Il cuoio come solido ad espansione termica negativa
Il cuoio come solido ad espansione termica negativa (NTE – Negative Thermal Expansion): un nuovo metodo per misurare le variazioni dimensionali.
Generalmente i solidi subiscono un incremento di volume all’incrementare della temperatura. Il cuoio, invece, ad elevate temperature mostra subisce una contrazione dimensionale manifestando, comportandosi, quindi, come i materiali ad espansione termica negativa (NTE). Tale fenomeno può comportare problemi principalmente negli accoppiamenti su supporti o con altri materiali con dilatazione termica positiva.
Nel settore conciario tale fenomeno può avere effetti nel settore delle calzature e dei rivestimenti. Se ci si riferisce al cuoio finito, le modalità di valutazione della contrazione dimensionale a temperature crescenti ed in condizioni secche (umidità relativa molto bassa) avviene attraverso il metodo di prova EN ISO 17130:2013 “Cuoio – Determinazione delle variazioni dimensionali”; tale metodo di prova prevede la verifica delle misure dimensionali dopo invecchiamento su 2 provini di dimensioni pari a (150 x 150) mm o (300 x 300) mm mediante riga o calibro. Tale metodo fornisce una valutazione estensiva del comportamento della pelle senza tener conto delle differenze locali di risposta termica; inoltre, la valutazione avviene su provini molto grandi, con conseguente dispendio di materiale.
Nei propri studi sulla contrazione termica per il settore automotive, la Stazione Sperimentale ha validato un metodo di prova che consente di ottenere risultati rappresentativi mediante analisi strumentale: SSIP 1702:2021 “Determinazione delle deformazioni di ritiro ad elevate temperature mediante DMA”. Come evidente dal titolo, tale metodo prevede l’utilizzo di DMTA e viene applicato su provini di piccole dimensioni in condizioni di isostress, in tensione ed a isoterme definite con il monitoraggio nel tempo della contrazione lineare del materiale (Figura 1).
Figura 1: Andamento della contrazione dimensionale ad un’isoterma di 120°C per 4 ore
Nel seguito sono riportati i risultati ottenuti nella fase di validazione del metodo applicato su due cuoi differenti (cuoio per guanti conciato al cromo e cuoio automotive alla glutaraldeide); i valori si riferiscono a 10 prove eseguite su provini prelevati secondo ISO 2418 sia in direzione parallela che in direzione perpendicolare al filone dorsale per evidenziare l’eventuale risposta direzionale del cuoio. In particolare, in Tabella 1 e Tabella 2 sono riportati i risultati dell’analisi statistica per il cuoio automotive.
Tabella 2: Dati di precisione espressi in termini di deviazione standard sui provini prelevati in direzione trasversale
In Tabella 3 e Tabella 4 sono riportati i risultati per il cuoio per guanteria.
I risultati confermano quanto già noto in letteratura, ovvero il miglior comportamento in termini dimensionale dei cuoi a concia alla glutaraldeide rispetto a quelli conciati al cromo. A ciò si aggiunga l’informazione che il massimo della variazione dimensionale si riscontra dopo circa 120 minuti da inizio prova, con un andamento lineare che consente di poter effettuare una previsione a periodi più lunghi riducendo il tempo di prova.
A cura di
Ing. Rosario Mascolo – Coordinatore Tecnico-Scientfico Dipartimento Sviluppo Prodotto
Prove a cura del dott. Francesco De Piano