Resistenza alla trazione e proprietà auxetiche delle pelli


proprietà auxetiche nell’essiccazione pelli

Tra le tante proprietà dei pellami, la resistenza alla trazione è ancora oggi un argomento di studio molto ampio e articolato. Le pelli hanno strutture e consistenze uniche, influenzate dalle caratteristiche dell'animale stesso e dai diversi processi di concia.


Testare la resistenza alla trazione delle pelli può essere impegnativo in termini di riproducibilità e costanza dei risultati: sebbene si possano trovare molti esempi nei libri tecnici del settore, probabilmente l'industria conciaria deve ancora determinare il modo migliore per sfruttare la resistenza alla tensione delle pelli per ottenere il massimo rendimento superficiale.


In occasione di IULTCS 2022, Fratelli Carlessi ha presentato uno studio approfondito sulle proprietà meccaniche delle pelli intere, utilizzando tecniche e macchinari innovativi per l'asciugatura e il condizionamento.

Analizziamo quindi i risultati più interessanti:


 

Studi sulla resistenza alla trazione delle pelli intere


Da secoli l'industria conciaria svolge numerosi studi e prove sulle diverse proprietà meccaniche dei pellami, tra cui analisi teoriche e pratiche sulla resistenza alla trazione.


Le capacità di allungamento e tensione delle pelli sono regolate da alcune caratteristiche fondamentali. Per citarne solo un paio, troviamo:

  • L’orientamento e la concentrazione delle fibre: la loro disposizione e densità varia in relazione alle varie zone della pelle, a loro volta influenzate dalla vita dell'animale;

  • Il livello di umidità, così come la distribuzione del grasso nelle varie sezioni.


Purtroppo gli studi sulla tensione delle pelli non sono così approfonditi come quelli di altri materiali: tali proprietà sono state valutate in passato tagliando e testando campioni di pelle su diverse aree, in base all’orientamento rispetto alla zona dorsale.


variazioni di tensione e allungamento dei pellami

Questa metodologia ha consentito alle concerie di conoscere meglio le proprietà di trazione e allungamento delle diverse aree dei pellami, e di mapparle di conseguenza per prevedere meglio le loro prestazioni sulle produzioni finite.


Ciò nonostante, va fatta una considerazione importante: tutte le zone della pelle, per quanto diverse, sono collegate e correlate tra loro. Se si potessero comprendere meglio e sfruttare i legami tra le fibre che compongono le pelli nella loro interezza, sarebbe possibile sfruttarne al massimo le reali potenzialità.

 

Cos'è la strizione e il rapporto di Poisson


Ciò che conosciamo finora sulla resistenza alla trazione dei pellami è che, sotto sforzo, la maggior parte dei campioni subisce delle strizioni prima che le fibre inizino a rompersi, provocando di conseguenza lo strappo del campione.


Per definizione, la strizione è la deformazione localizzata nella sezione trasversale di un materiale sotto tensione. Questo effetto è determinato dal Rapporto di Poisson, che misura l'espansione o la contrazione del materiale in direzione perpendicolare alla forza applicata.


Nello specifico, il Rapporto di Poisson è un valore positivo o negativo che definisce il rapporto proporzionale tra la deformazione trasversale e la deformazione assiale:

  • un coefficiente di Poisson positivo comporta la contrazione dell’area perpendicolare;

  • un coefficiente di Poisson negativo prevede l'espansione dell’area perpendicolare.


materiali auxetici proprietà tensione

Se la maggior parte dei materiali ha un coefficiente di Poisson positivo, i materiali auxetici ne hanno uno negativo: quando vengono allungati, diventano più spessi perpendicolarmente alla direzione della tensione applicata. Ciò si verifica grazie ad una particolare struttura interna che consente ai materiali auxetici di avere delle proprietà interessanti, come l'alta resistenza meccanica e l’elevata ammortizzazione.

 

Proprietà auxetiche presenti nei pellami


Nel corso di alcune prove effettuate sull’essiccatore CRC è stato osservato un fenomeno interessante: su alcune pelli è stato riscontrato un coefficiente di Poisson negativo, che ha determinato un’espansione della superficie in direzione perpendicolare alla tensione esercitata dai telai.


Il test è stato effettuato tensionando e stabilizzando le pelli attraverso diversi passaggi, in modo da estendere le zone del ventre e del dorso con lo stesso grado di intensità: CRC è infatti in grado di applicare tensioni regolate in modo differente su entrambi i lati del telaio.


I comportamenti auxetici sono apparsi linearmente, partendo dal dorso e diffondendosi verso il lato esterno, e al termine dell'essiccazione erano ancora presenti nella zona dorsale.



In base ai nostri test, sembra che interi pellami sotto tensione possano aumentare di superficie in direzioni inaspettate: non tutti i campioni hanno mostrato chiare capacità auxetiche ma questo fenomeno si è verificato abbastanza frequentemente, mentre la strizione delle pelli non è stata rilevata in modo evidente.


Ciò che possiamo affermare con certezza, è che la struttura fibrosa delle pelli è unica nel suo genere e offre grandi potenzialità: sfruttare le proprietà auxetiche dei pellami attraverso la loro essiccazione potrebbe significare non solo un aumento della resa superficiale, ma anche una maggiore uniformità e qualità complessiva delle pelli.


 

L’importanza dell’essiccazione pelli


Un'operazione che influenza fortemente la resistenza alla tensione delle pelli è il processo di asciugatura. I nostri studi sulle proprietà di trazione dei pellami sono stati svolti utilizzando i più innovativi macchinari per la conceria, al fine di controllare perfettamente il tensionamento e l'asciugatura delle pelli in lavorazione.


Negli ultimi anni, Fratelli Carlessi si è concentrata sulla ricerca e la progettazione di una nuova macchina per l'asciugatura e il condizionamento: il CRC (Cell Rotary Conditioning), un essiccatore a telai e a celle indipendenti in grado di gestire con la massima precisione la tensione e l'umidità durante l'asciugatura dei pellami.


L’essiccatore CRC di Fratelli Carlessi permette di:

  • Asciugare e condizionare le pelli in modo perfettamente controllato, tramite una canalizzazione del flusso d'aria sofisticata e altamente precisa;

  • Tensionare e de-tensionare i pellami con totale accuratezza, trasferendo adeguatamente differenti forze di trazione alle diverse zone;

  • Inviare feedback costanti agli operatori e in tempo reale sui livelli di tensione, temperatura e umidità durante l'asciugaggio dei pellami.


Le soluzioni di Fratelli Carlessi per l'industria conciaria non solo garantiscono livelli di qualità e riproducibilità costanti nella lavorazione delle pelli, ma permettono anche alle concerie di ridurre i consumi energetici, i costi della manodopera, i tempi di produzione e le emissioni di carbonio.