Compositi termoplastici rinforzati in fibra naturale: effetto dell’invecchiamento sulle caratteristiche meccaniche del materiale e del giunto incollato

Abstract

I compositi a base di fibra di lino rappresentano una categoria innovativa di materiali. L'impiego di questo tipo di rinforzo di origine naturale, rispetto alle fibre sintetiche, consente di migliorare vari aspetti legati alla sostenibilità ambientale. Tuttavia, uno dei principali svantaggi riscontrati è il rapido deterioramento nel tempo, causato da fattori esterni come variazioni di temperatura, umidità ed esposizione ai raggi UV. Questa tesi si concentra sull'analisi delle caratteristiche meccaniche di un composito rinforzato con fibra di lino e matrice in polimero termoplastico, commercialmente noto con il nome Elium®, con particolare attenzione alla selezione di un adesivo strutturale destinato alla realizzazione di una giunzione incollata tra due lembi costituiti dal suddetto composito. Lo studio ha l’obbiettivo di fornire una valutazione completa del comportamento del materiale sotto l’effetto dell’invecchiamento accelerato in camera climatica e camera UV per quattro settimane, simulando condizioni ambientali critiche. Il percorso sperimentale si è articolato nelle seguenti fasi: 1. Caratterizzazione del composito 2. Campagna di selezione dell’adesivo 3. Invecchiamento accelerato in camera climatica e UV 4. Analisi post-invecchiamento I risultati della campagna sperimentale hanno evidenziato una significativa variazione delle proprietà meccaniche dovuta all'invecchiamento, con un decadimento della resistenza del materiale e del giunto incollato e una degradazione dello strato superficiale del composito.

Flax fiber-based composites represent an innovative category of materials. The use of this type of natural reinforcement, as opposed to synthetic fibers, allows for improvements in various aspects related to environmental sustainability. However, one of the main disadvantages observed is the rapid deterioration over time, caused by external factors such as temperature variations, humidity, and UV exposure. This thesis focuses on analyzing the mechanical characteristics of a composite reinforced with flax fiber and a thermoplastic polymer matrix, commercially known as Elium®, with particular attention to the selection of a structural adhesive intended for creating a bonded joint between two sections made of this composite. The study aims to provide a comprehensive evaluation of the material's behavior under the effect of accelerated aging in a climate chamber and UV chamber for four weeks, simulating critical environmental conditions. The experimental process was divided into the following phases: 1. Characterization of the composite 2. Adhesive selection campaign 3. Accelerated aging in climate and UV chambers 4. Post-aging analysis The results of the experimental campaign highlighted a significant variation in the mechanical properties due to aging, with a decline in the strength of both the material and the bonded joint, as well as degradation of the composite's surface layer.