Studio del processo di deposizione Layer-by-Layer per un substrato poroso
Creators: name: Petrelli, Samanta
Publisher: name: Scuola Universitaria della Svizzera Italiana (SUPSI)
Year: 2018

description: L’obiettivo del progetto consiste nello sviluppare un coating idrofobo per un materiale poroso, come il legno di robinia, attraverso l’ottimizzazione della tecnica di deposizione Layer by Layer. La tecnica Layer by Layer per immersione si basa sulla deposizione strato su strato di specie chimiche cariche positivamente e negativamente. Dopo aver depositato una prima coppia di strati (positivo e negativo=1 bilayer), il processo può essere iterato n volte, depositando in questo modo n bilayers. Si tratta della deposizione di un coating idrofobo molto sottile sia sulla superficie esterna che sulla superficie dei canali interni del legno. Il processo mira a ridurre l’assorbimento dell’acqua da parte della struttura cellulare del legno. Per agevolare la diffusione delle soluzioni all’interno della struttura, il trattamento viene realizzato in un reattore che permette di operare in pressione. I campioni su cui è stato effettuato il trattamento sono di due geometrie differenti: - A forma cubica di lato 20 mm (tagliati non precisamente) realizzati da due tavole di robinia diverse (A e B) - A forma di parallelepipedo rettangolo di dimensioni (precise) 20x60x20 mm realizzati dalla tavola di robinia A Dallo studio della letteratura e dai risultati delle esperienze precedenti è stato possibile identificare i parametri che potrebbero influenzare l’efficacia del trattamento. Tali parametri sono la pressione, il tempo di impregnazione e il numero di bilayer. Un ulteriore parametro è la concentrazione, ma inizialmente si decide di fissare il suo valore a 1 g/l. In questo lavoro è stato progettato un piano statistico sperimentale per determinare in che modo i parametri di processo influiscono sulla misura dell’angolo di contatto sulla superficie frontale (parallela alle fibre) e laterale (perpendicolare alle fibre) dei campioni e sulla loro percentuale di acqua assorbita. Il trattamento da effettuare durante queste ultime prove avviene sui campioni di forma cubica. Dopo aver effettuato le prove previste dal piano sperimentale, le variabili più significative sono risultate essere la pressione e il numero di bilayer depositati. L’effetto di una pressione alta compensa quello di un tempo di impregnazione basso. I risultati migliori sono stati ottenuti impostando la pressione a 4 bar, il tempo di impregnazione a 15 minuti e il numero di bilayer a 11. Tali campioni risultano avere un angolo di contatto maggiore del 70% e una percentuale di assorbimento minore del 50% rispetto ai campioni non trattati. Dopo aver identificato i parametri ottimali e i rispettivi range si è deciso di effettuare altre due prove esterne al piano sperimentale. La prima prova vuole studiare il trattamento di deposizione aumentando il numero di bilayer a 30, mentre la seconda vuole studiare il trattamento di deposizione introducendo il parametro concentrazione con un range di 1-5 g/l e la stabilità dimensionale. Nella prima prova si utilizzano i campioni di forma cubica mentre nella seconda quelli a forma di parallelepipedo rettangolo. La prima prova non ha portato a risultati accettabili, i campioni si sono degradati. La seconda prova ha stabilito che con una concentrazione più alta non si ottiene un miglioramento dei risultati, ma i campioni trattati con soluzioni con concentrazione pari a 1 g/l hanno confermato la stabilità dimensionale.