Materiali compositi a matrice Elium® rinforzati con fibre di lino e di vetro: analisi delle proprietà meccaniche

Abstract

Negli ultimi anni, la necessità di ridurre l'impatto ambientale dei materiali compositi ha spinto la ricerca verso soluzioni ecosostenibili. Poiché le tradizionali matrici termoindurenti sono difficilmente riciclabili, la resina termoplastica liquida Elium è emersa come una promettente alternativa, lavorabile a temperatura ambiente e riciclabile a fine vita. La presente tesi analizza e confronta il comportamento meccanico di laminati compositi a matrice Elium rinforzati con fibra sintetica di vetro e con fibra naturale di lino. Mediante la tecnologia Vacuum-Assisted Resin Infusion (VARI), sono stati realizzati diversi pannelli sperimentali, successivamente caratterizzati attraverso prove ASTM di trazione, flessione e tenacità alla frattura interstrato (Modo II). L’analisi dei risultati mostra che i compositi in fibra di vetro garantiscono prestazioni strutturali superiori in termini di rigidezza, resistenza e tenacità alla frattura, pur presentando una rottura fragile. Al contrario, il lino comporta maggiore variabilità e minore resistenza assoluta, offrendo però un importante vantaggio in termini di leggerezza e un comportamento a rottura progressivo e duttile. L'impiego della matrice Elium unita a questi rinforzi rappresenta quindi una valida soluzione per sviluppare componenti ecosostenibili in settori come l’automotive, la nautica e l’industria sportiva.

In recent years, the need to reduce the environmental impact of composite materials has driven research toward eco-sustainable solutions. As traditional thermosetting matrices are inherently difficult to recycle, the liquid thermoplastic resin Elium has emerged as a promising alternative that can be processed at room temperature and is fully recyclable at the end of its life cycle. This thesis analyzes and compares the mechanical behavior of Elium-matrix composite laminates reinforced with synthetic glass fibers and natural flax fibers. Using Vacuum-Assisted Resin Infusion (VARI) technology, several experimental panels were fabricated and subsequently characterized through ASTM-compliant tensile, flexural, and Mode II interlaminar fracture toughness tests. The analysis of the results demonstrates that glass fiber composites provide superior structural performance in terms of stiffness, ultimate strength, and fracture toughness, albeit exhibiting a brittle failure mode. Conversely, flax fiber composites exhibit higher variability and lower absolute strength, but offer a significant advantage in terms of lightness alongside a progressive and ductile failure behavior. The combination of the Elium matrix with these reinforcements therefore represents a viable solution for the development of eco-sustainable components in sectors such as automotive, marine, and the sports equipment industry.