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PROGETTAZIONE E MODELLAZIONE DI STRUTTURE MULTISTRATO ECO-SOSTENIBILI PER L'IMBALLAGGIO ALIMENTARE

Nell’ambito di questo progetto saranno sviluppati e caratterizzati diverse tipologie di film multistrato flessibili, innovativi ed ecocompatibili, attraverso l’utilizzo di matrici biodegradabili e compostabili, materiali riciclati e/o additivati con opportuni nanofiller e fasi attive, al fine di garantire qualità e sicurezza alimentare dei prodotti da confezionare e, al contempo, ridurre l’impatto ambientale degli imballaggi.La progettazione e la produzione di matrici polimeriche funzionalizzate con materiali attivi e/o nanoparticelle, necessita di un’accurata caratterizzazione termica, reologica e morfologica dei materiali di partenza, al fine di verificarne la processabilità e determinare le condizioni di processo ottimali.In particolare, saranno effettuate misure termiche dei campioni selezionati (matrici polimeriche biodegradabili e non, assorbitori di ossigeno, nanoparticelle) con l’ausilio di un calorimetro a scansione differenziale (DSC), volte alla determinazione delle temperature caratteristiche dei materiali nonché del grado di cristallinità. Inoltre, prove di stabilità termica saranno realizzate mediante misure termogravimetriche. L'analisi reologica, fondamentale per studiare il comportamento in flusso dei materiali polimerici allo scopo di ottimizzare le condizioni di processo per la produzione di manufatti,sarà condotta sia in regime dinamico che in regime stazionario attraverso l' utilizzo di un reometro rotazionale e di un reometro a capillare.Le miscele tra le resine e gli additivi (fasi attive e/o nanofiller) selezionati saranno preparate attraverso la tecnica di miscelazione da fuso (melt compounding). Il processo di melt compounding consente di realizzare nuovi materiali, le cui proprietà dipenderanno dalla natura fisica e chimica dei componenti e dalla capacità del sistema miscelante di realizzare la migliore dispersione dei vari modificanti nella matrice polimerica. In tale progetto si utilizzerà un estrusore bivite modulare per cui è possibile modificare i profili delle viti ed il profilo di temperatura nelle varie zone, con l’obiettivo di ottenere la migliore dispersione delle fasi attive e/o delle nanoparticelle all'interno della matrice polimerica. La compatibilità chimico-fisica e il grado di dispersione degli additivi nelle matrici polimeriche selezionate, sarà valutata mediante analisi morfologiche e strutturali (SEM, AFM e microscopia ottica).Le miscele saranno utilizzate per la realizzazione di prototipi di film multistrato, trasparenti, attivi, multi funzionali, ottenuti mediante coestrusione per filmatura cast o in bolla utilizzando impianti pilota su scala da laboratorio. Le strutture multistrato coestruse saranno progettate prevedendo l’utilizzo di diversi materiali ed, in particolare, materiali di riciclo con effetti positivi sia sulla eco-compatibilità finale dei manufatti, sia sul loro costo di produzione. Durante questa fase è prevista la caratterizzazione fisico-meccanica, ottica, morfologica, e delle proprietà barriera dei manufatti, nonché la valutazione della loro idoneità al contatto alimentare secondo le normative vigenti. In particolare, per verificare la capacità di assorbimento ed i tempi di esaurimento delle fasi attive selezionate verranno condotte delle misure di assorbimento di O2 in continuo basati sulla tecnica di quenching dinamico di luminescenza.