SCHEDE TECNICHE INTERVENTI CONCLUSI ATI ARIOLI Spa Gerenzano VA STAZIONE SPERIMENTALE DELLA SETA DI COMO UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI MILANO BICOCCA (Dipartimento di Fisica) ID75/2003 PROGETTO R&S Trattamento al plasma di materiali tessili: sviluppo di un processo e di un impianto per il trattamento al plasma di materiali tessili AREA MD MODA DURATA 26 MESI QUADRO ECONOMICO PREVISIONE INIZIALE... 1.504.560,00 COSTO FINALE......... 1.520.052,66 INTERVENTO FINANZIARIO EROGATO...... 918.612,00 DESCRIZIONE Il progetto ha sviluppato lo studio e realizzazione di un prototipo industriale per il trattamento al plasma di materiali tessili, al fine di migliorare le caratteristiche del tessuto, conferendo nuove proprietà finali. Con la tecnologia PLASMA vengono prodotti radicali, specie chimiche attive e varie specie cariche con le quali è possibile realizzare processi di modifica superficiale non convenzionali. Le modifiche superficiali avvengono pertanto grazie alla notevole reattività del plasma e all innescarsi di processi di tipo fisico (bombardamento della superficie), e di tipo chimico (reazioni con radicali).
I processi riguardano reazioni di inserzione di atomi o di interi gruppi chimici (grafting), generazione di radicali liberi sulla superficie (attivazione), deposizione di polimeri formati in fase gassosa sotto forma di strati sottili aderenti alla superficie (film deposition) oppure ablazione superficiale del materiale (etching). il prototipo in mostra all'esposizione internazionale ITMA 2007 di Monaco (D) Le modifiche apportate sulla superficie avvengono sulla scala nanometrica (10-9 m) e quindi i trattamenti a plasma possono essere ricompresi nella categoria delle nanotecnologie. Il prototipo realizzato si basa su scariche di tipo DBD (dielectric barrier discharge) e conserva tutti i vantaggi di una tecnologia a plasma. Sono processi a secco che non richiedono solventi o prodotti chimici dannosi per l ambiente. La macchina opera a pressione atmosferica con aria o gas inerti e varie miscele di gas e produce plasmi tra due o più elettrodi tra i quali viene fatto scorrere il tessuto. E' quindi possibile utilizzare la macchina in continuo. Ciò costituisce una vera novità a livello mondiale nel settore meccano-tessile, in quanto ad oggi i macchinari per processi plasma su
tessuti lavorano in discontinuo (sistemi roll-to-roll ). Si evitano conseguentemente tutti gli svantaggi dovuti all allestimento di impianti da vuoto. E' possibile realizzare processi a diverse velocità (1-60 m/min) e di sperimentare diverse condizioni di lavoro (fronte/retro). Il know-how acquisito è oggetto di protezione tramite brevetto, in fase di omologazione. 3D modeling OBIETTIVI e RISULTATI - Rispondendo agli input dei processi di modernizzazione, il progetto, portato a compimento grazie al coinvolgimento di tutti i soggetti partecipanti, garantirà ricadute nella filiera meta-distrettuale in termini di innovazione di processo e di prodotto, contribuendo fortemente al mantenimento e al miglioramento in Lombardia delle posizioni di eccellenza occupate dai settori della nobilitazione tessile e della produzione di macchine tessili per il finissaggio.
