Materiali compositi in bambù per il settore delle nuove costruzioni e del recupero

Francesca Griotti

Materiali compositi in bambù per il settore delle nuove costruzioni e del recupero.

Rel. Clara Bertolini, Tanja Marzi. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Architettura Per Il Restauro E Valorizzazione Del Patrimonio, 2013

Questa è la versione più aggiornata di questo documento.

Controlla la disponibilità in biblioteca

Abstract:	Nel panorama industriale, architettonico e ingegneristico la ricerca di nuovi materiali ecosostenibili si sta orientando nel trovare nuove materie prime che non dipendano dall’estrazione di petrolio. La necessità di materiali derivati da fonti rinnovabili, sostenibili, che una volta terminato il loro ciclo di vita possono essere smaltite senza effetti negativi per l’ambiente o ancora meglio riciclate, ha fatto si che negli ultimi anni i ricercatori si siano concentrati su questa importante tematica. Dalle loro ricerche è emerso il grande ruolo che potrebbero avere le fibre naturali, e in particolare le fibre di bambù. Si tratta di fibre derivate da fonti vegetali rinnovabili e abbondanti sul pianeta con un’elevata resistenza, fibre che richiedono un ridotto apporto di energia per la lavorazione e che sono un ottimo candidato per sostituire le costose e difficilmente smaltibili fibre sintetiche (fibre di vetro, carbonio, aramide, ecc. ...). I materiali compositi sviluppati nel corso del XX secolo contengono nella maggior parte dei casi fibre artificiali, ma nel III millennio si fa sempre più impellente la necessità di orientarsi verso un uso sostenibile delle materie prime a disposizione sul pianeta, a causa della progressiva diminuzione delle risorse non rinnovabili e dell’effetto serra. Pur portando avanti da decenni la ricerca in merito a compositi con fibre naturali, le industrie non hanno mai messo in atto, se non in pochi casi, un'ampia produzione di tali materiali. Negli ultimi anni però, a partire dal 2000, l’attenzione si è nuovamente spostata verso queste nuove, e al contempo antiche, materie prime e in particolare verso il bambù, in quanto il rapido sviluppo dell’economia globale e il costante aumento della popolazione hanno portato all’aumento della domanda complessiva di legname e di composti a base di legno, mentre la sua disponibilità decresce. Abstract in italiano (PDF, 252kB - Creative Commons Attribution) Abstract in inglese (PDF, 244kB - Creative Commons Attribution)
Relatori:	Clara Bertolini, Tanja Marzi
Tipo di pubblicazione:	A stampa
Soggetti:	S Scienze e Scienze Applicate > SH Fisica tecnica T Tecnica e tecnologia delle costruzioni > TE Tecnologia dei materiali
Corso di laurea:	Corso di laurea magistrale in Architettura Per Il Restauro E Valorizzazione Del Patrimonio
Classe di laurea:	NON SPECIFICATO
Aziende collaboratrici:	NON SPECIFICATO
URI:	http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/3419
Capitoli:	1 INTRODUZIONE 2 IL BAMBU’ 2.1 COS’È IL BAMBU’ 2.1.1 Sistema del gambo (culmo) 2.1.2 Rizoma 2.1.3 Crescita e sviluppo 2.2 AREE DI DIFFUSIONE 2.3 IMPIEGHI DEL BAMBÙ: RICHIAMI 3 LE FIBRE NATURALI 3.1 LE FIBRE DI ORIGINE VEGETALE 3.2 CAMPI DI APPLICAZIONE 3.2.1 Settore tessile 3.2.2 Settore edile 3.2.3 Industria del tempo libero 3.2.4 Settore automobilistico 3.3 VANTAGGI DELLE FIBRE NATURALI 4 I MATERIALI COMPOSITI 4.1 DEFINIZIONE E CARATTERISTICHE 4.2 PROCESSI DI LAVORAZIONE DELLE PLASTICHE 4.3 PROCESSO PRODUTTIVO DI UN COMPOSITE 4.3.1 Un caso specifico: PLA e fibre di bambù 4.4 I VANTAGGI DEI NUOVI MATERIALI COMPOSITI DI FIBRE NATURALI 5 LE FIBRE DI BAMBÙ 5.1 MACROSTRUTTURA DEL BAMBÙ 5.2 MICROSTRUTTURA DELLE FIBRE DI BAMBÙ 5.3 PROCESSI PRODUTTIVI DELLE FIBRE 5.3.1 Metodi chimici 5.3.1.1 Metodo chimico A 5.3.1.2 Metodo chimico B 5.3.1.3 Metodo chimico C 5.3.2 Metodi meccanici 5.3.2.1 Metodo per torchiatura 5.3.2.2 Metodo per troncatura 5.3.2.3 Metodo dell’esplosione a vapore 5.3.3 Metodi chimici e meccanici combinati 5.3.3.1 Tecnica di