Research | Projects

FILM MULTISTRATO NANOCOMPOSITI A BASE DI PLA PER L'IMBALLAGGIO ALIMENTARE

La ricerca si articolerà attraverso lo sviluppo di due diverse fasi. La prima fase riguarderà l’individuazione dei materiali più idonei e la definizione della composizione ottimale per la preparazione di sistemi nanostrutturati a base di acido polilattico (PLA) da utilizzare come strato interno della struttura multistrato. Lo studio sarà condotto utilizzando silicati modificati commerciali e almeno due diverse tipologie di PLA con differente contenuto racemico e quindi diversa cristallizzabilità, di comune utilizzo nel settore del packaging. La seconda fase riguarderà lo sviluppo e l’analisi prestazionale di film coestrusi multistrato, costituiti da uno strato interno di PLA nanocomposito inglobato fra strati esterni di PLA puro, idonei al contatto con prodotti alimentari. In particolare, si prevede di realizzare almeno 5 tipologie di film caratterizzate da diversa composizione, disposizione e spessore relativo degli strati, al fine di valutare l’effetto del layout del sistema sulle sue proprietà finali.Gli obiettivi della ricerca verranno perseguiti attraverso lo svolgimento delle seguenti attività:1.Formulazione e realizzazione di un sistema nanostrutturato a base di PLA.In questa prima fase verrà definita la formulazione della struttura nanocomposita (tipo di polimero, tipo e quantità di silicato modificato, ecc.) da utilizzare per il prosieguo della ricerca e verranno preparati dei sistemi ibridi a diverso contenuto di silicato mediante la tecnica del melt compounding. Nell'ottica di ottimizzare la morfologia dei nanocompositi ottenuti, in termini di grado di dispersione e di esfoliazione del silicato, orientazione delle lamelle di silicato, cristallinità della matrice polimerica, verranno sperimentate diverse condizioni di processo (es. temperature e velocità di estrusione, shear, ecc). 2.Analisi delle relazioni tra comportamento in flusso, struttura e lavorabilità del sistema nanocomposito attraverso l'esecuzione di una approfondita caratterizzazione reologica.Per analizzare le relazioni tra comportamento in flusso e struttura interna del materiale, il sistema nanocomposito verrà sottoposto a caratterizzazione reologica sia a basse che ad alte velocità di deformzione, mediante l’utilizzo di un reometro rotazionale e di un reometro a capillare. Inoltre, per valutare la lavorabilità del materiale nel processo di filmatura in bolla, verrà analizzato il comportamento reologico in flusso estensionale a basse velocità di deformazione, che caratterizza in particolare la fase di formazione della bolla. Le misure saranno effettuate sia in transitorio che in condizioni isoterme, mediante un reometro elongazionale SER.3.Ottimizzazione del processo di filmatura e realizzazione di lotti prototipali di filmNella terza fase della ricerca verrà effettuata la produzione dei film multistrato in PLA, nanostrutturati e biodegradabili, coestrusi mediante il processo di filmatura in bolla. In particolare, si prevede di realizzare almeno 5 tipologie di film con diverso layout (composizione, disposizione e spessore relativo degli strati). A tal proposito la problematica aperta è fondamentalmente di tipo tecnologico e consiste nell’individuazione delle condizioni di processo più idonee ad ottenere una morfologia controllata, alla quale corrispondano specifiche proprietà meccaniche, di barriera e di saldabilità, al fine di ottimizzare le prestazioni del manufatto in funzione delle applicazioni previste.4.Caratterizzazione dei film multistrato prodottiI manufatti-prototipo ottenuti nell’ambito della ricerca verranno caratterizzati per determinarne alcune proprietà di particolare interesse per il settore del packaging, ossia le prestazioni meccaniche, le proprietà barriera all’ossigeno e al valor d’acqua e la saldabilità. I risultati saranno interpretati in funzione del layout della struttura e potranno consentire di selezionare specifiche combinazioni di strati in relazione agli incrementi prestazionali richiesti.