Si riportano di seguito i risultati ottenuti dalle analisi effettuate sia sui materiali di partenza sia sulle miscele/manufatti prodotti.
Caratterizzazione dei materiali
4.1
In Figura 47 sono riportate le curve ottenute dall’analisi TGA condotta sui campioni HC e PE.
(a) (b) Figura 47: Curve TG e DTG in azoto di HC e PE.
Il campione di PE risulta stabile fino ad una temperatura di circa 470°C, alla quale avviene la completa degradazione del polimero.
La curva relativa all’idrolizzato proteico mostra un primo picco di perdita di peso intorno a 100°C, imputabile all’umidità, un secondo picco a 170°C relativo alla perdita dei componenti volatili più leggeri ed un terzo più evidente attorno a 300°C che si estende per un ampio range di temperature relativo alla completa degradazione del campione. L’ampiezza di tale intervallo di temperatura è legata alla complessa composizione dell’idrolizzato, costituito da catene peptidiche di diverse lunghezze e da amminoacidi liberi. Il peso residuo a fine prova (26.63%) è costituito dalla matrice carboniosa residua e dai sali inorganici contenuti nell’idrolizzato. In Tabella 11 sono riportate le perdite in peso percentuali a tre temperature significative relative al campione HC
Tabella 11: Perdita in peso percentuale dell’idrolizzato proteico a tre temperature caratteristiche.
Temperatura 130°C 250°C 600°C
64 Sia Compoline sia Ecoflex degradano in un unico step: il picco di degradazione di Compoline è alla temperatura di circa 475°C (paragonabile a quella del PE), mentre quello di Ecoflex risulta a circa 400°C. Inoltre Compoline degrada senza lasciare nessun residuo come il PE, mentre Ecoflex ha un 5.25% di residuo a fine degradazione (Figura 48).
(a) (b) Figura 48: Curve TG e DTG in azoto di Compoline e Ecoflex.
In Figura 49a è riportato un confronto tra le curve ottenute dall’analisi DSC su polietilene, Compoline e Ecoflex. Compoline mostra entrambi i picchi di fusione e cristallizzazione a temperature maggiori rispetto al PE e di altezza minore. Ecoflex invece mostra un lieve picco di fusione a temperatura maggiore rispetto agli altri campioni e un lieve picco di cristallizzazione a temperatura molto minore. In Tabella 12 sono riportati i dati ottenuti dall’analisi DSC e il grado di cristallinità calcolato per i tre campioni.
L’analisi DSC sul campione di idrolizzato proteico ha confermato quanto emerso dall’analisi termogravimetrica, e cioè la presenza di una prima trasformazione legata alla perdita dell’umidità intorno a 100 °C e una seconda di decomposizione intorno a 170°C. Non si notano fenomeni termici durante il raffreddamento dell’idrolizzato proteico (Figura 49b).
65
(a) (b) Figura 49: Curve DSC di PE, Compoline, Ecoflex e HC
Tabella 12: Tabella riassuntiva analisi DSC per PE,Compoline e Ecoflex.
Campione Tm, °C Tc, °C ∆Hm, J/g ∆Hc, J/g
PE 114.4 90.93 86.63 -80.21
COMPOLINE 130.70 101.93 60.58 -72.87
ECOFLEX 137.37 66.93 10.45 -5.61
La scelta di utilizzare PE, Compoline e Ecoflex per produrre blends con HC è giustificata dal fatto che è necessario impiegare polimeri con basse temperature di fusione, e quindi di estrusione, in relazione alle relativamente basse temperature (150°C) a cui inizia la degradazione dell’idrolizzato proteico. In Tabella 13 sono riassunti i dati ricavati dall’analisi TGA e CHN dell’idrolizzato proteico.
Tabella 13: Analisi CHN e analisi approssimata dell’idrolizzato. %wt. su base secca
C 42.21
H 6.37
N 15.71
%wt. sul tal quale
Umidità 3.96
Volatili 69.92
Ceneri 2.86
Carbonio fisso 23.26
In Figura 68 sono mostrate le immagini ricavate dal SEM sulla polvere di HC, composta prevalentemente da particelle di forma sferoidale cave di dimensioni tra 10 e 150 µm.
