fase del lavoro è consistita nel testare il prodotto finale nel laboratorio del Dipartimento di Scienza dei Materiali del DISMIC (secondo alcune prove richieste esplicitamente dalla norma UNI di riferimento per la marcatura CE di tale prodotto per l'impiego previsto).

La tesi è così suddivisa:

- una prima parte illustra che cos'è la plastica e quali sono le tipologie e le caratteristiche dei materiali polimerici presenti in commercio rimarcando con dei brevi cenni storici l'evoluzione che questo materiale ha subito negli ultimi decenni. Successivamente, vengono analizzati in maniera sintetica i processi di formatura delle materie plastiche, cioè come queste possono essere lavorate. Infine, si descrivono in dettaglio le resine, in particolare quelle precedentemente citate e utilizzate ai fini della sperimentazione;

- la seconda parte tratta della marcatura CE e quindi dei requisiti specifici che il prodotto deve soddisfare per poter essere immesso sul mercato; in questa parte vengono anche mostrate le schede prodotto corredate di immagini fotografiche realizzate a seguito delle attività di sperimentazione;

- infine, la terza parte è dedicata alla sperimentazione del prodotto: in essa vengono illustrati i test eseguiti sui provini e le conclusioni relative ai risultati ottenuti.

Relatori: Jean Marc Christian Tulliani, Roberto Giordano
Soggetti: S Scienze e Scienze Applicate > SC Chimica
T Tecnica e tecnologia delle costruzioni > TE Tecnologia dei materiali
Corso di laurea: Corso di laurea specialistica in Architettura
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/2400
Capitoli:

