Il Futuro dell'Energia Rinnovabile attraverso Tecnologie Flessibili e Sostenibili di Marco ArezioUna turbina mareomotrice è un dispositivo innovativo che sfrutta l'energia delle maree o delle correnti marine e dei fiumi per generare elettricità. Questa tecnologia rappresenta una soluzione sostenibile e rinnovabile per la produzione di energia, particolarmente adatta per aree costiere o insulari. La portabilità di queste turbine le rende un'opzione flessibile e adattabile a diversi contesti ambientali e geografici. Come Funziona e Quanto Produce una Turbina MareomotriceLe turbine mareomotrici funzionano convertendo l'energia cinetica delle correnti marine o delle maree in energia elettrica. Tipicamente, sono ancorate al fondale marino o galleggiano sotto la superficie dell'acqua. Quando l'acqua scorre attraverso le pale della turbina, questa inizia a girare, azionando un generatore che produce elettricità. L'energia generata può essere trasmessa a terra attraverso cavi sottomarini per l'uso immediato o l'immagazzinamento.Quanto Produce La produzione energetica di una turbina mareomotrice varia in base a diversi fattori, tra cui la velocità e la costanza delle correnti marine, le dimensioni della turbina e l'efficienza del generatore. In media, una turbina mareomotrice di dimensioni medie può produrre tra i 100 kW e i 1 MW di elettricità, sufficiente per alimentare decine fino a centinaia di abitazioni. Tuttavia, la portabilità può influenzare la dimensione e quindi la capacità produttiva complessiva. Dove Si Può Utilizzare Le turbine mareomotrici possono essere utilizzate in una varietà di contesti, grazie alla loro flessibilità e adattabilità: Aree costiere: particolarmente adatte per comunità insulari o costiere dove l'accesso alla rete elettrica è limitato. Zone remote: possono fornire un'importante fonte di energia rinnovabile per aree isolate. Applicazioni industriali: supporto energetico per piattaforme offshore, acquacoltura, e strutture di ricerca marina. Sviluppo sostenibile: ideali per progetti di sviluppo che richiedono soluzioni energetiche pulite e rinnovabili.Esempi di Installazioni SeaGen a Strangford Lough, Irlanda del Nord: Prima installazione commerciale di una turbina mareomotrice, con una capacità di 1.2 MW. Questo progetto ha dimostrato la fattibilità tecnica e la sostenibilità ambientale delle turbine mareomotrici. Orbital O2 in Scozia: Considerata la turbina mareomotrice galleggiante più potente al mondo, con una capacità di 2 MW, sfrutta le correnti marine per fornire energia pulita. Dati Tecnici di una Turbina MareomotriceLe turbine mareomotrici portatili variano in dimensioni, capacità e design, ma condividono principi operativi comuni. Ad esempio, una turbina di media grandezza può avere: Dimensioni: Diametro delle pale da 10 a 20 metri. Capacità: Da 100 kW a 1 MW per singola unità. Velocità dell'acqua ottimale: Tra 2 e 2.5 m/s per l'operatività efficiente. Profondità di installazione: Varia da superficiale (meno di 20 metri) a profonda (oltre 40 metri), in base al modello e alla location. Composizione della Turbina Una turbina mareomotrice è composta principalmente da: Pale della turbina: Sono le parti mobili che interagiscono direttamente con il flusso d'acqua. Il loro design è ottimizzato per catturare l'energia cinetica dell'acqua in movimento. Rotore: Collegato alle pale, il rotore si mette in rotazione quando le pale sono spinte dall'acqua. Generatore: Convertitore meccanico-elettrico che trasforma l'energia meccanica della rotazione in energia elettrica. È connesso al rotore tramite un albero di trasmissione. Gondola: Struttura che alloggia il generatore, il cambio (se presente) e altri componenti meccanici ed elettrici. Supporto o Struttura di Ancoraggio: Sistema che mantiene la turbina in posizione, che può variare da strutture fisse