Analisi dell'influenza dei parametri di processo sui difetti superficiali che emergono nello stampaggio di polipropilene di post-consumo

La presente attività di ricerca si focalizza sull'analisi dell'influenza dei parametri di processo sui difetti superficiali che emergono nello stampaggio a iniezione di polipropilene riciclato. L'obiettivo primario è identificare e comprendere i legami tra specifici parametri di processo e le caratteristiche estetiche dei manufatti, come il colore e la presenza di difetti superficiali noti come “sfiammature” o “silver streaks”, al fine di proporre metodologie per migliorare la qualità dei prodotti realizzati con materiali riciclati. La ricerca è stata condotta in collaborazione con Sirmax, un'azienda produttrice di compound polimerici, che ha fornito il polipropilene 100% riciclato NewPlenTM X200RC utilizzato per l’attività. Questo materiale, ottenuto dal recupero della plastica di post-consumo, è stato scelto per le sue proprietà di sostenibilità e per le sfide specifiche che presenta in termini di qualità superficiale e presenza di impurità. Lo studio ha esaminato diversi parametri di processo, inclusi la temperatura di fusione, la velocità di riempimento, e l'applicazione della gas counter pressure (GCP). Particolare attenzione è stata dedicata alla comprensione di come queste variabili influenzino la formazione di silver streaks. Questi difetti sono caratterizzati dalla presenza di segni biancastri sulla superficie dei manufatti, causati dalla formazione di bolle di gas conseguente alla degradazione di sostanze contaminanti presenti nel materiale riciclato. Gli esperimenti hanno dimostrato che ad un aumento della temperatura di fusione e del tempo di residenza a tale temperatura corrisponda un peggioramento della qualità estetica dei manufatti, riscontrato in termini di ingiallimento del materiale e comparsa di difetti superficiali. Al contrario, l’aumento della velocità di riempimento ha mostrato effetti positivi, riducendo la formazione di difetti. Un aspetto innovativo di questa ricerca è lo studio dell'effetto dello shear rate, ovvero la velocità di deformazione del materiale durante il processo di stampaggio. 3 Gli esperimenti hanno provato che un elevato shear rate applicato solo nella fase iniziale del riempimento possa ridurre la viscosità del materiale in modo prolungato, permettendo di stampare a temperature ridotte senza incorrere in problemi di riempimento. In aggiunta, l'implementazione della gas counter pressure (GCP), sia passiva che attiva, è stata esplorata come soluzione per ridurre i difetti superficiali. La GCP passiva, ottenuta sigillando la cavità dello stampo per aumentare gradualmente la pressione dell'aria durante il riempimento, è stata in grado di ridurre i difetti, impedendo la formazione e l'espansione delle bolle di gas. La GCP attiva, che prevede l'introduzione di gas a pressione controllata durante l'intero processo di riempimento, ha ulteriormente migliorato i risultati, eliminando completamente i difetti superficiali e garantendo una qualità superiore del manufatto. La modellazione del fenomeno di formazione delle silver streaks ha fornito una comprensione approfondita dei meccanismi alla base della comparsa di questi difetti. È stato dimostrato come l’ottimizzazione della velocità di riempimento possa migliorare significativamente la qualità superficiale dei prodotti. I risultati di questa ricerca hanno implicazioni pratiche rilevanti per l'industria della plastica riciclata. L'adozione di processi di stampaggio ottimizzati, basati sulle conclusioni di questo studio, può promuovere l'uso del polipropilene riciclato in applicazioni commerciali e industriali di alto valore, riducendo al contempo l'impatto ambientale e sostenendo l'economia circolare. Questa ricerca contribuisce inoltre alla letteratura esistente sui polimeri riciclati, offrendo nuove prospettive e soluzioni pratiche per affrontare le sfide associate alla qualità dei materiali riciclati, nonché interessanti spunti per futuri sviluppi in questo ambito di ricerca.