66
(a) (b) Figura 50: Idrolizzato proteico in polvere.
Produzione pellets e caratterizzazione
4.2
Mediante l’estrusore bivite con le miscele al 10 e 20% in peso di idrolizzato (B1 e B2) è stato ottenuto un filo di diametro costante, flessibile, di colore uniforme (giallo chiaro) più intenso per la miscela al 20% di HC.
Il filo ottenuto processando le miscele al 30 e 40% in peso di idrolizzato (B3 e B4) è risultato più rigido e fragile rispetto a quello con minore contenuto ma comunque stabile e uniforme. Inoltre il materiale fuso con questa composizione è risultato più viscoso mostrando una maggiore resistenza all’estrusione. Pertanto, dato che la pressione in testa all’estrusore non può essere aumentata oltre un certo limite massimo, per estrudere per le miscele B3 E B4 non è stato possibile mantenere la stessa velocità della vite utilizzata per le miscele a minor contenuto di idrolizzato. Il filo estruso con le miscele B2C e B3C contenenti il 5% in peso di Compoline è risultato stabile, omogeneo, liscio e flessibile, mentre quello con la miscela B4C, sebbene liscio e omogeneo è risultato ancora fragile. La miscela B5C è estrusa molto lentamente e appare inutilizzabile: il filo prodotto è rugoso e fragile (non si riesce ad avvolgerlo in forma di bobina). Il fuso estruso con le miscele B2E e B3E prodotte aggiungendo il 5% in peso di Ecoflex è risultato più fluido rispetto a quello prodotto senza Ecoflex, con le stesse percentuali di HC, tuttavia il filo prodotto con la miscela B3E è ancora fragile, per cui non sono state prodotte miscele con Ecoflex al 40% in peso di HC.
Si riportano in Figura 51 alcune immagini di fili prodotti con miscele con e senza Compoline.
67
(a) (b) (c)
Figura 51: Filo estruso di B3C (a), B4 (b) e B5C (c)
Si riportano di seguito i risultati delle analisi condotte sui pellets delle miscele prodotte. In Tabella 14 sono riportati i dati relativi all’analisi CHN condotta su campioni di pellets. La miscelazione dei componenti in pellets (PE, Compoline e Ecoflex) con idrolizzato in polvere comporta delle difficoltà nel mantenere proporzioni costanti tra i componenti in alimentazione. Ciò porta ad ottenere, in alcuni casi, un filo a composizione non costante: analizzando campioni prelevati in diversi punti della bobina si ottengono talvolta risultati molto diversi tra loro. Il problema della disomogeneità della composizione del filo estruso si attenua nell’analisi reologica e nella produzione dei film, poichè tali operazioni prevedono una ulteriore fusione e rimescolamento del materiale con l’effetto di uniformarne la composizione.
Tabella 14: Analisi CHN sulle miscele prodotte.
Campione %wt. N % wt. HC effettiva B1 1.02 6.47 B2 4.65 29.59 B3 4.92 31.33 B4 6.62 42.16 B2C 4.61 29.33 B3C 5.34 34.01 B4C 6.64 42.24 B2E 3.49 22.19 B3E 4.82 30.69
68 In Figura 52 sono riportate le curve relative alla perdita in peso registrate durante la degradazione termica in azoto delle miscele PE/HC. Come previsto, per una stessa temperatura fino a circa 450°C, si riscontra una perdita in peso crescente all’aumentare del contenuto di idrolizzato.
Figura 52: Curve termogravimetriche delle miscele PE/HC.
Dal confronto tra le curve di degradazione ottenute sperimentalmente e quelle teoriche, riportate in Figura 53, emerge che non sussistono interazioni tra PE e HC. Il comportamento termico dei due componenti rimane pressochè invariato, indice del fatto che la miscela PE/HC è puramente meccanica.
(a) (b)
Figura 53: Curve TG e DTG sperimentale e teorica per le miscele B3 (a) e B4 (b).