a soluzioni galleggianti o ancorate al fondale marino. Sistema di Controllo e Convertitore: Gestisce l'operatività della turbina, ottimizzandone la produzione in base alle condizioni marine, e converte l'energia elettrica prodotta in una forma utilizzabile dalla rete elettrica. Produzione di Elettricità e Manutenzione di una Turbina MareomotriceIl processo di generazione di energia elettrica da una turbina mareomotrice si basa sulla conversione dell'energia cinetica del movimento dell'acqua in energia elettrica. Quando l'acqua fluisce attraverso le pale della turbina, la forza dell'acqua le mette in rotazione, attivando così il rotore. Questo movimento rotatorio viene poi trasmesso al generatore, dove viene convertito in energia elettrica. Il sistema di controllo e il convertitore assicurano che l'energia prodotta sia compatibile con le specifiche della rete elettrica, rendendola pronta per il consumo.Manutenzione La manutenzione delle turbine mareomotrici portatili include ispezioni regolari, pulizia delle pale e controlli del sistema di trasmissione e del generatore. La portabilità facilita le operazioni di manutenzione, permettendo, in alcuni casi, il ritiro della turbina per le riparazioni a terra, riducendo così i tempi e i costi di intervento. Frequenza di manutenzione: Generalmente semestrale o annuale, a seconda delle condizioni operative. Costi di manutenzione: Variabili, ma possono rappresentare il 10-20% dei costi operativi totali. Costi di Produzione Il costo per la produzione di energia da una turbina mareomotrice dipende da molti fattori, inclusi i costi iniziali di investimento, operativi, e di manutenzione. Costi Iniziali di Sviluppo e Installazione Progettazione e Sviluppo: I costi di progettazione possono variare da decine a centinaia di migliaia di euro, a seconda della complessità del progetto e delle specifiche tecniche. Costruzione e Materiali: Per una turbina di media grandezza (100 kW - 1 MW), i costi possono variare da 1.5 a 3 milioni di euro. La variazione dipende dalla scelta dei materiali, dalla complessità del design e dalle dimensioni della turbina. Installazione e Commissioning: L'installazione può aggiungere significativamente al costo totale, soprattutto se il sito richiede lavori sottomarini complessi. Questi costi possono variare da alcune centinaia di migliaia a oltre un milione di euro. Costi Operativi e di ManutenzioneOperazioni Regolari e Manutenzione (O&M): Tipicamente, i costi annuali di O&M possono rappresentare il 2-5% del costo iniziale dell'impianto. Questo include ispezioni, riparazioni, sostituzioni di componenti, e assicurazione. Durata Operativa: La durata prevista di una turbina mareomotrice è di 20-25 anni. I costi di O&M accumulati nel tempo possono quindi rappresentare una quota significativa dell'investimento totale.Costo Complessivo dell'Energia Prodotto (LCOE) Il LCOE è un indicatore chiave per valutare il costo complessivo dell'energia prodotta durante la vita operativa di un impianto, considerando tutti i costi iniziali e operativi. Per le turbine mareomotrici, il LCOE può variare significativamente a seconda della tecnologia, del sito, e della scala del progetto. Stime recenti suggeriscono un LCOE per l'energia mareomotrice che varia da 0,10 a 0,30 €/kWh, rendendola competitiva con altre forme di energia rinnovabile in determinate condizioni. Conclusioni Le turbine mareomotrici rappresentano un'interessante innovazione nel campo delle energie rinnovabili, offrendo una soluzione flessibile e sostenibile per la produzione di energia in diverse situazioni geografiche e contesti. Con la loro capacità di sfruttare le risorse marine in modo non invasivo e la facilità di installazione e manutenzione, hanno il potenziale per contribuire significativamente alla transizione energetica verso fonti più pulite e sostenibili.
