Nuovi compositi con fibre di lino della Nuova Zelanda. Verifica del comportamento strutturale con emissione acustica

I compositi a matrice polimerica rinforzati con fibre naturali attraggono negli ultimi anni l’attenzione della comunità tecnico-scientifica per alcuni vantaggi che presentano rispetto ai più tradizionali e diffusi compositi in fibre di vetro, grazie ai bassi costi ed alla natura rinnovabile della materia prima, al basso peso specifico, al processamento in condizioni di temperatura inferiore, agli indiscussi benefici ambientali derivanti dalla riciclabilità ed eco-sostenibilità sfruttabili alla fine del ciclo vitale del prodotto. In questa tesi di laurea si focalizza l’attenzione sulle potenzialità delle fibre del lino della Nuova Zelanda (phormium tenax, Agavaceae) per realizzare compositi epossidici ad utilizzi tecnici in settori industriali di largo consumo; le fibre, ottenute dalle foglie dell’arbusto, hanno ormai una diffusione geografica estesa a livello globale, con buone proprietà di resistenza e tenacità tuttavia poco esplorate in senso tecnico.
Alcuni pannelli in resina rinforzati con fibre di phormium tenax (lunghezza 2 cm con orientazione casuale) sono stati sottoposti a prove di trazione e di flessione; una parte dei provini conteneva fibre trattate chimicamente con soluzioni di idrossido di sodio, un intervento che in condizioni di concentrazione, temperatura e durata ottimizzate riduce le disomogeneità superficiali e l’incompatibilità con la natura idrofoba della resina, migliorando l’adesione a livello interfacciale e talvolta le prestazioni meccaniche. Le prove a flessione sono state monitorate in tempo reale con l’emissione acustica, osservando anche l’evoluzione della difettologia del materiale sotto carico; un ulteriore riscontro sul comportamento strutturale si è avuto dalle frattografie al microscopio ottico ed elettronico (SEM). Il composito con fibre non trattate è stato inoltre testato a flessione con un ridotto numero di cicli di carico e scarico e conclusiva prova di flessione a rottura; in questo caso l’emissione acustica si è dimostrata efficace anche sui compositi con fibre naturali per la localizzazione dei difetti ed il calcolo del rapporto di Felicity, dimostrando l’affidabilità della struttura fino agli ultimi cicli.
L’analisi dei risultati ottenuti nelle prove di laboratorio ed il confronto con i dati disponibili in letteratura di compositi in fibre di vetro e/o fibre naturali con simile contenuto di rinforzo, hanno consentito di individuare alcuni campi di applicazione industriale e di considerare la realizzazione di materiali compositi ibridi contenenti fibre di phormium tenax unitamente ad altre fibre naturali (sisal) o fibre di vetro.