ID5183/2008 PROGETTO R&S TECMAPLAST nanotecnologie per il recupero di materiali plastici.

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1 DG Industria, Artigianato, Edilizia e Cooperazione SCHEDE TECNICHE INTERVENTI CONCLUSI ATI G.S.G. - G.S.G. Spa Gussago (MI) - POLYSTARS Srl Milano - FPS Srl Gussago (MI) - B.M.B. Spa Brescia ID5183/2008 PROGETTO R&S TECMAPLAST nanotecnologie per il recupero di materiali plastici. AREA MD NUOVI MATERIALI DURATA MESI 28 QUADRO ECONOMICO PREVISIONE INIZIALE ,00 COSTO FINALE ,05 INTERVENTO FINANZIARIO EROGATO ,00 DESCRIZIONE DEL PROGETTO In un contesto particolarmente innovativo che vede coinvolti diversi attori lombardi in una logica multisettoriale (rapporti di filiera tra imprese, servizi alle imprese e università), il progetto TECMAPLAST si è occupato di mettere a punto un processo industriale che consenta di affrontare brillantemente alcune criticità e lacune rilevate lungo la catena del valore della rigenerazione del materiale plastico, ed in particolare del polietilentereftalato (PET) derivante da bottiglie. I promotori di TECMAPLAST hanno perseguito un importante obiettivo tecnologico che consente di ottimizzare l utilizzo del PET rigenerato da bottiglia per la produzione di nuovi materiali nano compositi da utilizzare

2 per la realizzazione di contenitori per liquidi per l igiene e la pulizia della casa. Negli ultimi anni c è stata un enorme sensibilizzazione verso la rigenerazione di ogni tipo di materia plastica, che ha determinato non solo un grande incremento nei volumi di plastica recuperata, ma anche l aumento dei campi di applicazione dei materiali rigenerati, grazie a una ricerca costantemente mirata all ottimizzazione e all implementazione delle tecnologie di recupero. Il settore dei materiali da imballaggio è da sempre considerato come una delle principali fonti di inquinamento ambientale da plastica, a causa della natura usa-e-getta dei contenitori (sacchetti, bottiglie, vaschette per alimenti) ed è quindi particolarmente sensibile alle innovazioni per il miglioramento della rigenerazione degli imballaggi riciclati; tale mercato in Italia è quantificabile in tonn immesse sul mercato nel 2007, delle quali il 28,4% è stato riciclato, superando l obiettivo prefissato del 26% (dati CONAI). Attualmente il 38,8% delle bottiglie in PET viene recuperato, ma la maggior parte del prodotto rigenerato viene utilizzato per la produzione di fibre tessili (fonte: Petcore, Bruxelles, ). L utilizzo del prodotto rigenerato per la produzione di altre bottiglie è fortemente penalizzato dagli attuali limiti tecnologici/produttivi che richiedono l utilizzo di una miscela di materiale riciclato e materiale vergine per l ottenimento di un polimero lavorabile. In particolare in Italia e in Lombardia, il PET recuperato non viene utilizzato per il ciclo bottle to bottle, ma quasi esclusivamente per fibre e fogli. Granuli bottle grade (cioè adatti per lo stampaggio di bottiglie) di qualità elevata derivanti da PET rigenerato sono disponibili solo da rigeneratori esteri; ciò rappresenta una grave lacuna del sistema di rigenerazione lombardo e italiano, non solo per la mancanza di sviluppo tecnologico in questa direzione (che è diventato ancora più grave da quando, recentemente, anche in Italia il PET derivante da bottiglie recuperate può essere utilizzato per produrre bottiglie per uso alimentare in impianti opportunamente certificati), ma anche per la necessità di trasportare i granuli destinati allo stampaggio delle preforme dal luogo di produzione al trasformatore, con incremento di costi e fattori inquinanti dovuti al trasporto (tipicamente su strada). Per affrontare e risolvere brillantemente le lacune ed i problemi appena citati, il progetto ha ideato e sviluppato una tecnologia adatta alla produzione di preforme direttamente dalle scaglie ottenute dalla macinazione delle bottiglie recuperate, con una fase di essiccamento del materiale molto veloce da ottenersi direttamente durante la lavorazione: nella trafila di produzione, sono inoltre stati aggiunti opportuni chain

3 extenders per minimizzare le perdite di proprietà meccaniche durante l estrusione e/o nanocariche minerali che hanno avuto la funzione di migliorare la resistenza del materiale composito a liquidi aggressivi (ad es. soda o candeggina), per ottenere un materiale con proprietà comparabili a quello di partenza. Le bottiglie ottenute non sono state destinate ad usi alimentari ma come contenitori di liquidi per l igiene e la pulizia della casa (ad es. soda, candeggina, acido muriatico). OBIETTIVO E RISULTATO Il progetto Tecmaplast, finanziato dal Bando Metadistretti 2008, ha raggiunto l'obiettivo tecnologico di ottimizzare l'utilizzo del PET rigenerato da bottiglia per la produzione di nuovi materiali nano compositi da utilizzare per la produzione di contenitori per liquidi per l'igiene e la pulizia della casa. Il processo innovativo ha permesso di integrare in un'unica linea/step di lavoro i due step precedenti (essiccazione della scaglia e produzione delle preforme), si è quindi in grado di essicare la scaglia, fonderla e modificarla, dando vita alla preforma, in un'unica macchina che lavora di continuo. È possibile inoltre, durante la fase di fusione, quando il materiale fuso si trova nella vite di plastificazione, effettuare modifiche chimiche e fisiche al materiale. Questo permette di avere una preforma (quindi una futura bottiglia) più resistente agli agenti chimici esterni e di conseguenza più versatile. Grazie al progetto è stato progettato e realizzato il prototipo, costituito da una pressa da 280 tonnellate di forza di chiusura e gruppo di iniezione dotato di pre-plastificazione e filtrazione in continuo. Il prototipo assemblato ed equipaggiato con stampo a 8 cavita per preforme da 29 gr., è stato collaudato dapprima con l utilizzo di granuli di PET vergine e successivamente con l utilizzo in alimentazione di materiale da riciclo: preforme macinate in un primo momento e scaglie in un secondo momento. Utilizzando il PET vergine in granuli si sono avuti problemi di eccessiva carica a causa del sistema progettato e sviluppato per la carica di scaglie di PET che hanno una densità apparente sensibilmente minore rispetto ai granuli. Sono stati quindi necessari degli accorgimenti tecnici per consentire il corretto funzionamento del prototipo con quel tipo di alimentazione; in seguito a tali accorgimenti il prototipo è risultato funzionare ottimamente in modo regolare e continuo. Le preforme ottenute sono state successivamente stirosoffiate per valutare