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Analisi approfondita delle criticità operative e delle migliori soluzioni tecniche per ottimizzare l’uso degli ugelli negli impianti cartari, ridurre i fermi e migliorare la qualità della cartadi Marco ArezioNel complesso e competitivo settore cartario, ogni elemento dell’impianto produttivo deve garantire prestazioni affidabili e durature. Gli ugelli rappresentano uno dei componenti più critici e al contempo sottovalutati: sono il punto di contatto tra i processi idraulici e la materia prima, influenzando direttamente la qualità della carta, il consumo energetico, la manutenzione e la sostenibilità globale dell’impianto. Sebbene siano spesso percepiti come elementi “di dettaglio”, i problemi legati agli ugelli possono generare inefficienze significative, generando sprechi, fermi impianto e difetti nel prodotto finale. Questo articolo esplora cinque tra le principali criticità legate all’uso degli ugelli nelle cartiere—dalla formazione di schiume all’intasamento, passando per problemi di usura, variazioni di pressione e scarsa uniformità di spruzzatura—e propone cinque strategie tecniche di soluzione, frutto dell’esperienza industriale recente e delle innovazioni tecnologiche più attuali. Generazione di schiume: cause e rimedi Tra i fenomeni più insidiosi per la regolarità del processo cartario vi è la formazione di schiume, spesso sottovalutata ma in grado di compromettere drasticamente sia la resa produttiva che la qualità della carta. La schiuma si origina tipicamente in seguito all’azione turbolenta degli ugelli, soprattutto nelle zone di spruzzatura di acqua bianca o prodotti chimici. I vortici creati dalle alte pressioni, in presenza di tensioattivi naturali (derivanti dalla fibra vegetale) o artificiali (additivi), favoriscono la dispersione d’aria nei liquidi. Le conseguenze sono molteplici: variazioni di umidità, depositi sulla tela, inefficace rimozione di impurità e addirittura danneggiamento delle pompe e dei sistemi di filtrazione. Soluzione: L’introduzione di ugelli a basso impatto idrodinamico, progettati per ridurre la turbolenza locale e dotati di geometrie ottimizzate (ad esempio profili Venturi o a ventaglio lamellare), si è dimostrata efficace per limitare la formazione di schiume. Contestualmente, una regolazione fine della pressione di esercizio e l’installazione di sistemi di degasaggio a monte della linea riducono il contenuto d’aria disciolta e prevengono il fenomeno all’origine. Alcuni stabilimenti integrano inoltre sensori di rilevazione della schiuma collegati a dispositivi di dosaggio automatico di antischiuma, ottenendo una risposta dinamica e mirata ai picchi di formazione. Intasamento degli ugelli: prevenzione e pulizia L’intasamento rappresenta una delle principali fonti di fermo impianto e di inefficienza nelle cartiere moderne. Gli ugelli, a causa della presenza di particelle solide, residui di fibre, cariche minerali o microflocculi, possono ostruirsi parzialmente o totalmente. Questo compromette la portata e la distribuzione del getto, portando a difetti superficiali della carta (macchie, striature), sprechi di acqua e prodotti chimici, oltre a sforzi meccanici dannosi per l’intera linea. Soluzione: Per contrastare il problema, sono fondamentali sia misure di prevenzione che procedure di pulizia efficaci. La filtrazione avanzata dell’acqua di processo, tramite filtri a maglie sottili o sistemi a controlavaggio automatico, elimina la maggior parte delle particelle critiche prima che raggiungano gli ugelli. In aggiunta, la scelta di ugelli facilmente smontabili, realizzati con materiali antiaderenti come l’acciaio inox lucidato o polimeri tecnici (es. PEEK), facilita interventi rapidi di manutenzione. In molte cartiere si sono diffuse soluzioni di pulizia in-situ (CIP, Clean-In-Place) che, sfruttando sequenze automatiche di lavaggio ad alta pressione, consentono di ripristinare la funzionalità degli ugelli senza smontare l’impianto. Usura accelerata e perdita di efficienza: materiali e tecnologie innovative L’usura progressiva degli ugelli è una sfida costante, causata sia dall’azione abrasiva delle particelle solide che dalla corrosione chimica (soprattutto in presenza di agenti sbiancanti o acidi). L’erosione dei bordi dell’ugello modifica progressivamente il profilo del getto, portando a sprechi d’acqua, spruzzature asimmetriche e instabilità del processo. Soluzione: Negli ultimi