Sono state valutate le perdite in peso massime teoriche dei campioni a 170°C, 250 e 400°C considerando che a queste temperature si degradi soltanto l’idrolizzato contenuto in miscela; i valori massimi previsti sono stati confrontati con i valori ottenuti sperimentalmente. Tenendo conto che la composizione effettiva delle miscele non è esattamente quella teorica, dall’esame dei dati riportati in Tabella 15
69 si nota come mediamente, alle due temperature considerate, le perdite di peso reali siano paragonabili a quelle massime previste.
Tabella 15: Confronto tra la perdita in peso massima teorica e quella osservata per le miscele analizzate.
Miscela Perdita in peso reale, % Perdita in peso teorica, % 170°C 250°C 400°C 170°C 250°C 400°C
B1 0.65 1.22 5.46 0.34 0.83 5.15
B2 1.35 2.27 9.71 0.49 1.16 6.73
B3 1.30 4.17 21.60 1.70 3.86 19.81
B4 2.19 6.10 28.73 2.28 5.14 26.04
Nelle Figure 54-56 vengono riportate per confronto le curve TG ottenute per le miscele con e senza compatibilizzante/fluidificante. Non si evidenziano particolari differenze nel comportamento termico delle miscele dovute alla presenza di Compoline o Ecoflex. Le miscele con Ecoflex presentano un picco di perdita in peso aggiuntiva rispetto alle altre, tra 350 e 400°C, dovuto al fatto che Ecoflex degrada a temperatura inferiore rispetto a PE e Compoline.
(a) (b)
Figura 54: Curve TG e DTG in azoto per le miscele B2, B2C e B2E.
(a) (b)
70
(a) (b) Figura 56: Curve TG e DTG in azoto per le miscele B4 e B4C.
In Tabella 16 sono riporati i dati ottenuti dall’analisi DSC. Le temperature di fusione e cristallizzazione risultano maggiori in presenza di idrolizzato in miscela. I valori del ∆Hm e ∆Hc indicati sono stati normalizzati secondo il contenuto di PE
in miscela. Si osserva che sia il ∆Hm sia il ∆Hc assumono valori inferiori in
presenza di HC in miscela. Questo effetto è legato alla riduzione del grado di cristallinità del polimero in miscela rispetto al polimero puro. In letteratura si trova conferma di tale andamento [13] [17].
Il comportamento delle miscele con Compoline e Ecoflex non si discosta molto da quello delle miscle PE/HC.
Tabella 16: Tabella riassuntiva analisi DSC sui pellets.
Miscela Tm, °C Tc, °C ∆Hm, J/g ∆Hc, J/g PE 114.4 90.93 86.63 -80.21 B1 119.2 91.27 63.60 -74.30 B2 119.5 92.27 75.85 -75.10 B3 119.0 92.27 74.64 -75.01 B4 117.9 92.60 72.10 -76.74 B2C 119.03 93.27 74.66 -73.97 B3C 118.53 94.27 69.98 -76.15 B4C 116.17 94.27 75.80 -79.75 B2E 120.70 90.93 70.15 -78.50 B3E 117.87 92.27 70.32 -72.36
In Figura 57 si nota un picco di transizione termica aggiuntivo nella miscela B2C rispetto a quella senza compatibilizzante. L’energia termica assorbita dal campione
71 in corrispondenza di una temperatura di circa 170°C potrebbe essere legata alla rottura delle interazioni esistenti tra i gruppi maleici del Compoline e i gruppi polari dell’idrolizzato proteico.
Figura 57: Confronto tra le curve DSC delle miscele B2 e B2C.
Confrontando invece le curve B2 e B2E non si nota nessun picco aggiuntivo (Figura 58). I fenomeni di transizione termica sono sovrapponibili per cui si può ipotizzare che non si instaurino nuovi legami tra i componenti della miscela.
Figura 58: Confronto tra le curve DSC delle miscele B2 e B2E.
L’indice di cristallinità (IC) è stato calcolato prendendo come riferimento il valore del calore di fusione per il polietilene a bassa densità (277.1 J/g) indicato in letteratura [10]. Il valore di IC indica il grado di cristallinità del PE presente in
72 miscela. Gli indici di cristallinità ottenuti per i vari materiali sono riportati in Tabella 17.
