Progetti di ricerca

Contributo concesso: €93.086
Domanda ID n°: 10232722

Asse 1 Azione 1.1.1

1.1.1-Sostegno a progetti di ricerca alle imprese che prevedono l’impiego di ricercatori (dottori di ricerca e laureati magistrali con profili tecnico-scientifici) presso le imprese stesse

Ricerca relativa alla produzione di lastre acriliche aventi caratteristiche innovative.
La traiettoria di riferimento a livello regionale è contenuta nello Smart Manufactoring al punto 8, 2 e 3 dell’appendice 1 del DGR n. 805 del 11/06/2019.

Descrizione dell’operazione

La società ha analizzato in maniera approfondita il processo chimico di formazione delle lastre acriliche per individuare le caratteristiche tecniche più importanti utili a ottenere delle lastre con caratteristiche innovative, quali resistenza alla fiamma, flessibilità, durezza superficiale. Per questo scopo la società ha assunto due ricercatori che hanno avuto a disposizione un laboratorio chimico-fisico esistente all’interno dell’azienda per effettuare test di approfondimento sia per quanto riguarda il monomero ottenuto dal processo di riciclo (cracking) sia per la valutazione del polimero finale. In supporto alle operazioni analitiche, la società ha stilato un accordo con il Dipartimento di Ingegneria Industriale dell’Università di Padova. Tale Ente possiede le strumentazioni specifiche per la determinazione dei parametri ricercati, quali spettrofotometria infrarossa, calorimetria differenziale, termogravimetria, gascromatografia, diffrattometria ai raggi X, microscopia elettronica e dinamometria.

L’ azienda ha svolto un’ attività di ricerca e di analisi del materiale in ingresso al processo di riciclo del PMMA mediante la tecnica della spettrofotometria infrarossa che permette l’individuazione dei legami chimici delle sostanze da indagare. Lo sforzo dell’ azienda è stato indirizzato alla selezione del ‘pezzame’ cercando di minimizzare la presenza di sostanze come PVC, policarbonato, polipropilene, polietilene derivanti dalla fase di produzione e protezione delle lastre acriliche o da impropri smaltimenti del raccoglitore che influenzano le caratteristiche del prodotto finito. Ciò ha permesso di ottimizzare il processo di depolimerizzazione riducendo il consumo energetico e aumentando la qualità del monomero.

E’ stata quindi definita, dopo diverse analisi interne e con l’ausilio dell’Università di Padova, una strategia generale e ripetibile per la selezione del materiale in ingresso sia come qualità che come dimensione del pezzame.

Per quanto riguarda lo sviluppo di materiali innovativi, l’indagine ha proceduto ad acquisire le conoscenze volte all’ottenimento di manufatti con le seguenti caratteristiche: flessibilità, maggior spessore (rispetto alle dimensioni tradizionali quindi > 30 mm), maggior durezza superficiale e resistenza alla fiamma. Ciò è avvenuto grazie alla consulenza specifica offerta dal Dipartimento di Ingegneria Industriale e dalla letteratura scientifica raccolta dai ricercatori, individuando i chemicals più adatti ottenuti dai fornitori più idonei per realizzare i test con la giusta concentrazione dei componenti ritenuti idonei agli scopi descritti.

La ricerca è proseguita selezionando specifici pigmenti (principalmente bianco e nero) in sostituzione a quelli comunemente impiegati in azienda con lo scopo di superare alcune difficoltà riscontrate in fase di produzione.

La ricerca, infine, è stata poi improntata sulla modifica (sostanziale) della comune procedura di fabbricazione delle lastre acriliche da colato al fine di ottenere manufatti con spessori grossi (>30 mm), impossibili da produrre con le comuni tecniche di fabbricazione del PMMA colato (il colato ha caratteristiche tecniche superiori rispetto a quello estruso ed inoltre quest’ultimo non è prodotto in tutti gli spessori). Da ultimo sono stati eseguiti alcuni test disperdendo delle nano particelle che permettevano di concentrare l’energia luminosa tangenziale al provino in punti ortogonali allo stesso, con un effetto ottico, secondo noi, apprezzabile.

Finalità (obiettivi)

Soddisfare le richieste di mercato, esulando dalla routine, principalmente:

  • maggior duttilità/flessibilità per il mondo dell’ occhialeria, soprattutto per le aste delle montature con una gamma di colori praticamente infinita
  • lastre di spessore maggiore della normale produzione, quindi oltre i 30 mm, che presentano anche il problema per la colorazione che deve essere omogenea; l’uso di questi manufatti è nel settore dell’edilizia e, soprattutto in questi anni, nel variegato mondo dell’arte;
  • incremento della durezza superficiale e della resistenza al graffio delle lastre per la realizzazione di parabrezza (anche nella nautica), di arredi, sia per interni che da giardino, di oggettistica particolare;
  • maggior resistenza alla fiamma, ad es. per l’arredamento.

Comunque, bisogna fare un’ importante considerazione generale, che conduce ad un risvolto più “green” del ns. progetto, e cioè che l’ attenzione rivolta a indagare sulla composizione dei cascami di PMMA acquistati, non di plastica contenente “plexiglass”, ma “plexiglass” da riutilizzare, si traduce in un sensibile risparmio energetico perché una maggior omogeneità di “pezzame” (costituito essenzialmente da PMMA), richiede temperature di depolimerizzazione più basse di una miscela di “plastica” varia.

Risultati

Grazie al lavoro dei ricercatori associati al progetto ed alla costante collaborazione del Dipartimento di Ingegneria Industriale dell’ Università degli Studi di Padova, si può affermare che le finalità sono state raggiunte.

  • Ricerca bibliografica e reperimento sul mercato di additivi adatti ad aumentare la duttilità. Uno di questi è da considerarsi un bio-plastificante. Sono stati realizzati diversi provini aggiungendo 3 tipologie di chemicals sia al monomero Acrilgraph sia a quello di produzione industriale. Tutti sono stati sottoposti a prove meccaniche (flessione, rottura), misura della durezza (Vicat), determinazione della temperatura di transizione vetrosa. Si è arrivati perfino a produrre una piccola lastra arrotolabile quasi come fosse di carta.
  • Una profonda modifica al processo di polimerizzazione ha permesso la realizzazione di lastre di spessore maggiore di 30 mm e, quando richiesto, la colorazione delle stesse ponendo particolare attenzione al metodo di aggiunta dei pigmenti cromofori. Inoltre, di nuovo, si sottolinea anche una componente “green” in quanto la innovativa metodologia di produzione di lastre di grosso spessore porta ad un minore scarto di produzione.
  • Il PMMA, rispetto al vetro forse il suo maggior concorrente, ha il pregio di una densità che è circa la metà (pesa quindi molto meno), una maggior trasparenza, una ricchezza di colorazioni che ha dell’incredibile (nella storia della ns. attività sono state realizzate quasi 4000 colori diversi !!!). Purtroppo la superficie del PMMA si “graffia” più facilmente del vetro, però la si può ripristinare senza grandi difficoltà. Proprio per questa finalità le ricerche rivolte all’incremento della durezza superficiale ed alla resistenza al graffio, dopo una ricca e approfondita ricerca di letteratura, ad opera dei “nostri” ricercatori (e della consulenza del DII), al reperimento di additivi che, una volta ottenuti, hanno permesso di realizzare diversi provini che sono stati poi testati da noi e dal laboratorio universitario e hanno evidenziato un miglioramento decisamente apprezzabile nella durezza e resistenza al graffio.