anni, la ricerca sui materiali ha permesso di sviluppare ugelli ad alta resistenza, utilizzando carburi di tungsteno, ceramiche tecniche o rivestimenti superficiali in nitruro di titanio. Tali soluzioni estendono notevolmente la vita utile degli ugelli anche in ambienti aggressivi. L’adozione di sistemi di monitoraggio in tempo reale (ad esempio tramite telecamere termiche o sensori di flusso) permette di rilevare anomalie nell’ampiezza e nella direzione del getto, pianificando interventi di sostituzione prima che si verifichino danni significativi. Alcuni produttori offrono ora ugelli “intelligenti”, dotati di chip RFID o tag NFC, che tracciano lo storico di utilizzo e segnalano via software quando è consigliata la manutenzione. Variazioni di pressione e instabilità di portata Un altro problema ricorrente è rappresentato dalle fluttuazioni di pressione nei circuiti di alimentazione degli ugelli, che possono derivare da variazioni nel carico di lavoro delle pompe, fenomeni di cavitazione o errori di calibrazione dei regolatori di flusso. Queste instabilità si traducono in getti discontinui, “sbuffi” irregolari e perdita di controllo nella distribuzione dei fluidi, con effetti negativi sia sul consumo di risorse che sulla qualità della carta. Soluzione: Per garantire una portata costante e omogenea, è necessario intervenire sia a livello impiantistico che gestionale. L’installazione di pompe a velocità variabile (inverter), integrate con sistemi di feedback in tempo reale, consente di adattare la pressione alle effettive esigenze della linea di produzione. L’implementazione di accumulatori idraulici e valvole di regolazione ad alta precisione elimina i picchi di pressione, mentre software avanzati di supervisione (SCADA) permettono una diagnosi precoce e una rapida correzione di eventuali anomalie. Una corretta formazione del personale tecnico sull’importanza della taratura periodica completa la strategia di prevenzione. Scarsa uniformità della spruzzatura e qualità del prodotto finale La scarsa uniformità nella distribuzione del getto da parte degli ugelli può derivare da una combinazione di fattori: usura irregolare, errata selezione del tipo di ugello (angolo di spruzzatura, portata, geometria), o variazioni nelle condizioni operative. Le conseguenze sono ben visibili: difetti superficiali della carta, variazioni di spessore e densità, incremento degli scarti e riduzione dell’efficienza complessiva. Soluzione: Per ottenere una spruzzatura omogenea, occorre partire dalla scelta accurata dell’ugello in base al processo specifico (docce di lavaggio, nebulizzazione di prodotti chimici, idropulizia). L’impiego di software di simulazione fluidodinamica (CFD) consente di prevedere con precisione il comportamento dei getti e ottimizzare la disposizione degli ugelli lungo la linea. L’utilizzo di barre portaugelli regolabili, in combinazione con sistemi automatici di allineamento, permette di correggere eventuali disallineamenti o variazioni dovute a vibrazioni meccaniche. Una regolare ispezione mediante telecamere ad alta risoluzione, integrata da un database di manutenzione predittiva, assicura infine il mantenimento nel tempo delle condizioni ottimali di spruzzatura. Conclusioni: verso una gestione proattiva degli ugelli nelle cartiere L’esperienza industriale degli ultimi anni ha confermato come la gestione ottimale degli ugelli sia un fattore chiave per il raggiungimento degli obiettivi di efficienza, sostenibilità e qualità nel settore cartario. Le cinque problematiche illustrate—formazione di schiume, intasamento, usura, instabilità di pressione e scarsa uniformità—rappresentano i principali ostacoli ma anche le aree in cui l’innovazione tecnologica sta offrendo le risposte più convincenti. La combinazione tra materiali avanzati, automazione intelligente, monitoraggio continuo e formazione del personale permette oggi di affrontare in modo sistematico questi problemi, minimizzando i costi operativi e massimizzando la competitività sul mercato. Le soluzioni discusse rappresentano solo una parte delle possibilità a disposizione: il futuro della produzione cartaria passa anche da questi dettagli tecnici, capaci di fare la differenza tra un processo statico e uno proiettato verso l’eccellenza industriale.© Riproduzione Vietata