Tabella 17: Indici di cristallinità dei pellets. Miscela IC, % PE 31.26 B1 22.95 B2 27.37 B3 26.94 B4 26.02 B2C 26.94 B3C 25.26 B4C 27.35 B2E 25.32 B3E 25.38
Il valore di IC risulta decrescente all’aumentare del contenuto di idrolizzato. Il fatto che il grado di cristallinità delle miscele sia minore rispetto a quello del polimero puro è probabilmente legato al fatto che la presenza di particelle di idrolizzato tra le catene polimeriche ne ostacola la riorganizzazione in strutture ordinate, impedendo il completo impacchettamento delle macromolecole. La presenza del compatibilizzante riduce ulteriormente la cristallinità del materiale, in accordo con quanto si trova in letteratura [13].
Per valutare l’effetto di HC, compatibilizzante e fluidificante sulla processabilità del materiale è stata effettuata l’analisi reologica del materiale fuso. Nelle Figure 59,60 e 61 sono mostrati gli andamenti della viscosità delle miscele testate, rispettivamente, alla temperatura di 140, 150 e 160°C. Confrontando le curve di viscosità ottenute per la miscela B2 si può notare che a 140°C la presenza dell’idrolizzato provoca un aumento della viscosità rispetto al PE. In presenza di Compoline la viscosità si riduce leggermente pur rimanendo maggiore del PE. Mentre l’Ecoflex svolge la sua funzione di fluidificante abbassando la viscosità del fuso della miscela PE/HC. Alle temperature di 150°C e 160°C, temperature prossime a quelle di testa dell’estrusore bivite, sono stati rilevati per la miscela B2 valori di viscosità inferiori a quelli del PE puro. Tale risultato è in linea con quanto riscontrato durante la produzione dei pellets di B2 tramite estrusore bivite, in quanto la processabilità del materiale è risultata paragonabile a quella del PE. A tali temperature nuovamente si evidenzia l’effetto fluidificante dell’Ecoflex (Figura 60, Figura 61). Il Compoline ha l’effetto di aumentare la viscosità della miscela
73 PE/HC e tale effetto può essere attribuito alla formazione di legami tra i gruppi di anidride maleica e i gruppi polari di HC. Sebbene sia Compoline che Ecoflex abbiano MFI maggiore del PE, l’effetto fluidificante di Compoline è contrastato dalla formazione di legami con le molecole di idrolizzato. L’effetto fluidificante risulta evidente con Ecoflex ed è giusificato dal MFI superiore a quello del Compoline e dalla ridotta interazione con le molecole di idrolizzato. Tale effetto si riduce all’aumentare della temperatura.
Figura 59: Viscosità in funzione del gradiente di velocità a 140°C.
Figura 60: Viscosità in funzione del gradiente di velocità a 150°C.
74 Nelle Tabelle 18-21 sono riportati i valori dei parametri reologici n, , , /0 e . ottenuti per PE, B2, B2C, B2E, rispettivamente.
Tabella 18: Risultati delle prove reologiche su PE. PE
rpm Tdie ,°C n TUVWXYW ,bar Z0[\]^_] ,1/s `[VWXYW ,Pa·s
1 140°C 0.2984 1.150 152.892 756.156 2 1.294 301.236 429.249 5 1.742 739.556 236.565 10 2.229 1491.023 149.916 15 2.514 2254.942 111.706 20 2.712 3187.779 85.580 1 150°C 0.3345 0.901 142.756 634.628 2 1.133 250.181 458.822 5 1.549 661.702 234.923 10 1.965 1315.235 150.715 15 2.225 1996.849 112.266 20 2.427 2718.798 90.265 1 160°C 0.3373 0.808 128.131 631.226 2 0.976 255.652 383.990 5 1.340 640.656 210.767 10 1.739 1235.678 142.295 15 1.983 1921.205 104.120 20 2.163 2564.657 85.747