4 effettivamente il corretto funzionamento del prototipo. Solo provando a produrre bottiglie, infatti, era possibile valutare se le preforme ottenute dal prototipo non presentavano difetti che ne impedissero il reale utilizzo. L impianto di stiro soffiaggio è risultato regolare senza problemi e le bottiglie ottenute sono risultate di ottima fattura. Il collaudo del prototipo è stato a questo punto effettuato con l utilizzo del materiale di riciclo per il quale è stato pensato e realizzato. In questa fase inizialmente è stato usato come materiale di carica un granulato derivante da preforme precedentemente stampate. La minore densità apparente del granulato di scaglie rispetto al granulo vergine ne ha consentito l utilizzo senza i necessari accorgimenti tecnici adottati in precedenza. Successivamente il prototipo è stato collaudato alimentando con scaglie di PET da riciclo. Il sistema di alimentazione è risultato ottimale per la carica di scaglie. Il collaudo è stato completato con l utilizzo anche dell additivo rigenerante sviluppato. I materiali di partenza sono stati usati previo parziale essiccamento o tal quali e sfruttando o non sfruttando il punto di sfogo dell umidità residua appositamente previsto sul prototipo e sono state aggiunte quantità di additivo variabili dallo 0,1 allo 0,5% in peso. In generale, sia le preforme ottenute da preforma macinata sia quelle ottenute da scaglia hanno mostrato un buon aspetto superficiale. Durante il processo di produzione con l utilizzo dell additivo si è osservato un graduale aumento delle pressioni di iniezione all aumentare della % di additivo aggiunto, segno evidente dell effetto rigradante dell additivo sviluppato. Si evidenzia inoltre che per un aggiunta dello 0,5% di additivo a partire dall alimentazione con scaglie, la viscosità del materiale finale era tale che l eccessivo effetto di stiro, durante la fase di iniezione, portava ad una parziale cristallizzazione delle preforme; tale fenomeno non è stato osservato con alimentazione di preforme macinate perché in questo caso il materiale di partenza aveva una viscosità inferiore rispetto alle scaglie e l effetto rigradante, dovuto all additivo, portava, sì, ad un aumento di viscosità del sistema, ma tale da non avere eccessivo effetto stiro anche con carica allo 0,5%. Tale osservazione è un aspetto importante perché l additivo consente, conoscendo la qualità del materiale da riciclo di partenza, di ottimizzare le proprietà del PET rigenerato finale variandone la % di carica. Le preforme ottenute, ad eccezione di quelle parzialmente cristallizzate come detto sopra, sono state utilizzate per la produzione di bottiglie con processo di stirosoffiaggio. Anche in questo caso durante il processo non si sono riscontrati problemi e le bottiglie ottenute sono risultate di buona fattura.

5 I master prodotti sono stati testati in test di simulazione di stampaggio e sono risultati interessanti, anche nell ottica di verificare la possibilità di rigradare materiali a minor impatto ambientale (ad esempio il nylon 11 e il mater-bi) per eventuali ri-lavorazioni degli scarti. Ogni materiale presenta infatti compatibilità, fluidità e temperature di lavorazione diverse che potrebbero essere soddisfatte dallo studio condotto al fine di raggiungere un grado maggiore di eco-compatibilità dei materiali interessati. IMPATTO Il progetto aspira ad aumentare l'utilizzo del PET recuperato per il ciclo bottle to bottle in Lombardia. TECMAPLAST rappresenta un primo passo per realizzare un network in grado di tradurre opportunità di ricerca in prodotti di grande impatto sul mercato facilitando la condivisione e la diffusione di best practices sul territorio lombardo. Il progetto, in particolare, aspira ad essere volano di sviluppo metadistrettuale grazie al rafforzamento dei legami a valle e a monte del sistema e ad una attenta strategia di trasferimento tecnologico con effetto moltiplicatore sugli investimenti materiali ed immateriali in Lombardia. Il progetto creerà nuove professionalità aziendali in grado di coniugare competenze diverse che vanno dalla ingegneria meccanica alle nanotecnologie, passando attraverso un percorso formativo multidisciplinare on the job che seguirà i vari aspetti progettuali. Il processo avrà prerogative in grado di soddisfare molti dei criteri contenuti nel documento BAT, nel Regolamento REACH e nell EU Water Framework Directive. Le aziende saranno in grado di contribuire in modo oggettivo e misurabile alla protezione ambientale non solo perché il progetto stesso ambisce a rendere maggiormente efficiente il processo di riciclo, ma anche per la riduzione degli oneri per la collettività derivanti dall impatto della nuova tecnologia sul trasporto merci.