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Le tecniche di restauro tessile applicate agli arazzi antichi: approcci, metodologie, materiali e alcuni tra i più celebri interventi internazionali di conservazione e recuperodi Marco ArezioGli arazzi antichi rappresentano uno dei vertici dell’arte tessile europea, combinando abilità artigianale, valore storico, iconografia e funzione decorativa e celebrativa. Opere prodotte tra Medioevo e Ottocento, spesso su commissione di dinastie regnanti, chiese o grandi mecenati, hanno subito nel corso dei secoli numerosi processi di degrado, che ne hanno messo a rischio la sopravvivenza. Polveri, luce, variazioni termo-igrometriche, infestazioni biologiche e persino usura da esposizione hanno imposto il ricorso a metodologie sempre più raffinate di conservazione e restauro. Nel seguente articolo analizziamo in dettaglio le tecniche principali adottate nei laboratori specializzati, le tappe operative di un restauro tessile, le criticità ricorrenti e alcuni casi celebri di intervento su arazzi storici europei, per comprendere la complessità di questa branca della conservazione e il valore che restituisce al patrimonio artistico. Il valore storico e tecnico degli arazzi Gli arazzi erano tradizionalmente tessuti su grandi telai verticali (haut-lisse) o orizzontali (basse-lisse) con fili di seta, lana, lino e a volte fili metallici dorati o argentati. La loro realizzazione richiedeva la collaborazione di pittori (per il cartone preparatorio), tessitori altamente specializzati e una logistica di laboratorio di elevata complessità. La composizione dei materiali, la qualità dei filati e dei coloranti naturali, e le condizioni di esposizione storica determinano la tipologia di degrado e la relativa difficoltà di recupero. I principali centri di produzione furono Bruxelles, Arras, Aubusson, Beauvais, Firenze e Mantova, ciascuno con proprie tecniche e preferenze iconografiche. Cause di degrado negli arazzi antichi Prima di affrontare le tecniche di restauro, è necessario comprendere i fattori di degrado, che sono molteplici: - Luce: la radiazione ultravioletta e visibile altera i coloranti naturali e indebolisce le fibre. - Polvere e particellato: accumuli di polveri e fumi occludono la struttura tessile, favorendo l’umidità e le infestazioni. - Umidità e variazioni termoigrometriche: creano stress meccanico e favoriscono lo sviluppo di muffe e funghi. - Attacchi biologici: tarme, acari e batteri deteriorano le fibre, soprattutto nei filati proteici come la lana e la seta. - Manipolazione e tensione meccanica: lo spostamento, la sospensione e il piegamento causano cedimenti e lacerazioni, soprattutto lungo le linee di cucitura o nei punti soggetti a maggiore stress. Le fasi del restauro di un arazzo antico Documentazione e analisi preliminare Ogni intervento di restauro inizia con una fase di studio: - Analisi storica e iconografica: identificazione della datazione, dei materiali e delle tecniche di esecuzione, ricostruzione delle vicende conservative precedenti. - Documentazione fotografica: riprese a luce visibile, radente, ultravioletta e infrarossa per individuare restauri precedenti, alterazioni cromatiche e lacune. - Analisi scientifiche: campionamento dei filati e dei coloranti (analisi FTIR, Raman, HPLC), indagini sulle fibre tramite microscopia ottica e SEM. Rimozione della polvere e pre-trattamento La prima operazione pratica è la pulitura a secco, eseguita con aspiratori a bassa potenza dotati di filtri HEPA e beccucci in silicone morbido, spesso interponendo un velo di tulle per evitare l’aspirazione accidentale di fibre mobili. Nei casi più gravi si può intervenire con spazzole morbide, aspirando contemporaneamente per non ridistribuire la polvere. In alcuni laboratori, si utilizzano camere a pressione controllata per le puliture più delicate. Pulitura umida La pulitura ad umido è l’intervento più critico e viene eseguita solo dopo test puntuali di solubilità dei coloranti. Solitamente si prepara una vasca a temperatura controllata (intorno ai 20-22°C) con acqua demineralizzata e tensioattivi neutri (privi di fosfati e con pH leggermente acido o neutro), immergendo parzialmente l’arazzo e agendo localmente con spugne e pennelli. Talvolta si ricorre al lavaggio in sospensione su un telaio, in modo che l’arazzo non sia mai sottoposto a peso proprio eccessivo, limitando così la distorsione della trama. Dopo il lavaggio, si effettua un risciacquo ripetuto e un’asciugatura in ambiente a umidità controllata. Consolidamento delle fibre e delle strutture Il consolidamento