Tabella 19: Risultati delle prove reologiche su B2. B2
rpm Tdie ,°C n TUVWXYW ,bar Z0[\]^_] ,1/s `[VWXYW ,Pa·s
1 140°C 0.3345 1.300 166.903 795.895 2 1.582 295.695 535.701 5 2.206 724.675 304.174 10 2.728 1345.265 202.873 15 3.016 1929.789 156.180 20 3.129 2528.319 123.776 1 150°C 0.369 0.830 156.393 539.199 2 0.985 268.927 366.489 5 1.436 666.436 216.305 10 1.804 1254.007 145.381 15 2.044 1830.048 112.406 20 2.223 2395.020 93.822 1 160°C 0.3772 0.672 137.937 493.619 2 0.836 250.268 336.122 5 1.221 627.609 194.666 10 1.571 1211.628 129.945 15 1.809 1878.720 97.220 20 1.942 2419.148 81.037
75
Tabella 20: Risultati delle prove reologiche su B2C. B2C
rpm Tdie ,°C n TUVWXYW ,bar Z0[\]^_] ,1/s `[VWXYW ,Pa·s
1 140°C 0.3052 1.241 180.082 691.622 2 1.440 309.530 470.429 5 1.932 753.544 257.930 10 2.407 1508.690 161.345 15 2.699 2239.820 122.044 20 2.900 3150.798 92.442 1 150°C 0.3479 0.939 149.144 635.373 2 1.114 275.113 413.806 5 1.570 708.260 224.270 10 2.017 1429.007 145.493 15 2.286 2024.885 114.520 20 2.551 2746.256 94.040 1 160°C 0.3599 0.745 141.306 546.782 2 0.924 281.188 332.889 5 1.278 673.613 191.794 10 1.633 1300.549 128.028 15 1.932 1995.657 98.000 20 2.121 2744.566 79.782
Tabella 21: Risultati delle prove reologiche su B2E. B2E
rpm Tdie ,°C n TUVWXYW ,bar Z0[\]^_] ,1/s `[VWXYW ,Pa·s
1 140°C 0.4931 0.426 128.419 337.483 2 0.629 255.593 247.416 5 0.969 585.107 166.319 10 1.267 1048.217 123.724 15 1.466 1508.919 98.289 20 1.633 1955.976 84.629 1 150°C 0.5151 0.433 106.842 407.698 2 0.615 194.066 317.465 5 1.079 528.292 204.400 10 1.532 1056.781 145.216 15 1.738 1521.576 114.438 20 1.962 2054.600 96.262 1 160°C 0.491 0.413 85.867 538.103 2 0.500 158.871 379.778 5 0.872 453.336 193.401 10 1.395 904.400 154.315 15 1.630 1458.256 112.330 20 1.725 1979.551 88.075
76
Produzione film e caratterizzazione
4.3
Per quanto riguarda la filmatura in bolla, tutti i film prodotti si presentano opachi, di colore giallo chiaro, tanto più intenso all’aumentare del contenuto di idrolizzato in miscela e dall’odore caratteristico. Quelli contenente Ecoflex sono leggermente più ruvidi degli altri. Dopo lo schiacciamento della bolla, le due facce del film si separano facilmente, anche dopo l’avvolgimento.
Da una valutazione qualitativa dei film prodotti, si può affermare che i risultati migliori in termini di filmabilità e qualità del film sono stati ottenuti con le miscele contenenti il 20% in peso di idrolizzato proteico (B2, B2C e B2E). I film estrusi in bolla con queste tre miscele (Figura 62) si presentano sottili, flessibili, omogenei e lisci. In particolare, quelli ottenuti con la miscela B2C sono quelli risultati più sottili e flessibili.
Figura 62: Bolle prodotte con B2, B2C e B2E.
In Figura 63 sono mostrati i film ottenuti con le miscele B3C, B3E e B4C.
I film al 30% di idrolizzato (B3C e B3E) estrusi in bolla sono risultati di spessore maggiore, rigidi e più sensibili alla piegatura, fragili rispetto ai film al 20% di idrolizzato. I film al 40% di idrolizzato con Compoline (B4C) sono risultati ancora più rigidi e fragili.
77
Figura 63: Bolle prodotte con B3C, B3E e B4C.
In Tabella 23 si riportano i parametri di processo e geometrici relativi alle prove di estrusione in bolla per PE e miscele al 20% in peso di HC.
Tabella 22: Parametri di processo e geometrici dei film estrusi in bolla con PE, B2, B2C e B2E.