INDICE

INTRODUZIONE

- PARTE PRIMA: I POLIMERI

1.1 Che cos'è un materiale?

1.2 La perdita della riconoscibilità

1.3 La storia della plastica

1.3.1 Una storia che ha cambiato la faccia del mondo

1.3.2 Tutto incominciò intorno al 1860

1.3.3 L'apporto teorico della scienza dei polimeri

1.3.4 Uno sguardo al futuro

1.4 Che cos'è un polimero? Caratteristiche e proprietà

1.4.1 Peso molecolare e grado di polimerizzazione

1.4.2 Stati amorfo e cristallino, grado di cristallinità, temperatura di transizione vetrosa, ritiro

1.4.3 I polimeri termoplastici

1.4.4 I polimeri termoindurenti

1.4.5 I polimeri elastomerici

1.5 La modifica delle proprietà dei termoplastici

1.5.1 Additivazione

1.6 La caratterizzazione e il "Testing"

1.6.1 Valutazioni fisiche

1.6.2 Valutazioni chimico-fisiche

1.6.3 Il "Testing"

1.7 Processi di formatura dei polimeri

1.7.1 Estrusione

1.7.2 Stampaggio ad iniezione

1.7.3 Stampaggio a compressione

1.7.4 Stampaggio rotazionale

1.7.5 Termoformatura

1.7.6 Il soffiaggio

1.8 Le resine 1.8.1 Introduzione

1.8.2 Classificazione delle resine

1.8.3 Caratteristiche salienti delle varie famiglie di resine

1.8.3.1 Resine termoindurenti

1.8.3.2 Resine termoplastiche

1.8.4 Proprietà delle resine

1.8.5 Le prove di caratterizzazione dei polimeri

1.8.6 Proprietà termiche

1.8.7 Proprietà meccaniche

1.8.8 Altre proprietà meccaniche dei polimeri

- PARTE SECONDA: MARCATURA CE E SCHEDATURA PROVINI

2.1 Introduzione 2.2 Certificazione di prodotto: dalla marcatura CE alla certificazione ambientale di prodotti

2.2.1 La marcatura CE dei prodotti da costruzione

2.2.2 Ambito di applicazione

2.2.3 Aspetti oggetto di verifica

2.2.4 Metodi e procedure di riferimento

2.3 Valutazione ecocompatibile del pannello PUrAL

2.4 Procedimento per ottenere i provini di resina e alluminio

2.5 Realizzazione dei provini

2.5.1 Prima serie di prove

2.5.2 Seconda serie di prove

2.5.3 Terza serie di prove

2.5.4 Quarta serie di prove

2.5.5 Quinta serie di prove

2.5.6 Sesta serie di prove

2.5.7 Settima serie di prove

2.5.8 Ottava serie di prove

2.5.9 Nona serie di prove

- PARTE TERZA: TEST DI LABORATORIO E CONCLUSIONI

3.1 Test di laboratorio eseguiti sui provini

3.1.1 Requisiti di ispezione

3.1.2 Requisiti di tolleranza dimensionale

3.1.3 Requisiti di prova

3.1.3.1 Requisiti delle proprietà fisiche

3.1.3.2 Requisiti di resistenza alle intemperie

3.2 Conclusioni

3.2.1 Conclusioni finali

- ALLEGATI

- BIBLIOGRAFIA

Bibliografia:

BIBLIOGRAFIA

LIBRI DI TESTO

K. Oberbach, H. Saechtling, Manuale delle materie plastiche, Tecniche Nuove, Milano 1999;

G. Bongiovanni, M. Clerico, I materiali termoplastici nelle applicazioni meccaniche, Pem, Roma 1971;

S. Bruckner [et al.], Scienza e tecnologia dei materiali polimerici, EdiSES, Napoli 2001;

G. Pezzin, C. Camino, F. La Mantia, P. Maltese, F. Pilati, Le materie plastiche e l'ambiente, Grafis edizioni, Bologna 1990;

M. Guaita (a cura di), Fondamenti di scienza dei polimeri, Pacini, 1998;

G. L. Baldo, M. Marino, S. Rossi, Analisi del ciclo di vita LCA, Edizioni Ambiente, Milano 2008;

R. Giordano, / prodotti per l'edilizia sostenibile, Sistemi Editoriali, Napoli 2010;

B. Casati, E. Manzini, Design, plastica, ambiente: progettare per il ciclo di vita dei polimeri, Maggioli edizioni, Rimini 1997;

S. A. Salvi, Plastica, tecnologia, design, Le materie plastiche, i loro compositi, la tecnologie trasformative: dal petrolio al progetto attraverso la storia del disegno industriale italiano, Hoepli, Milano 1997;

C. Cecchini, Plastiche, i materiali del possibile: polimeri e compositi tra design e architettura, Alinea, Firenze 2004;

TESI DI LAUREA

A. Ottone, Le materie plastiche: allestimento di un ristorante alla Boscarina di Borgo d'Ale, tesi di laurea magistrale, Politecnico di Torino, I Facoltà di Architettura, a.a 2005/2006, relatori: V. Minucciani, J. M. Tulliani;

A. Lauria, Termoformatura e design: analisi delle tecnologie di formatura dei polimeri tra produzione e progetto, tesi di laurea magistrale, Politecnico di Torino, I facoltà di Architettura, a.a. 2003/2004, relatore M. Ingaramo;

RIVISTE E PERIODICI

Sono state consultate le annate più recenti di:

Detail;

Interni;

Materie plastiche;

Plastix: rivista tecnica delle materie plastiche;

SITI INTERNET

http://www.wikipedia.it

http://www.matrec.it

http://www.mapei.com

http://www.arpa.piemonte.it

http://www.centroplastica.it

http://www.materioteca.com

http://issuu.com/alessandrocar88/docs/polimeri

http://www.eziomartuscelli.net

http://www.poolkemie.it

http://museo.cannon.com

http://www.dupont.com

http://www.technica.net

http://www.victrex.com

http://www.bayersheeteurope.com

http://www.sirispa.com

http://www.nordresine.it

http://www.polimerica.it

236

Modifica (riservato agli operatori) Modifica (riservato agli operatori)