Trasparenza, resistenza meccanica, effetto barriera possono variare, modificando il grado di cristallinitàdi Marco ArezioAbbiamo affrontato, in articoli precedenti, alcuni aspetti importanti nell’utilizzo del PET per la produzione di manufatti, come la viscosità e il peso molecolare o i principali fenomeni di degradazione del PET. In questo articolo vediamo un altro aspetto centrale, che riguarda la gestione del grado di cristallinità del PET e come, il suo variare, può influenzare molti fattori strutturali, come la trasparenza dei manufatti, gli aspetti strutturali e meccanici e l’effetto barriera verso i componenti che il prodotto conterrà. Per entrare subito in argomentazioni tecniche, possiamo dire che il PET è un polimero semicristallino, questo vuol dire che la sua struttura solida è costituita da una fase amorfa, in cui le macromolecole che lo costituiscono sono disposte in gomitoli statici, e da una fase cristallina, in cui le catene si dispongono in una forma geometrica precisa. Detto questo, possiamo notare come il PET sia un polimero che possa essere sottoposto alla cristallizzazione, ma, come tutti i polimeri, non la raggiungerà mai completamente a causa della natura stessa delle macromolecole che lo compongono ed alla loro irregolarità. Le catene, infatti, tendono a disporsi verso minime distanze intermolecolari, in quanto il principio generale che regola l'aggregazione delle macromolecole per la formazione di una struttura cristallina è la creazione di interazioni inter e intra-catena, attraverso regolarità degli angoli torsionali della macromolecola. Il rapporto tra le due fasi dipende da molti fattori, come le caratteristiche intrinseche del materiale e i processi termici che ha subito. Durante la fase di cristallizzazione del PET le macromolecole formano una struttura lamellare, in cui le catene si ripiegano su sé stesse in modo ordinato, ma, nello stesso tempo si verifica la creazione di zone esterne disordinate. Il PET, essendo formato da queste due fasi, si dispone e si organizza in domini, in cui le due fasi coesistono, creando un limite massimo di cristallizzazione termica del 50-60% e, in certi casi, occorre utilizzare degli agenti nucleanti per raggiungere il valore limite.Ricordando che la cristallizzazione non ottimale dei polimeri può portare ad una certa opacità dei manufatti, possiamo dire che il PET ha una bassa velocità di cristallizzazione e, per questo, unite ad altre proprietà, ha avuto una rapida diffusione del mondo del packaging. Durante la lavorazione del PET, il picco di cristallizzazione si può raggiungere ad una temperatura di circa 160 - 170 °C, ma esiste anche una altro sistema per raggiungere questa fase, che è quella meccanica. Infatti, con le operazioni di stiro meccaniche ad una certa temperatura, si crea una cristallizzazione indotta, che consiste in una orientazione forzata delle macromolecole nella direzione dello stiro. Nell’orientazione uniassiale, in cui lo sforzo è applicato in un’unica direzione, si formano strutture dette fibrille, in quella biassiale, in cui lo sforzo ha due componenti perpendicolari tra loro, si formano cristalli larghi e piatti (plates).Questo fenomeno è influenzato da quattro fattori principali: - L’entità dello stiro - La velocità dello stiro - La temperatura - Il peso molecolare La combinazione di queste quattro entità determinano le caratteristiche del PET e, di conseguenza la qualità dello stesso, così, per definire un parametro che possa caratterizzare il prodotto in seguito a queste combinazioni, viene utilizzato un indicatore definito in ”grado di cristallinità”, con cui si vuole indicare la percentuale di materiale che si trova in fase cristallina rispetto alla quantità totale presa in considerazione. In particolare, un aumento del grado di cristallinità comporta un maggiore impaccamento e, grazie alla presenza dei domini cristallini che fungono da nodi fisici del reticolo, vi è un miglioramento delle proprietà meccaniche.Nello stesso tempo, come abbiamo già avuto modo di dire, un aumento della cristallinità del prodotto, può portare ad una certa opacità dello stesso, a causa dei diversi indici di rifrazione, infatti, questo deve essere preso in seria considerazione se si vogliono produrre delle bottiglie trasparenti. Ma dobbiamo anche prestare