Il progetto, pertanto, si è inserito in un processo di consolidamento di un area di eccellenza produttiva con un elevato potenziale tecnologico in cui il settore tessile-moda occupa un ruolo molto importante e strategico. In particolare, la nobilitazione tessile costituisce uno dei punti di maggior forza e il progetto si è prefissato di incrementarne i livelli produttivi e occupazionali. Attraverso l uso della tecnologia al plasma a pressione atmosferica, il progetto ha sperimentato: - un processo per il pretrattamento di tessuti, di varia natura e costruzione, in grado di migliorare sensibilmente la tingibilità e la stampabilità dei materiali trattati e/o di consentire, a parità di risultati finali, condizioni operative di tintura più blande con conseguente riduzione dei costi, dell impatto ambientale, minor danneggiamento delle fibre (fattore particolarmente rilevante nel caso delle fibre naturali) e qualità del prodotto finale; - un processo per il trattamento di tessuti, di varia natura e costruzione, in grado di conferire ai materiali trattati proprietà idrorepellenti pienamente conformi alle normative igienico-sanitarie vigenti, a basso impatto ambientale e meglio resistenti all usura e alla manutenzione tessile di quanto possano garantire i prodotti attualmente in uso. scarica elettrica nella zona plasma elettrodo e rullo di scarica
Tali risultati aprono la strada alla diffusione dei processi di trattamenti al plasma con i conseguenti vantaggi strategici: - la possibilità di sfruttare pienamente la versatilità dei trattamenti al plasma, grazie all offerta di una macchina operante a pressione atmosferica, adattabile a processi in continuo e quindi inseribile direttamente in linea, affidabile e che abbia dimostrato operativamente la possibilità di conseguire risultati industriali concreti; - la completa ecocompatibilità di trattamenti al plasma, che porrà le aziende di nobilitazione tessile, processo nel quale attualmente si concentra il massimo impatto ambientale di tutta la filiera tessile, in condizione di affrontare con facilità i crescenti obblighi di tipo ambientali imposti dalle autorità nazionale ed europee, riducendo i consumi di acqua, di energia e di reagenti chimici, nonché i costi connessi per il trattamento dei reflui; - la riduzione dei tempi di produzione, grazie alla intrinseca rapidità dei trattamenti al plasma, che permette di formulare gli ordini di vendita in stretto rapporto con le esigenze del consumatore finale. L obiettivo del progetto è stato quello di ottenere dei prodotti che dal punto di vista tecnico, scientifico e qualitativo possano essere industrializzati, trasferendo i risultati della sperimentazione a livello produttivo. In tale senso, vi sono già stati positivi riscontri da parte di diverse aziende di produzione tessile interessate ai risultati e agli sviluppi del progetto. angolo di contatto per poliestere non-trattato e trattato al plasma
il tessuto visto al SEM DIFFUSIONE DEI RISULTATI - diverse sono state le iniziative intraprese al fine di diffondere i risultati del progetto: - poster di presentazione Tecnologia a Plasma atmosferico: realtà per il settore tessile, esposto al VI corso di Chimica Tessile e Coloristica, Alba 2007 organizzato dalla Associazione Chimica Tessile e Coloristica (AICTC); - articolo Tecnologia a Plasma atmosferico: realtà per il settore tessile, pubblicato sulla rivista La Seta, n 1 2007; - il prototipo è stato presentato alla fiera ITMA (International exhibition of textile machinery), Monaco 13-20 settembre 2007; - il progetto è stato illustrato in occasione della manifestazione NanoForum, micro e nanotecnologie: dove ricerca e impresa si incontrano, Politecnico di Milano, sede Bovisa, 18-19 settembre 2007; - il prototipo è stato presentato a Milanounica, Polo fieristico FieraMilanoCity, 11-14 settembre 2007; - poster di presentazione esposto a Bergamo Scienza, V edizione, 1-21 ottobre 2007 (www.bergamoscienza.it).
IMPATTO - L'interesse dimostrato da parte di numerose aziende e la richiesta da parte di diversi clienti Arioli hanno confermato il sempre maggiore interesse per la ricerca e sviluppo. Infatti, la costruzione del prototipo per trattamenti al plasma rappresenta la continua evoluzione tecnologica non solo per chi costruisce macchinari tessili, ma anche per aziende che producono e nobilitano il tessuto. La richiesta e l'offerta di tessili tecnici ha aperto in questi ultimi anni nuove frontiere, andando a migliorare le performance di tessuti nell'ambito tecnico, sportivo e medicale. Inoltre, il risparmio energetico che si prospetta grazie all'utilizzo di tecnologie a plasma desta interesse anche in aziende non prettamente rivolte al tessile tecnico. Molte aziende interessate alla macchina hanno fornito campioni di tessuto da testare, con diversi obiettivi da raggiungere. Tra queste, la maggior parte è interessata a trattamenti a plasma per aumentare l'idrofilia e la tingibilità.