modellazione per compressione 5.3.3.2 Tecnica del mulino rotante 5.4 PROPRIETÀ MECCANICHE 5.5 TRATTAMENTI SUPERFICIALI 5.5.1 Mercerizzazione 5.5.2 Trattamento con permanganato di potassio 5.5.3 Trattamenti con i silani 5.5.4 Considerazioni sui trattamenti 6 LE MATRICI 6.1 LE RESINE TERMOINDURENTI 6.1.1 Le resine epossidiche 6.1.2 Le resine fenoliche 6.1.3 Le resine poliesetriche insature 6.2 LE RESINE TERMOPLASTICHE 6.2.1 Le resine poliolefiniche 6.2.3 II polivinilcloruro (PVC) 6.2.4 Le poliammidi (PA) 6.3 GLI ELASTOMERI 6.4 I BIOPOLIMERI 6.4.1 Plastica a base di amido 6.4.2 Plastica a base di proteine 6.4.3 I poliidrossialcanoati (PHA) 6.4.4 II polibutilene succinato (PBS) 6.4.5 II policaprolattone (PCL) 6.4.6 L’acido polilattico (PLA) 7 SPERIMENTAZIONE E RICERCA 7.1 MATERIE PRIME E REALIZZAZIONE DEL COMPOUND 7.1.1 Polipropilene (PP) / 35% di fibre di bambù 7.1.1 Polietilene (PE) / 20% di fibre di bambù 7.2 STAMPAGGIO 7.2.1 Stampaggio polipropilene (PP) / 35% di fibre di bambù 7.3 CARATTERIZZAZIONE FISICO-CHIMICA: ANALISI AL S.E.M 7.3.1 Fibre 0-1 mm 7.3.2 Fibre 2-6mm 7.3.3 Compound PE caricato al 20% di fibre di bambù 7.3.4 Compound PP caricato al 35% di fibre di bambù 7.3.5 Placchetta stampata PP caricato al 35% di fibre di bambù 7.4 POSSIBILI APPLICAZIONI DEL MATERIALE 8 I SERRAMENTI 8.1 LE PRESTAZIONI 8.2 LE TIPOLOGIE SUL MERCATO 8.2.1 Serramenti in legno 8.2.2 Serramenti in alluminio 8.2.3 Serramenti in PVC 8.2.4 Serramenti combinati 8.3 CONFRONTO PRESTAZIONALE 9 SERRAMENTI IN COMPOSITE DI BAMBÙ’ 9.1 PRESTAZIONI ATTESE 9.2 FABBRICAZIONE 10 CONCLUSIONI 11 BIBLIOGRAFIA RIFERIMENTI NORMATIVI SITOGRAFIA
Bibliografia:	Gruppo MAIP, Plastic from the future, materiale informative su supporto informatico, 2013 (www.maipsrl.com consultato il 08/08/2013) PANNIPA CHAOWANA, Bamboo: an alternative raw material for wood and wood-based composites, School of Engineering and Resources, in “Journal of Materials Science Research", vol.2, n°2, 2013, Canadian Center of Science and Education, pp. 90-102 “Serramenti + Design”, n°6, giugno 2013 “Serramenti + Design”, n°5, maggio 2013 “Serramenti + Design”, n°3, marzo 2013 AART W. VAN VUURE, LINA OSORIO, EDUARDO TRUJILLO, CARLOS FUENTES, JAN IVENS, IGNAAS VERPOEST, A new natural reinforcement for polymers composite materials: long bamboo fibers, Composite Material Group. Department of metallurgy and materials engineering, Katholieke Universiteit Leuven, presentazione powerpoint 2012, (http://www.mtm.kuleuven.be/Onderzoek/Cornposites/Research/Bio-Composites/MainText) DAGANG LIU, JIANWEI SONG, DEBBIE P. ANDERSON, PETER R. CHANG, YAN HUA, Bamboo fiber and its reinforced composites: structure and properties, in “Cellulose”, n°19, 2012, Springer Science + Business Media B.V., pp. 1449-1480 JOHAN VEIGA BENESCH (a cura di), Report on forward workshop on materials f0r engineering energy technologies, Directorate - General for Research and Innovation, Industrial Technologies material Unit, European Commission, 2012 SARA E. ROYSE, Fabrication and characterization of biocomposites from polylactid acid and bamboo fibers, Thesis for the degree of Master of Science, University of Nebraska-Lincolhi Department of Engineering Mechanics, supervisor prof. J. A. Turner, august 2012 VALERIA PIPINO, Studio di un sistema costruttivo in bambù per la realizzazione di edifici ecosostenibili in Europa, Tesi di Laurea, relatore prof. Andrea Bocco, correi. Donato Sabi Politecnico di Torino, settembre 2012 GIOVANNI TISI, Serramenti e sistemi oscuranti, Dario Flaccovio Editore, Palermo 2011 ÀLEX SÀNCHEZVIDIELLA, Bambù, Logos, Modena 2011 L’energia di casa mia, Provincia di Torino, settembre 2011 (versione online http://www.provincia.torino.gov.it/ambiente/file-storage/download/energia/pdf/sportelli/ opuscolo_energia.pdf consultato il 28/08/2013) SARA PORELLO, Costruire per mare, conservare per terra. Brigantini, navi e peote: un recupero complesso, Tesi di Laurea, relatori prof. Clara Bertolini, Stefano Invernizzi,q