attenzione alla dimensione dei cristalli, infatti, due contenitori con lo stesso grado di cristallizzazione possono avere trasparenze od opacità differenti, così, più grandi saranno i cristalli, maggiori possibilità si avranno di produrre flaconi opachi. Alla cristallizzazione per stiro è legato il fenomeno di strain hardening, che comporta un aumento delle proprietà meccaniche, termiche e della resistenza a barriera del polietilentereftalato, determinando il successo nella produzione di contenitori.Il punto che individua l’inizio di tale fenomeno è definito Natural Stretch Ratio (NSR). Di conseguenza, quando si soffia una preforma, si deve raggiungere un grado di deformazione (rapporto di stiro) uguale o di poco superiore al NSR, per poter avere l’aumento delle proprietà necessarie per ottenere un prodotto leggero e conformante.Un altro fattore importante da tenere in considerazione durante il soffiaggio delle preforme, che incide sulla cristallizzazione del materiale, è la presenza di acqua. Infatti, se il contenuto di acqua nel PET può teoricamente arrivare all’1% del suo peso, bisogna considerare che la sua presenza può variare le proprietà fisiche, meccaniche e di barriera. Questo si verifica perché l’acqua è un plasticizzante che ha effetto sull’orientamento del materiale, sulla stabilità termica e, quindi, anche sulla cristallizzazione indotta per stiro, creando una situazione di scorrimento tra le macromolecole, riproducendo una similitudine con un polimero di viscosità inferiore. La percentuale di acqua influisce anche sul natural stretch ratio e, quindi, sulle proprietà del manufatto finito, a parità di stiro assiale e radiale, una preforma contenente acqua avrà proprietà inferiori, come se fosse soffiata a una temperatura più alta. Traduzione automatica. Ci scusiamo per eventuali inesattezze. Articolo originale in Italiano.
SCOPRI DI PIU'Trasformare le Bottiglie di PET in Capolavori d'Arte per un Futuro Sostenibile di Marco ArezioVeronika Richterová è un'esempio lampante di come l'arte e l'ecologia possano fondersi, dando vita a opere straordinarie che, oltre a estasiare lo spettatore, trasmettono un potente messaggio sul riciclo e la sostenibilità ambientale. La storia di Richterová si annoda strettamente con la sua passione per il riciclo creativo, una vocazione che l'ha portata a diventare un'icona nell'ambito dell'arte contemporanea, con un focus specifico sui materiali di scarto. Nata in Repubblica Ceca, Veronika ha iniziato la sua carriera artistica esplorando vari medium e tecniche, ma è stata la sua scoperta del potenziale artistico delle bottiglie di plastica PET a segnare una svolta decisiva nel suo percorso. Affascinata dalle possibilità espressive di questo materiale comunemente considerato rifiuto, ha iniziato a raccogliere bottiglie di plastica da tutto il mondo, trasformandole in sculture, installazioni e persino in oggetti di uso quotidiano, rivelandone la bellezza insospettata e la malleabilità. Il processo creativo di Richterová è meticoloso e riflessivo. Ogni opera nasce da un'attenta osservazione delle proprietà fisiche e estetiche della plastica PET: la trasparenza, la gamma di colori, la capacità di essere modellata con il calore. Con queste premesse, Veronika dà vita a creazioni che spaziano da riproduzioni realistiche di piante e animali a composizioni astratte, passando per lampade, gioielli e oggetti decorativi che sfidano le convenzioni sull'utilizzo della plastica. Una delle serie più celebri di Richterová è dedicata ai cactus. Utilizzando bottiglie di plastica di varie tonalità di verde, l'artista crea composizioni che imitano con sorprendente realismo queste piante, evidenziando così la versatilità del materiale e la propria abilità nel trasformare un oggetto quotidiano e monouso in un'opera d'arte. Le opere di Veronika Richterová non si limitano a essere espressioni artistiche di alto livello; esse incarnano anche un messaggio ecologico profondo. L'artista è profondamente impegnata nella sensibilizzazione riguardo le questioni ambientali, promuovendo attraverso la propria arte la consapevolezza sull'importanza del riciclo e su come la creatività possa contribuire a ridurre i rifiuti. Richterová vede nel PET non solo un materiale artistico, ma anche un simbolo della sfida ecologica