La capacità elastica della gomma in base alla prova di trazione

Un corpo puramente elastico ha una deformazione che dipende esclusivamente dalla sollecitazione applicata indipendentemente dalla sua durata. Questo implica che rimuovendo la sollecitazione il corpo riacquista la forma originale. Nella maggior parte dei materiali allo stato solido, come ad esempio metalli o materiali plastici, la deformazione avviene invece tramite stiramento dei legami interatomici e l’energia rimane immagazzinata sotto forma di energia potenziale.

La gomma è in grado di reagire a grandi deformazioni secondo un meccanismo che si basa sulla capacità delle macromolecole di dipanarsi e di muoversi intorno ai punti di legame creati dal processo di vulcanizzazione consentendo al materiale di assumere una forma diversa. In questo ambito, una delle caratteristiche più rilevanti della gomma è l’elasticità, cioè la capacità di ritornare alla propria forma originaria dopo esser stata sottoposta a una o più forze esterne.

internazionali e, per quanto la forma possa essere simile, l’uso di una tipologia di provini rispetto a un’altra porta inevitabilmente a risultati diversi. Il punto della questione è stabilire se e come i risultati di prove di trazione ottenuti con provini di diversa tipologia possano essere correlati in maniera proporzionale.

La normativa

Esistono numerose norme nazionali e internazionali riguardanti questo tipo di test, la più seguita delle quali è la ISO 37. Nella descrizione della procedura, vengono specificati sette tipi di provini differenti. Tralasciando le tipologie dedicate ai provini ad anello, viene spontaneo domandarsi se vi sia un’effettiva proporzionalità tra i quattro provini dumbbells, di diversa grandezza detti anche “manubri”, o “ossi di cane”.

Si misura lo spessore, si applicano i catarifrangenti, necessari come riferimenti per l’estensimetro laser e, una volta scelta la procedura corretta per il dinamometro, vengono eseguite le prove. Risulta evidente come l’andamento delle quattro curve sia pressoché identico ai bassi allungamenti, per poi discostarsi leggermente all’aumentare della deformazione. Ma i parametri principali che caratterizzano la prova di trazione quali carico e allungamento a rottura, come si comportano?

Una delle prove principali per caratterizzare un materiale, dal punto di vista della capacità elastica, è sicuramente la prova di trazione, che consiste nel sottoporre un provino di dimensioni standard a una forza monoassiale, che viene incrementata fino a provocare la rottura del campione. I provini da utilizzare nelle prove di trazione sono definiti da norme

Già da questi primi dati è possibile osservare una certa proporzionalità tra la grandezza del provino e i principali parametri legati alle proprietà misurate durante il test. Alla riduzione delle dimensioni corrisponde una diminuzione significativa della velocità di prova.

Il confronto tra diversi provini

Da una placca a spessore 2 mm vengono ricavati cinque provini per ogni tipologia.

Per quanto riguarda il carico a rottura, i valori sono molto vicini tra di loro (grafico 1). La diminuzione del carico a rottura, al ridursi delle dimensioni del provino, potrebbe essere un andamento tipico del campione testato, mentre l’aumentare dell’errore è sicuramente riconducibile alle minori dimensioni del campione. I risultati ottenuti permettono di valutare il carico a rottura per ogni singolo tipo di provino rispetto alla media e all’intervallo di risultati calcolato usando l’errore. L’allungamento a rottura mostra un andamento analogo a eccezione del provino Tipo 4. In questo caso si riscontra un parziale incremento sia del valore medio per ogni tipo di provino sia dell’errore rispetto alla diminuzione delle dimensioni. Prendendo in considerazione il risultato medio e gli errori per ogni singola tipologia di provino e nonostante l’andamento opposto, si può giungere allo stesso tipo di considerazioni fatte per il carico a rottura.

Conclusioni

La norma ISO 37 specifica chiaramente che:

• Il confronto tra due materiali differenti, affinché sia significativo, deve essere fatto su provini dello stesso tipo.

• I provini Tipo 1 e Tipo 2 sono preferibili nello studio dei moduli in confronto a dati di carico ad allungamento di riferimento, mentre i provini di Tipo 3 e Tipo 4 sono l’opzione migliore per prove da eseguire su prodotti finiti o per le verifiche richieste da capitolati specifici.

• La scelta della tipologia di provini da utilizzate nelle prove di trazione può dipendere anche dalla quantità e dalle dimensioni del campione da testare.

A integrazione di quanto dichiarato nella ISO 37, i risultati dello studio riportati dimostrano che c’è una proporzionalità tra le varie tipologie di provini utilizzati nella prova di trazione al netto dell’errore calcolato.

Spessore del campione, temperatura alla quale viene effettuata la trazione e lo strumento di misura sono ulteriori variabili che possono modificare i risultati della prova, soprattutto nel caso in cui il loro controllo non fosse effettuato in maniera accurata.

Il Cerisie, da sempre interessato e coin- volto in queste problematiche, mette a disposizione le proprie capacità e potenzialità, in termini di strumentazione e personale, per la verifica delle potenziali correlazioni fra parametri apparentemente non dipendenti.