Politecnico di Torino, luglio 2011 BRETT C. SUDDELL, ADAS ROSAMUND, Industrial fibres: recent and current developments, Proceedings of the Symposium on Natural Fibres, 2009. (Versione online ftp://ftp.fao.org/docrep/fao/011/i0709e/i0709e10.pdf consultato il 08/08/2013) IAN R. HARDIN, SUSAN S. WILSON, RENUKA DHANDAPANI, VIKRAM DHENDE, An Assessment of the Validity of Claims for “Bamboo” Fibers, in “AATTCC Review”, Vol.9, No.10, 2009 LARA BIANCHI, Le prestazioni termiche dei serramenti, Maggioli Editore, Santarcangelo di Romagna 2009 MURICIO CÀRDENAS LAVERTE, Il bambù come materiale da costruzione, Esselibri, Napoli 2008 TIZIANA FERRONE, Il bambù, Aracne Editrice, Roma 2008 GIOVANNA MOTTURA, ALESSANDRA PENNISI, Il serramento nell’involucro edilizio, Maggioli Editore, Santarcangelo di Romagna 2007 NGUYEN HUY TUNG, TORU FUJII, Properties of Green Composites based on Polypropylene Reinforced by Bamboo Shoot Culm Sheath Fibers, in “Journal of Chemistry”, Vol. 45 (5A), 2007, pp. 190-195 SEUNG-HWAN LEE, SIQUN WANG, Biodegradable polymers /bamboo fiber biocomposite with bio-based coupling agent, in “Composite”, part A, n°37, 2006, pp.80-91 NGUYEN HUY TUNG, HIROSHI YAMAMOTO, TAKASHI MATSUOKA, TORU FUJII, Effect on surface treatment on interfacial strength between bamboo fiber and PP resin, in “JSME International Journal”, vol.47, n°4, 2004, pp. 561-565 XIAOBO LI, Phisical, chemical, and mechanical properties of bamboo and its utilization potential for fiberboard manufacturing, Thesis for the degree of Master of Science, Louisiana State University, 2004 LIONEL JAYANETTI, Bamboo in construction. Status and potential, Atti dell’lnternational Workshop on Bamboo Industrial Utilization, Xianning, October 2003 WALTER LIESE, Structures of a Bamboo Culm Affecting its Utilization, Atti dell’lnternational Workshop on Bamboo Industrial Utilization, Xianning, October 2003 CARLO AMEDEO REYNERI, Solai, pareti e serramenti in bioedilizia, Edicom Edizioni, Gorizia 2002 Le resine impiegate nei compositi, in “NT nuovi tessili”, Magasine online, 4 gennaio 2001, (versione online da www.technica.net/NT/NT3/resine.htm consultato il 02/08/2013) ALFREDO NEGRO, JEAN-MARC TULLIANI, LAURA MONTANARO, Scienza e tecnologia dei materiali, CELID, Torino 2001 Serramenti in legno e ambiente, Consorzio Legnolegno, Reggio Emilia 2001 Manuale del serramentista, Consorzio Legnolegno, Reggio Emilia 2000 ANDREA BURIANI, Serramenti di PVC, Tecniche Nuove, Milano 1997 RIFERIMENTI NORMATIVI UNI EN 12608, Profili di polivinilcloruro non plastificato (PVC-U) per la fabbricazione di porte e finestre. Classificazione, requisiti, e metodi di prova, maggio 2005 UNI EN ISO 8256, Materie plastiche. Determinazione della resistenza all’urto-trazione, settembre 1998 UNI EN ISO 178, Materie plastiche. Determinazione delle proprietà flessionali, febbraio 2011 UNI ISO 179, Materie plastiche. Determinazione della resistenza all’urto Charpy, novembre 1995 UNI EN ISO 306, Materie plastiche. Materiali termoplastici. Determinazione della temperatura di rammollimento Vicat (VST), settembre 2006 UNI ISO 1163, Materie plastiche. Composizioni non plastificate di omopolimeri e copolimeri del cloruro di vinile (PVC-U). Designazione, gennaio 1991 SITOGRAFIA LUIGI CABERTI, Voce mercerizzazione, in “Enciclopedia italiana 1934” (versione online www.treccani.it/enciclopedia/mercerizzazione_(Enciclopedia-italiana)/ consultato il 01/07/2013) Voce Termoindurenti, resine, in “Enciclopedia Treccani" (versione online da www.treccani.it/enciclopedia/resine-termoindurenti/ consultato il 02/08/2013) www.maipsrl.com (consultato il 06/08/2013) www.chimica.unige.it/pls/it/laboratori-con-il-dcci/carboidrati/62-bioplastica-dall-amido.html (consultato il 07/08/2013) www.bambuseto.it (consultato il 08/08/2013) www.gealan.de (consultato il 28/08/2013) www.polight.piemonte.it (consultato il 25/10/2013) www.versaudio.com (consultato il 6/11/2013) www.ekobo.org (consultato il 6/11/2013)

Modifica (riservato agli operatori)