che la nostra società deve affrontare. Oltre alla creazione di opere d'arte, Veronika Richterová è attivamente coinvolta nella divulgazione culturale e ambientale. Ha allestito mostre in tutto il mondo, partecipato a conferenze e workshop, e il suo lavoro è stato riconosciuto con vari premi e riconoscimenti internazionali. Inoltre, ha fondato insieme al marito Michal Cihlář il "PET-ART Museum", un progetto che mira a documentare e esporre l'arte e gli oggetti realizzati con bottiglie di PET raccolti da tutto il mondo, trasformando questo spazio in un centro di riflessione sul ruolo dell'arte nel dibattito ecologico. La storia di Veronika Richterová è quindi quella di un'artista che, attraverso la propria creatività e sensibilità ecologica, ha saputo trasformare un problema globale - la produzione eccessiva e lo smaltimento della plastica - in un'opportunità per esplorare nuove vie espressive, educare il pubblico e ispirare un cambiamento positivo verso uno stile di vita più sostenibile.
SCOPRI DI PIU'La resina acetalica o paraformaldeide (POM) è un polimero riciclato con ottime caratteristiche tecnichedi Marco ArezioIl POM, chiamato comunemente resina alcetalica, è un polimero semicristallino che si forma durante la omo (POM – H) o copolimerizzazione (POM – R) della formaldeide. L’omopolimero POM, (CH2O)n, è tra le materie prime più rigide, anche in assenza di elementi di rinforzo, e ha un’ottima stabilità dimensionale. Il Poliossimetilene o POM, è costituito da un ponte di metilene e un atomo di ossigeno, che attribuiscono al polimero un’alta resistenza e un costo produttivo contenuto rispetto ad altri polimeri dalle simili caratteristiche meccaniche. Le caratteristiche principali del POM sono: • Buona resistenza all’abrasione • Buona resistenza alle alte temperature (fino a 150° e costanti fino a 110°) • Elevata durezza di superficie • Basso coefficiente di attrito • Buon isolamento elettrico e dielettrico • Bassa permeabilità alle sostanze organiche, ai gas e ai vapori • Bassa resistenti agli acidi forti (PH4) • Bassa resistenza agli agenti ossidanti • Bassa resistenza ai raggi UV se non additivato • Bassa igroscopicità • Non saldabile ad alta frequenza Lavorazione del POM (Poliossimetilene) Il polimero può essere normalmente trattato con i soliti sistemi di lavorazione degli altri materiali termoplastici, tuttavia lo stampaggio a iniezione è un sistema di trasformazione del POM molto usato. Le ricette polimeriche con alto peso molecolare portano, normalmente, ad una lavorazione con sistemi di estrusione, mentre quelle leggermente reticolate sono più adatte al soffiaggio. Un’accortezza durante le fasi di stampaggio è quella di preriscaldare gli stampi ad una temperatura tra i 60 e i 130 °C, in questo caso il ritiro di lavorazione si riduce da 3 all’1% con la diminuzione della temperatura dello stampo, e il post ritiro aumenta in proporzione. Campi di applicazione del POM (Poliossimetilene) In virtù delle sue caratteristiche prestazionali in merito alla tenacità e durezza, i prodotti realizzati con il polimero POM sono adatti alla sostituzione di parti metalliche di uso tecnico, come leve, cuscinetti, viti, rotismi, bobine, raccorderie di tubi, parti di macchine utensili e componenti per pompe. Compound e blend con il POM (Poliossimetilene) Il polimero si presta a miscele tecniche che possano aumentarne la resistenza e la durabilità, infatti è possibile additivarli con fibra di vetro, sferette di vetro o cariche minerali. Inoltre è possibile creare dei blend tra il POM e il gli elastomeri PUR, queste miscele permettono di aumentare la tenacità ma, nello stesso tempo, diminuire la rigidità e la resistenza, aggiungendo normalmente circa il 50% di elastomeri PUR. E’ possibile aumentare anche il comportamento all’attrito o allo scorrimento a secco aggiungendo cariche di MoS2, PFT, PE od oli di silicone. Invece, per aumentare la stabilità al calore e la conducibilità elettrica si può aggiungere al POM la polvere di alluminio o di bronzo. Come si ricicla il POM (Poliossimetilene) Gli scarti del POM possono essere di tipo industriale o da post consumo, sono comunque entrambi validi prodotti per poter essere riciclati ed impiegati in miscele tecniche. Gli scarti di tipo industriale, che godono di una pulizia maggiore in