Metodo per la caratterizzazione della distribuzione dimensionale di fibre molite
Nell’ottica del riuso degli scarti solidi della lavorazione conciaria è molto diffuso il loro utilizzo come filler di polimeri per la produzione di nuovi materiali circolari.
Uno degli esempi di materiale già presente da tempo sul mercato è quello dei rigenerati di fibre di cuoio, ovvero fogli costituiti da polvere di rasatura (generalmente al cromo) inglobate da una matrice polimerica (Definizione EN 15987). Rispondendo all’esigenza di definizione di processi circolari e sostenibili, sono numerosi gli studi di verifica delle proprietà di compositi con matrice polimerica, sia termoplastica che termoindurente, con rinforzo in particolato o fibre di cuoio conciato. Gli studi si sono spesso concentrati sulla caratterizzazione delle proprietà meccaniche del materiale finale al variare della concentrazione di filler. In letteratura, però, solo in alcuni casi è stata caratterizzata la Particle Size Distribution (acronimo PSD) delle fibre/particelle, ovvero la curva di distribuzione dimensionale del materiale prodotto dalla disgregazione meccanica degli scarti conciari. La quantificazione delle dimensioni è sempre stata eseguita mediante misure lineari al microscopio. La PSD è di fondamentale importanza poiché incide sull’interazione tra il riempitivo e la matrice in termini di superficie di interfaccia; ciò significa che, a parità di concentrazione di particolato, il materiale composito avrà comportamento meccanico differente a seconda della distribuzione dimensionale delle particelle.
Se consideriamo un riempitivo costituito da cuoio molito, le misure dimensionali lineari non sembrano essere sufficientemente adeguate alla caratterizzazione del PSD, poiché le operazioni di molitura non determinano particelle allo stato fibroso bensì agglomerati più o meno compatti collegati tra loro anche da elementi allo stato fibroso.
Come è evidente dall’immagine sopra riportata, la quantificazione dimensionale lineare di una particella di cuoio molito risulta essere non solo difficoltosa, ma anche scarsamente rappresentativa della sua effettiva morfologia. Per tale motivo, la Stazione Sperimentale ha messo a punto un metodo di prova che prevede l’acquisizione delle immagini e post elaborazione delle stesse con software in grado di definire quantitativamente l’area della particella. Il metodo prevede due fasi principali: la prima è la regolazione dei parametri di luminosità e contrasto dell’immagine al fine di ottenere una differenziazione chiara tra le aree rappresentative della proiezione nel piano della particella, e la seconda che prevede la quantificazione in pixel di tale area. Inoltre, attraverso l’individuazione della circonferenza di diametro più piccolo che circoscrive la particella, è possibile definire anche un fattore di forma specifico.
In figura 2 viene mostrata la selezione della particella dopo l’elaborazione dell’immagine a cui corrisponde un’area espressa in pixel. Una volta quantificata l’area della particella, viene determinata la dimensione effettiva mediante un fattore di correzione individuato dall’acquisizione della scala di un vetrino tarato ed acquisita allo stesso ingrandimento. In figura 3, infine, è riportata l’immagine che consente di determinare il fattore di forma della particella di cuoio molito.
Il metodo di prova descritto consentirà una caratterizzazione più efficace del filler molito e della sua Particle Size Distribution, determinante per individuare le variazioni delle proprietà meccaniche dei compositi caricati.
A cura di
Ing. Rosario Mascolo – Coordinatore Tecnico-Scientfico Dipartimento Sviluppo Prodotto
con la collaborazione per le analisi della dott.ssa Felicia Vietri
Pubblicato il: 1 Giu 2023 alle 15:56