Cover, abstract & index of the dissertation

1. Università degli Studi di Roma Tor Vergata
Dipartimento di Ingegneria Industriala
LAUREA TRIENNALE IN INGEGNERIA MECCANICA
Studio della Vulcanizzazione di Mescole Modello
Laureando:
Vittorio Santeusanio
Relatore:
Prof. Ing. Francesca Nanni
Co-relatore:
Dott.ssa Valeria Cherubini
a.a. 2014/2015

2. ...a mio padre.

3. Sommario
I materiali gommosi o elastomerici costituiscono un’importante classe
di materiali ingegneristici, come i metalli, i ceramici ed i generici poli-
meri, senza i quali molta della moderna tecnologia sarebbe irrealizzabile.
Le qualità che caratterizzano le mescole gommosa sono molto varie e di-
pendono sì dal polimero base, ma molto anche dalla presenza più o me-
no massiva di elementi aggiuntivi quali vulcanizzanti, acceleranti, agenti
attivanti, ritardanti, acidi organici, antiossidanti, cariche (fillers), plasti-
cizzanti, coadiuvanti di processo e additivi vari. E’ chiaro quindi che la
fase di formulazione della mescola (in gergo “compounding”) rappresen-
ta la chiave di volta per ottenere caratteristiche tecniche che portino il
manufatto ad essere un prodotto finale competitivo sul mercato. Tut-
tavia il trattamento termico che aziona il processo di indurimento della
gomma, detto “vulcanizzazione”, è assai complesso e tutt’oggi di difficile
comprensione. Durante l’evoluzione costituzionale dell’elastomero si in-
nescano infatti una moltitudine di reazioni chimiche, spesso molto diverse
tra loro, delle quali solo una parte agisce a favore di un miglioramento tec-
nico della gomma. Diverse reazioni sembrano non influenzare il processo
di reticolazione, altre ancora entrare in competizione tra loro, comportan-
do fenomeni di degradazione strutturale del prodotto. Se da una parte
l’approccio microscopico sembra scoraggiante, l’analisi macroscopica del-
la vulcanizzazione si è presentata fin da subito come uno strumento di
successo, che trova tuttora ampie applicazioni anche nei moderni contesti
industriali.
In questa tesi di primo livello si vogliono studiare, da entrambi i punti
di vista macro- e microscopici, le tematiche ed i fattori principali che
influenzano il processo di curing, nell’ottica di ottenere sempre più ottime
caratteristiche meccaniche, termiche e dinamiche.
In particolare, sono state preparate e studiate (durante tutta la fase di
curing) alcune mescole modello che ci hanno consentito di evidenziare l’ef-
fetto che, l’introduzione di due acceleranti convenzionali (DPG e TBBS),
in forma singola o combinata, determinano sulle proprietà del prodotto
finale.
i

4. Indice
I Stato dell’arte 1
1 Elastomeri 1
1.1 Introduzione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 Comportamento elastico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3 Comportamento viscoso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2 Processo di vulcanizzazione 8
2.1 Definizione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2 Caratterizzazione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.3 Vulcanizzazione semplice da zolfo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.4 Vulcanizzazione accelerata da zolfo . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.5 Acceleranti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.5.1 Sistemi binari di acceleranti . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3 Fattori che influenzano la vulcanizzazione 21
3.1 Effetto variazione densità di reticolazione . . . . . . . . . . . . . 21
3.2 Effetto variazione tipologia di crosslink . . . . . . . . . . . . . . . 23
3.3 Effetto variazione del rapporto accelerante/zolfo . . . . . . . . . 26
3.4 Effetto variazione della temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . 31
II Materiali e metodi 34
4 Materiali 34
4.1 Polibutadiene (BR) [19] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
4.1.1 Struttura e proprietà . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4.2 Pacchetto vulcanizzante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.2.1 Agenti attivanti . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.2.2 Agenti vulcanizzanti [45] . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
4.2.3 Acceleranti [45] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
5 Metodi 40
5.1 Preparazione dei campioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
5.2 Valutazione dei campioni . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5.2.1 Parametri curva di curing . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
5.2.2 RPA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
III Risultati e discussione 53
6 Risultati 53
7 Conclusioni e sviluppi futuri 61
ii