partenza, sono generalmente preselezionati e successivamente macinati, per poi essere utilizzati in miscela con il macinato da post consumo o con il POM vergine. Questo dipende sempre dal tipo di trasformazione del polimero che si deve fare e da tipo di prodotto finale, sia per quanto riguarda le caratteristiche fisico - meccaniche che per aspetto estetico. Gli scarti da post consumo, hanno bisogno di una maggiore attenzione in fase di riciclo, infatti potrebbe essere necessario, dopo la selezione, un’attenta valutazione sull’eventuale passaggio in un mulino magnetico, per togliere eventuali parti metalliche, ed un lavaggio per separare il POM da elementi non metallici. Categoria: notizie - tecnica - plastica - riciclo - POM
SCOPRI DI PIU'Come il Pastazzo degli Agrumi Trasforma l'Economia Circolare: Dalle Bioplastiche ai Tessuti Eco-compatibili ai Concimidi Marco ArezioIl pastazzo degli agrumi è un sottoprodotto derivante dalla lavorazione industriale degli agrumi, come arance, limoni, pompelmi e mandarini. Questo materiale residuo si forma principalmente durante la produzione di succhi di frutta, quando la polpa, la buccia, i semi e altre parti non utilizzate della frutta vengono separati dal succo.Il processo inizia con la raccolta e la selezione degli agrumi, seguita dalla loro pulizia e dal taglio. Durante l'estrazione del succo, le componenti solide vengono meccanicamente separate dal liquido. Il risultato di questa separazione è il pastazzo, che comprende una miscela di buccia (flavedo e albedo), polpa, semi e, a volte, piccole quantità di succo residuo. L'innovazione nel riutilizzo del pastazzo degli agrumi come materia prima in diversi settori industriali, è un esempio emblematico di come l'economia circolare possa trasformare i rifiuti in risorse preziose, contribuendo significativamente alla sostenibilità ambientale. Questa trasformazione coinvolge processi tecnici complessi e approcci innovativi che meritano un'analisi dettagliata. Trasformazione del Pastazzo in Fibra TessileLa trasformazione del pastazzo degli agrumi in fibra tessile è un processo che richiede precisione e innovazione tecnologica. La prima fase inizia con la raccolta e l'essiccazione del pastazzo, che deve essere liberato dall'umidità in eccesso per facilitare l'estrazione della cellulosa. Successivamente, attraverso un processo chimico, la cellulosa viene isolata dal pastazzo utilizzando solventi non tossici. Questo passaggio è cruciale per garantire che la fibra risultante sia ecocompatibile e sicura per l'uso in tessuti destinati al contatto con la pelle. Processo di Separazione della Cellulosa Pretrattamento: Il pastazzo degli agrumi viene inizialmente sottoposto a un pretrattamento per rimuovere impurità e sostanze non cellulosiche. Questo può includere lavaggi con acqua per eliminare zuccheri e acidi organici residui, nonché un trattamento termico o chimico per facilitare la rottura delle pareti cellulari. Delignificazione: La delignificazione è il passaggio successivo, necessario per rimuovere la lignina, un polimero complesso che conferisce rigidità e impermeabilità alle pareti cellulari delle piante. Questo processo si può realizzare attraverso trattamenti chimici, come l'uso di soluzioni alcaline (per esempio, idrossido di sodio) che solubilizzano la lignina senza degradare significativamente la cellulosa. Bleaching (Sbiancamento): Dopo la rimozione della lignina, il materiale residuo può essere ulteriormente trattato con agenti sbiancanti per rimuovere le ultime tracce di colorazione e impurità, migliorando la purezza della cellulosa. Questo passaggio è particolarmente importante quando la cellulosa è destinata all'uso nell'industria tessile o in altre applicazioni dove la bianchezza e la purezza sono essenziali. Estrazione della Cellulosa: A questo punto, la cellulosa purificata è pronta per essere estratta dal miscuglio. Questo può essere fatto attraverso processi di filtrazione e centrifugazione, seguiti dall'essiccazione del materiale per ottenere cellulosa in forma solida o in fiocchi. Tipo di Cellulosa Ricavata La cellulosa estratta dal pastazzo degli agrumi è una cellulosa di tipo rigenerato, simile per alcune caratteristiche alla cellulosa utilizzata per produrre la viscosa o il rayon. Tuttavia, a causa delle specifiche fonti e dei