Miscela BUR DR FR Diametro
bolla (cm) Spessore film (µm) PE 11.25 7.11 0.632 27 10 B2 5.42 2.46 0.454 13 60 B2C 6.77 2.36 0.349 16 50 B2E 4.17 2.13 0.512 10 90
Valori crescenti del rapporto di gonfiaggio si associano alla progressiva capacità del fuso di resistere alla pressione dell’aria insufflata al suo interno per ottenere l’espansione del film. Oltre al PE, che ha permesso di produrre bolle di diametro molto grande, la miscela contenente B2C si è dimostrata quella maggiormente resistente allo stiramento in direzione trasversale. Le miscele B2, B2C e B2E presentano valori di DR paragonabili tra loro, poichè la velocità della vite durante l’estrusione in bolla è stata mantenuta costante per tutte le miscele, così come la velocità di avvolgimento. Il valore di FR, cioè il rapporto tra DR e BUR, è minore di 1 per tutte le bolle, indice del fatto che lo stiramento prevalente è in direzione trasversale. In Figura 64 è mostrata la bolla ottenuta durante la filmatura della miscela B2C.
78
Figura 64: Filmatura in bolla della miscela B2C.
Per quanto riguarda i film ottenuti per termopressatura, questi si presentano traslucidi, di colore giallo, con striature in senso radiale dovute alla distribuzione del materiale fuso durante la pressatura. Al momento del distacco del film dalle pellicole di Teflon si nota come una delle due facce del film si stacchi più facilmente senza lasciare residui sulla pellicola, mentre l’altra faccia presenta maggior adesione al Teflon e non è possibile separarla dalla pellicola senza asportare dei residui di materiale. Ciò può essere imputato alla differenza di temperatura delle due piastre in fase di raffreddamento (differenza di circa 20°C), legata al fatto che l’acqua di raffreddamento attraversa le due piastre in serie, per cui la piastra superiore è sempre più calda di quella inferiore. In Figura 65 è mostrato il film ottenuto per pressatura a caldo della miscela B4.
79 In Figura 66 si riportano i risultati dell’analisi termogravimetrica sui film estrusi in bolla. Si osserva che la completa degradazione del campione avviene alle temperature corrispondenti a quelle osservate dall’analisi sui pellets. Come già osservato per i pellets, il campione contenente Ecoflex mostra una maggiore perdita di peso tra 350 e 400 °C, rispetto agli altri due. Il processo di filmatura in bolla quindi non influenza il comportamento di degradazione termica del materiale.
(a) (b)
Figura 66:Curve di degradazione termica dei film estrusi in bolla.
In Figura 67 sono riportate le curve DSC dei tre tipi di film estrusi in bolla. Non si notano particolari differenze tra gli andamenti delle diverse miscele.
Figura 67: Curve DSC dei film estrusi in bolla.
Come riportato in Tabella 23, la temperatura di fusione dei film estrusi in bolla risulta minore rispetto a quelle delle stesse mescole in forma di pellets, al contrario della temperatura di cristallizzazione che invece risulta leggermente maggiore
80 (Tabella 16). Il calore di fusione, così come quello di cristallizzazione, risulta tendenzialmente maggiore per i film rispetto a quello del materiale in pellets. Tale effetto può essere legato al fatto che la lavorazione per film blowing porta ad una cristallinità maggiore nel film. Gli indici di cristallinità ricavati per i film sono riassunti in Tabella 24 e mostrano un grado di cristallinità più elevato rispetto al materiale in pellets (Tabella 17) per tutte le composizioni analizzate (circa il 10% in più).
Tabella 23 Tabella riassuntiva analisi DSC sui film estrusi in bolla.
Miscela Tm, °C Tc, °C ∆Hm, J/g ∆Hc, J/g
B2 111.87 94.27 106.11 -80.34
B2C 110.87 94.27 96.92 -76.54
B2E 111.03 95.60 99.79 -77.90
Tabella 24: Indici di cristallinità dei film estrusi in bolla. Miscela IC, %
B2 38.29
B2C 36.01
B2E 34.98
Di ogni campione di film, sia estruso in bolla sia termopressato, è stata analizzata al SEM la superficie e la sezione ottenuta tramite frattura fragile in azoto liquido. In Figura 68 sono mostrate le immagini al SEM relative ad un film termopressato di PE. Sia la superficie che la sezione del campione di PE risultano omogenee e uniformi. Le irregolarità visibili sulla superficie del PE sono dovute alla frattura fragile in azoto liquido.