è la fase centrale del restauro e si svolge in diversi modi: - Rinforzo delle lacune: tramite l’inserimento di nuove fibre, spesso con ago e filo, scegliendo materiali e colori compatibili ma distinguibili con esame ravvicinato, secondo l’etica della reversibilità. - Foderatura: applicazione di un tessuto di supporto sul retro dell’arazzo, fissato con cuciture in punti specifici, in modo da distribuire il peso e prevenire ulteriori lacerazioni. - Integrazione delle trame: ove manchino parti estese della tessitura, si utilizza una tecnica di “re-tessitura” a mano, con punti di annodatura o rammendo che imitano l’originale, evitando tuttavia qualsiasi intervento invasivo o che alteri la lettura storica. - Montaggio su telaio sospeso: molti laboratori preferiscono montare l’arazzo restaurato su un nuovo telaio sospeso o su una cornice morbida, utilizzando sistemi a Velcro, in modo che il tessuto non sia mai sotto tensione e possa “respirare”. Protezione e condizioni espositive Al termine, si applicano barriere protettive come veli di tulle o reti anti-polvere e si definiscono condizioni espositive: temperatura costante (18-21°C), umidità relativa tra il 50 e il 55%, luce ridotta (
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Accordo commerciale tra Trinseo e Tyre Recycling Solution per realizzare nuove ricette per pneumatici sintetici sostenibiliTrinseo è un'azienda che si occupa della produzione di materiali plastici, leganti in lattice e gomme sintetiche che conta 2700 dipendenti e 17 stabilimenti produttivi in tutto il mondo, ha annunciato, attraverso un comunicato stampa, un accordo con l'azienda Svizzera TRS per la formulazione di ricette che aiutino i produttori di pneumatici più sostenibili.Trinseo, fornitore globale di soluzioni per i materiali e produttore di plastica, leganti in lattice e gomma sintetica, ha raggiunto un accordo con Tyre Recycling Solutions (TRS) in merito ad una collaborazione commerciale e una partecipazione in TRS. La chiusura dell'accordo è previsto entro la fine del trimestre, subordinatamente alle normali condizioni di chiusura. Il nuovo accordo vedrà le due società collaborare nella ricerca e sviluppo, unendo le loro competenze tecnologiche combinate per aiutare i produttori di pneumatici globali a sviluppare formulazioni di pneumatici più sostenibili. Trinseo e TRS condividono l'obiettivo a lungo termine di sviluppare nuovi sistemi per creare un maggiore valore per la produzione di pneumatici che riducano l'impronta ambientale e creino uno sbocco sostenibile per i pneumatici a fine vita. “Questa collaborazione è estremamente importante per lo sviluppo di vere soluzioni circolari per l'industria dei pneumatici e degli articoli tecnici in gomma. In qualità di fornitore leader di gomma sintetica per l'industria dei pneumatici, ci impegniamo ad aiutare i nostri clienti a raggiungere i loro obiettivi di sostenibilità e crediamo che il modo più efficace per farlo sia attraverso la collaborazione lungo la catena del valore. La partnership con TRS ci fornirà materie prime per pneumatici riciclati di alta qualità per servire i clienti a livello globale ", ha affermato Francesca Reverberi, Vicepresidente, Engineered Materials and Synthetic Rubber, Trinseo. Staffan Ahlgren, amministratore delegato di TRS, ha commentato: “TRS ha già lavorato a stretto contatto con Trinseo per diversi anni e siamo entusiasti di entrare nella fase successiva della nostra collaborazione. TRS ha sviluppato tecnologie per trattare pneumatici fuori uso e fornire prodotti di output con un valore economico circolare più elevato. La partnership con Trinseo è la conferma dei grandi passi che abbiamo fatto da quando l'azienda è stata fondata sette anni fa. " L'investimento è allineato e coerente con gli obiettivi di sostenibilità 2030 recentemente annunciati da Trinseo che delineano l'attenzione dell'azienda nell'affrontare il cambiamento climatico, incorporando la sostenibilità nel suo portafoglio di prodotti, promuovendo la gestione dei fornitori e assumendo la responsabilità come datore di lavoro. Lanciati in concomitanza con il decimo anniversario dell'azienda, questi obiettivi a lungo termine sono ora al centro dell'azienda a tutti i livelli. Categoria: notizie - plastica - economia circolare - rifiuti
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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.
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