metodi di trattamento, questa cellulosa può presentare proprietà uniche. In particolare: Alta Purezza: La cellulosa ottenuta dal pastazzo degli agrumi, dopo il processo di sbiancamento, tende ad avere un'elevata purezza, che la rende adatta per applicazioni in cui sono richieste caratteristiche di resistenza e lucentezza, come nei tessuti di alta qualità. Sostenibilità: A differenza della cellulosa estratta da legno o cotone, quella derivata dal pastazzo degli agrumi è considerata più sostenibile, poiché proviene da un sottoprodotto dell'industria alimentare, riducendo il bisogno di risorse agricole dedicate e minimizzando i rifiuti. La cellulosa ricavata può essere trasformata in filamenti continui o in fibra tagliata, che poi può essere trasformata in filo e tessuto. Questi materiali trovano impiego non solo nell'industria tessile ma anche nella produzione di materiali compostabili e biodegradabili, come imballaggi eco-compatibili e non tessuti per applicazioni mediche o sanitarie, dimostrando la versatilità e il valore aggiunto che il recupero del pastazzo degli agrumi può portare all'economia circolare. Una volta estratta, la cellulosa subisce un trattamento per essere trasformata in una soluzione viscosa, che poi viene forzata attraverso delle filiere per formare le fibre. Queste fibre sono successivamente trattate attraverso processi di lavaggio, stiratura e asciugatura per stabilizzarle e renderle pronte per la filatura. Il filo risultante può essere utilizzato per tessere o magliare tessuti con caratteristiche simili alla seta, noti per la loro leggerezza, resistenza e comfort. Potenziale di Produzione del Pastazzo e Impatto Ambientale La quantità di pastazzo prodotto annualmente a livello globale è significativa, con l'industria degli agrumi che genera milioni di tonnellate di questo sottoprodotto. Ad esempio, solo in Italia, uno dei principali produttori di agrumi in Europa, si stima che la produzione di pastazzo possa superare le 700.000 tonnellate all'anno. La conversione di una frazione di questo pastazzo in fibra tessile può potenzialmente produrre migliaia di tonnellate di tessuto, riducendo la dipendenza da fibre sintetiche derivate dal petrolio e da colture intensive come il cotone, che hanno un impatto ambientale significativamente maggiore in termini di uso dell'acqua e pesticidi. Utilizzo del Pastazzo come Concime L'impiego del pastazzo degli agrumi come concime organico richiede una gestione attenta per garantire che il materiale sia adeguatamente compostato prima dell'uso. Il compostaggio è un processo biologico che trasforma i rifiuti organici in un prodotto stabilizzato, ricco di humus e nutrienti, ideale per migliorare la fertilità del suolo. Il processo di trasformazione del pastazzo in concime coinvolge tecniche specifiche volte a garantire che il prodotto finale sia sicuro, efficace e di alta qualità per l'uso agricolo. Queste tecniche si basano su principi di compostaggio, fermentazione e trattamento termico. Compostaggio Il compostaggio è una delle tecniche più diffuse per trasformare il pastazzo degli agrumi in concime. Questo processo biologico aerobico decompone la materia organica attraverso l'azione di microrganismi, quali batteri, funghi e protozoi, trasformandola in humus, un ammendante ricco di sostanze nutritive. Preparazione del Materiale: Il pastazzo viene miscelato con altri materiali organici, come letame e residui vegetali, per equilibrare il rapporto carbonio/azoto (C/N), fondamentale per un efficace processo di compostaggio. Controllo delle Condizioni: Durante il compostaggio, è cruciale mantenere adeguati livelli di umidità e arieggiamento per supportare l'attività dei microrganismi. Il materiale può essere periodicamente rivoltato per garantire una distribuzione uniforme dell'ossigeno e della temperatura. Maturazione: Dopo diverse settimane o mesi, a seconda delle condizioni ambientali e della composizione del materiale, il compost raggiunge una fase di maturazione, in cui l'attività microbica diminuisce e il prodotto stabilizzato diventa pronto per l'uso. Fermentazione Anaerobica La fermentazione anaerobica, o digestione anaerobica, è un altro metodo per trasformare il pastazzo in un concime ricco di nutrienti. Questo processo avviene in assenza di ossigeno e produce, oltre al