Sulla superficie del film estruso in bolla B2 (Figura 69a) e del film termopressato B4 (Figura 72a) si nota la presenza di agglomerati sferoidali, attribuibili alla presenza di HC. Sulla superficie dei film termopressati delle miscele B1, B3 e B4 sono presenti delle striature (Figura 70a, Figura 71a e Figura 72a), probabilmente provocate dal distacco del film dalla pellicola di Teflon.
Dalle immagini relative alla sezione del film estruso in bolla B2 e dei film termopressati B1, B3 e B4 è evidente la presenza di una fase dispersa, inglobata in una matrice continua (Figura 69b, Figura 70b, Figura 71b e Figura 72b). Ai margini dei domini di fase dispersa si nota il distacco rispetto alla fase continua dovuto alla scarsa adesione tra le due fasi. Dalle immagini relative alla sezione dei film termopressati si nota che le dimensioni dei domini di fase dispersa sono crescenti
81 all’aumentare del contenuto di idrolizzato, come osservato anche da Dascalu et al. [13].
(a) (b)
Figura 68: Film termopressato di PE, superficie (a) e sezione (b)
(a) (b)
Figura 69: Film estruso in bolla miscela B2, superficie (a) e sezione (b).
(a) (b)
82
(a) (b)
Figura 71: Film termopressato miscela B3, superficie (a) e sezione (b).
(a) (b)
Figura 72: Film termopressato miscela B4, superficie (a) e sezione (b).
In Figura 73 e Figura 74 è mostrato il risultato della microanalisi elementare EDS effettuata sulle due diverse fasi individuate sulla sezione di un campione di film termopressato della miscela B1. Nelle Figure 75 e 76 invece è mostrata la microanalisi sulle due fasi, effettuata sulla superficie di un campione di film termopressato della miscela B2.
L’analisi EDS mostra che la fase dispersa è rappresentata da idrolizzato, in quanto si riscontra la presenza di cloro e sodio, mentre la fase continua è composta solo da PE, in quanto l’unico elemento caratteristico individuato è il carbonio. Anche sulla superficie, la fase dispersa di forma allungata presenta cloro e sodio tra i componenti. Pertanto la fase che aderisce alla pellicola di Teflon e viene asportata dal film lasciando dei vuoti sulla superficie è solo quella contenente idrolizzato.
83
(a) (b)
Figura 73: Microanalisi sulla fase dispersa del film termopressato miscela B1 (sezione).
(a) (b)
Figura 74: Microanalisi sulla fase continua del film termopressato miscela B1 (sezione).
(a) (b)
84
(a) (b)
Figura 76: Microanalisi sulla fase continua del film termopressato miscela B2 (superficie).
La presenza di cavità di varie dimensioni riscontrata sulla sezione di tutti i campioni può essere attribuita allo sviluppo di vapore acqueo durante i trattamenti termici subiti dal materiale, e quindi all’umidità residua.
L’effetto del compatibilizzante sulla morfologia del materiale si può notare osservando le immagini relative al film estruso in bolla B2C (Figura 77 ) e ai film termopressati B3C, B4C (Figura 79 e 80). Sulla superficie dei film B3C e B4C non si notano striature dovute all’asportazione del materiale dopo la pressaura (Figura 79a e Figura 80a). Le immagini relative alla sezione di B2C, B3C e B4C (Figura 77b, Figura 79b e Figura 80b) mostrano una struttura molto più omogenea rispetto alle miscele con lo stesso contenuto di HC senza compatibilizzante: non si nota nessuna linea di separazione tra fasi, si riconoscono ancora zone con texture diverse ma non si riconosce una demarcazione netta tra esse.
Le immagini relative ai campioni contenenti Ecoflex sono mostrate in Figura 78 e Figura 81.
La superficie del film estruso in bolla di B2E presenta agglomerati sferoidali attribuibili alla presenza di HC (Figura 78a). Sulla superficie del campione di B3E si notano ancora striature di materiale asportato e la presenza due fasi separate da