OBIETTIVI FORMATIVI

Il corso si articola nello studio delle proprietà chimico-fisiche dei materiali polimerici proponendosi di fornire le basi per la comprensione delle tecniche di manifattura industriali quali estrusione, stampaggio ad iniezione, soffiatura, termoformatura e le tecnologie emergenti. Lo studente imparerà anche i principi del design manifatturiero (scelta di materiale e tecniche di formatura).

OBIETTIVI FORMATIVI (DETTAGLIO) E RISULTATI DI APPRENDIMENTO

Lo scopo dell’insegnamento Polymer Processing è di fornire conoscenze teorico-pratiche di base sulla lavorazione delle materie plastiche. Nello specifico, lo studente studierà come la struttura dei diversi polimeri ne influenza la processabilità e le proprietà finali nei diversi processi di manifattura industriale quali estrusione, stampaggio ad iniezione, soffiatura, termoformatura nonché in tecnologie emergenti come la stampa 3D. Nelle esercitazioni pratiche lo studente imparerà a correlare l’effetto delle condizioni di processo e della formulazione del materiale con le proprietà del manufatto.

Al termine del corso lo studente conoscerà i principi che regolano le diverse tecniche di formatura ed avrà acquisito esperienza pratica su alcuni dei processi. Inoltre, dato un certo manufatto, sarà in grado di riconoscere quale tecnica sia adatta alla sua produzione, quali materiali polimerici possano risultare più adeguati, e quali problematiche di processo dovranno essere affrontate.

PREREQUISITI

Per conseguire gli obiettivi formativi è necessario che gli studenti posseggano conoscenze di base relative ai materiali polimerici. Per questo motivo viene richiesta la propedeuticità (superamento dell’esame) dell’insegnamento “Scienza e tecnologia dei materiali polimerici” (per gli studenti dell’Ateneo genovese) o equivalente (per gli studenti di altri atenei).

MODALITA' DIDATTICHE

Il corso è composto da lezioni frontali in aula, per un totale di circa 24 ore. Nelle lezioni frontali vengono richiamati alcuni concetti base sulle proprietà fisiche che determinano la processabilità dei materiali polimerici e vengono descritte nel dettaglio le principali tecniche di manifattura. Alle lezioni in aula seguono 4 esercitazioni in laboratorio, per una durata totale di circa 13 ore. Gli studenti, divisi per gruppi, metteranno in pratica le conoscenze acquisite durante le lezioni in aula, utilizzando direttamente sistemi di manifattura (filatura, miscelazione, stampaggio a iniezione) e tecniche di caratterizzazione di polimeri/manufatti (reometro, DSC, AFM)

PROGRAMMA/CONTENUTO

LEZIONI

Introduzione:

1. Applicazioni tecnologiche dei materiali polimerici, analisi economica, impatto ambientale.
2. Polimeri termoplastici e termoindurenti: transizioni di fase e reticolazione in funzione della temperatura. Polimeri semicristallini, effetto delle variabili di processo sulla solidificazione
3. Proprietà reologiche e meccaniche dei materiali polimerici. Effetto di parametri molecolari e di processo su flusso di polimeri fusi e comportamento a trazione dei solidi.

Processing dei Polimeri

1. Estrusione
2. Stampaggio ad iniezione
3. Stampaggio rotazionale, per soffiaggio e termoformatura
4. Filmatura in bolla e in testa piana
5. Filatura da fuso
6. Miscelazione e compounding: blend polimerici ed additivi
7. Tecniche di lavorazione speciali (manifattura di materiali compositi, elettrofilatura, etc.)
8. Design Manifatturiero: scelta dei materiali, ingegnerizzazione dei processi e delle proprietà del manufatto tramite compounding e miscelazione.
9. Rudimenti di riciclo meccanico di materiali plastici nell’ottica dell’economia circolare.

ESERCITAZIONI IN LABORATORIO

1. Caratterizzazione reologica e processabilità dei materiali polimerici.

2. Cristallizzazione in condizione di processo: curve C-C-T di polimeri semicristallini di interesse industriale.

3. Prove di stampa a iniezione e filatura. Correlazione tra materiale, processo e proprietà.

4. Compounding di miscele e additivi. Effetto delle condizioni di miscelazione sulle proprietà.

TESTI/BIBLIOGRAFIA

• N.G. McCrum, C.P. Buckley, C.B. Bucknall, Principles of Polymer Engineering , Oxford University Press (1997)
• Baird, Donald G., Polymer processing : principles and design, John Wiley & Sons, Inc. Hoboken, New Jersey (2014)
• Scuola AIM 2018. Processing di materiali Polimerici a cura di R. Bongiovanni, M. Aglietto, R. Filippini Fanton. (Diderotiana Editrice) ISBN: 888578707X