digestato (utilizzabile come fertilizzante), anche biogas, una miscela di metano e CO2 che può essere utilizzata per la produzione di energia. Vediamo i passaggi principali:Digestori Anaerobici: Il pastazzo viene inserito in digestori anaerobici, dove microorganismi specifici degradano la materia organica. Controllo delle Condizioni: La temperatura, il pH e l'umidità all'interno del digestore sono attentamente controllati per ottimizzare il processo e massimizzare la produzione di biogas. Raccolta del Digestato: Al termine del processo, il digestato viene raccolto. Può richiedere ulteriori trattamenti, come la separazione dei solidi dai liquidi, prima di essere utilizzato come concime. Trattamento Termico Il trattamento termico, come la pirolisi o la gasificazione, è un metodo meno comune ma efficace per trasformare il pastazzo in un ammendante del suolo e in energia. Questi processi implicano l'esposizione del materiale a temperature elevate in assenza di ossigeno (pirolisi) o in presenza di una quantità limitata di ossigeno (gasificazione). Produzione di Biochar: La pirolisi produce biochar, un tipo di carbone ricco di carbonio che può migliorare la struttura del suolo, la capacità di ritenzione dell'acqua e la disponibilità di nutrienti. Energia da Gasificazione: La gasificazione trasforma il pastazzo in un gas sintetico che può essere utilizzato per generare energia, mentre il residuo solido può essere impiegato come concime. Trasformazione del Pastazzo in BioplasticaLa trasformazione del pastazzo degli agrumi in bioplastica rappresenta un esempio eccellente di economia circolare, dove un sottoprodotto industriale viene valorizzato come risorsa per la produzione di materiali innovativi e sostenibili. Il processo di conversione del pastazzo in bioplastica segue vari passaggi chiave che implicano l'estrazione di componenti utili, la polimerizzazione di questi componenti in una matrice plastica, e infine la formazione del prodotto finale. Di seguito, viene descritto un processo generale che può essere adattato a seconda delle specifiche tecniche e dei requisiti del prodotto finito:1. Raccolta e Preparazione del PastazzoIl processo inizia con la raccolta del pastazzo degli agrumi, che viene poi essiccato e macinato per ottenere una polvere fine. Questa polvere contiene cellulosa, pectina e limonene, componenti che possono essere trasformati in bioplastiche. 2. Estrazione dei Componenti Estrazione della Cellulosa e della Pectina: La cellulosa e la pectina, polimeri naturali presenti nel pastazzo, possono essere estratti tramite processi che includono trattamenti con soluzioni alcaline o acide. Queste sostanze servono come materiale di base per la produzione di bioplastiche grazie alla loro capacità di formare film e strutture plastiche. Estrazione di Limonene: Il limonene, un terpene presente nella buccia degli agrumi, può essere estratto e utilizzato come plastificante naturale per migliorare la flessibilità e le proprietà meccaniche delle bioplastiche. 3. Polimerizzazione Le bioplastiche possono essere prodotte attraverso vari metodi di polimerizzazione, tra cui: Polimerizzazione diretta: Sfruttando le proprietà naturali della cellulosa e della pectina, che possono formare reti polimeriche attraverso trattamenti termici o chimici. Sintesi di Poliesteri: Convertendo i monomeri derivati dal pastazzo, come l'acido ferulico, in poliesteri attraverso processi di policondensazione. Questi polimeri possono offrire proprietà biodegradabili e sono adatti per applicazioni specifiche. 4. Aggiunta di Additivi Per migliorare le proprietà delle bioplastiche, possono essere aggiunti vari additivi al composto polimerico, tra cui plastificanti naturali come il limonene, stabilizzanti UV, coloranti naturali, e altri additivi per ottimizzare la lavorabilità, la resistenza e la durabilità del materiale. 5. Formazione del Prodotto Finale Il materiale polimerico viene poi trasformato nel prodotto finale desiderato attraverso tecniche standard di lavorazione delle plastiche, come l'estrusione, lo stampaggio ad iniezione, o il soffiaggio. Questo passaggio determina la forma, la dimensione e l'uso specifico della bioplastica prodotta. Conclusione La valorizzazione del pastazzo degli agrumi attraverso la sua trasformazione in materie prime per l'industria tessile, l'agricoltura e la produzione di bioplastiche rappresenta un esempio concreto di come l'innovazione e la tecnologia possano contribuire a un'economia più sostenibile e circolare. Questi approcci non solo riducono l'impatto ambientale associato alla gestione dei rifiuti e alla produzione di nuovi materiali ma offrono anche opportunità economiche per le industrie coinvolte, promuovendo lo sviluppo di nuovi mercati e la creazione di posti di lavoro verdi. La sfida per il futuro sarà quella di migliorare queste tecnologie per massimizzare il loro impatto positivo sull'ambiente e sulla società.
SCOPRI DI PIU'La scoperta, l'impiego nelle materie plastiche e le reazioni nelle ricette polimerichedi Marco ArezioParlando di additivi delle materie plastiche riciclate, oggi raccontiamo, non solo la storia del perossido, noto fluidificante del polipropilene con radici che risalgono a due secoli fa, ma anche di come utilizzarlo nella modifica delle ricette e quali aspetti negativi e positivi può avere, sulle altre caratteristiche fisico-meccaniche della plastica. Il perossido di idrogeno, comunemente noto come acqua ossigenata, è un elemento chimico composto da due atomi di idrogeno e due atomi di ossigeno (H2O2). La sua scoperta e il suo sviluppo sono stati un processo graduale nel corso della storia.Nel 1818, il chimico francese Louis Jacques Thénard è stato il primo a isolare il perossido di idrogeno in forma di cristalli bianchi. Ha preparato il composto facendo reagire l'acido solforico concentrato con il perossido di barite. Nel 1857, il chimico tedesco Richard Wolffenstein ha sintetizzato il perossido di idrogeno in forma liquida per la prima volta. Successivamente, nel 1894, l'ingegnere chimico francese Charles-Adolphe Wurtz ha sviluppato un metodo per produrre perossido di idrogeno commerciale. Durante il XX secolo, il perossido è diventato un composto chimico sempre più utilizzato in vari settori. È stato impiegato come disinfettante, agente sbiancante, ossidante, combustibile per razzi e in altre applicazioni. Durante gli anni '70 del secolo scorso, il perossido ha attirato l'attenzione come alternativa più ecologica ai composti di cloro nell'industria della carta e della polpa di legno. Le sue proprietà ossidanti e sbiancanti sono state sfruttate per ridurre l'impatto ambientale dello sbiancamento con il cloro. Negli ultimi decenni, il perossido di idrogeno ha continuato a essere utilizzato in molti settori industriali e commerciali, diventando un ingrediente comune in prodotti per la cura personale, detergenti per la casa, soluzioni disinfettanti e molte altre applicazioni. Applicazioni nel campo delle materie plastiche Negli anni '60 e '70 del secolo scorso, sono stati condotti studi sulla modificazione dei polimeri attraverso l'uso di perossidi organici. Il perossido di idrogeno è stato utilizzato come agente di innesco per reazioni di polimerizzazione controllata, che hanno portato allo sviluppo di nuove miscele di polipropilene con proprietà migliorate. Durante gli anni '80 del secolo scorso, l'uso del perossido di idrogeno nella miscelazione del polipropilene ha avuto un ruolo significativo nell'ottimizzazione delle proprietà delle miscele polimeriche. L'obiettivo principale era migliorare la resistenza agli urti del polipropilene, riducendo al contempo la rigidità e la fragilità. Nel corso degli anni '90 del secolo scorso, sono stati sviluppati metodi per la miscelazione in-situ del polipropilene con perossido di idrogeno, al fine di migliorare la compatibilità delle miscele polimeriche. Questi studi hanno dimostrato che l'uso di perossido di idrogeno come agente di miscelazione può aumentare l'omogeneità delle miscele e migliorare le proprietà meccaniche. Nel corso dei primi anni 2000, l'utilizzo del perossido di idrogeno nelle miscele di polipropilene si è concentrato sulla modifica delle proprietà termiche e di resistenza al calore. Sono stati sviluppati processi di cross-linking controllato attraverso l'uso di perossido di idrogeno per migliorare la stabilità termica e la resistenza alle alte temperature delle miscele. Attualmente, l'uso del perossido di idrogeno nelle miscele di polipropilene è ampiamente studiato per diversi obiettivi, come la modifica delle proprietà meccaniche, termiche e di resistenza agli agenti esterni. La ricerca continua a valutare le potenzialità dell'utilizzo del perossido di idrogeno per migliorare le proprietà delle miscele polimeriche e per sviluppare nuovi materiali con prestazioni superiori. Come si svolge il processo di fluidificazione del polipropilene utilizzando il perossido Il perossido di idrogeno (H2O2) si utilizza nella fluidificazione del polipropilene per migliorarne le proprietà reologiche e facilitare il processo di lavorazione. La fluidificazione del polipropilene consiste nel ridurre la viscosità del materiale plastico per consentirne un migliore flusso durante l'iniezione o l'estrazione da uno stampo. Il perossido crea una reazione di degradazione controllata del polimero. La reazione del perossido con il polipropilene porta alla rottura delle catene polimeriche, diminuendo così la viscosità del materiale e migliorando la sua lavorabilità. Come il perossido influisce sulla resistenza meccanica del polipropilene L'effetto del perossido sulla resistenza meccanica del polipropilene dipende dalle condizioni di trattamento, dalla percentuale di perossido utilizzato nella ricetta, e dal tempo di esposizione. In generale, l'uso del perossido nella fluidificazione del polipropilene può portare a una diminuzione della resistenza meccanica del materiale. Tuttavia, questo effetto dipende da diversi fattori: Percentuali d’uso del perossido: l'utilizzo di concentrazioni più elevate dell’additivo può causare una maggiore degradazione del polipropilene, che a sua volta, come abbiamo detto, può ridurre la resistenza meccanica del materiale. È importante bilanciare la percentuale del perossido per ottenere una fluidificazione adeguata senza compromettere eccessivamente la resistenza meccanica. Tempo di esposizione: il tempo di esposizione al perossido influisce sulla quantità di degradazione che avviene nel polipropilene. Un tempo di trattamento più lungo può comportare una maggiore degradazione e, di conseguenza, una riduzione della resistenza meccanica. Tipo di polipropilene: diversi tipi di polipropilene possono reagire in modo diverso al trattamento con perossido. La composizione e la struttura molecolare del polipropilene possono influenzare la sua suscettibilità alla degradazione e, quindi, la sua resistenza meccanica. È importante valutare attentamente le condizioni di impiego del perossido, per ottenere un equilibrio tra fluidificazione ottimale e mantenimento delle proprietà meccaniche desiderate del polipropilene. La scelta delle percentuali di perossido e dei parametri di trattamento dovrebbe essere basata sulle specifiche esigenze dell'applicazione finale e sulle proprietà richieste del polipropilene. Vantaggi dell’uso del perossido nelle miscele di polipropilene riciclato L'uso del perossido nelle miscele di polipropilene riciclato può contribuire a migliorare le proprietà del materiale e facilitare il suo utilizzo in diverse applicazioni. Alcuni dei vantaggi e applicazioni dell'utilizzo del perossido nelle miscele di polipropilene riciclato possono essere: Miglioramento della compatibilità: l'aggiunta di perossido alle miscele di polipropilene riciclato può migliorare la compatibilità tra i componenti del materiale. Questo può favorire una migliore miscelazione e una maggiore omogeneità, migliorando le proprietà meccaniche e termiche del polimero riciclato. Rimozione delle impurità: il perossido di idrogeno può aiutare a rimuovere impurità e contaminanti presenti nel polipropilene riciclato. L'azione ossidante del perossido può contribuire alla rimozione di sostanze indesiderate e migliorare la qualità del materiale riciclato. Modifica delle proprietà: l'uso del perossido può consentire la modifica delle proprietà del polipropilene riciclato per renderlo adatto a specifiche applicazioni. Ad esempio, il trattamento con perossido può aumentare la resistenza all'urto, la resistenza termica o la resistenza chimica del polipropilene riciclato. Riduzione degli odori: il perossido può contribuire a ridurre gli odori indesiderati associati al polipropilene riciclato. L'azione ossidante del perossido di idrogeno può aiutare a eliminare o ridurre le molecole che causano gli odori, migliorando così la qualità del materiale riciclato.
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