Dovunque provengano, da alberi, piante di cotone, lino, persino da alghe, i filler e le fibre naturali stanno facendo irruzione nel mondo del compounding delle materie plastiche. Se il maggior driver è senza alcun dubbio il tendere al miglioramento delle condizioni ambientali, questi prodotti offrono anche altri benefici.
Parecchie industrie della carta e della pasta di cellulosa stanno entrando nel settore delle materie plastiche o dei biocompositi rinforzati con fibre naturali. Dove accade tutto ciò? Nel nord del mondo, ovviamente.
In Svezia ad esempio, la STORA ENSO sta investendo 12 milioni di Euro in una nuova linea di produzione per fibre derivate dal legno che produrrà biocompositi granulati.
In Finlandia il gruppo METSÄ sta costruendo una delle più grosse bioraffinerie lignocellulosiche d’Europa e collaborerà con la società ELASTOPOLI, che ha già sviluppato una tecnologia di miscelazione umida per ottenere un mix omogeneo di nanocellulosa, utilizzabile come rinforzo in vari polimeri. Lo scopo della collaborazione è quello di sviluppare tecnologie produttive di fibre naturali più avanzate e più rispettose dell’ambiente. Elastopoli, con la società AQVACOMP che anche li commercializza, da anni produce dei biocompositi rinforzati con fibre di cellulosa che sono utilizzati, tra l’altro, per produrre parti di strumenti musicali. Ora le due aziende stanno collaborando con industrie dell’auto e dell’elettronica di consumo alla ricerca di soluzioni di riduzione del peso che offrano anche buone proprietà acustiche e tattili. Durante il processo di produzione delle fibre cellulosiche di rinforzo si possono controllare con alta precisione la dimensione e la forma; la ripetibilità e l’accuratezza del processo offrono anche la possibilità di simulare lo stampaggio ad iniezione dei compound utilizzando software di simulazione standard, cosa non facilmente fattibile con i compound con cariche o fibre naturali. Il processo è una specie di ibrido tra la tecnologia di produzione della carta ed il compounding reattivo, che permette di ottenere dei compositi termoplastici rinforzati con fibre cellulosiche che possono competere, in termini di performance, con compound con fibra vetro e superare i compound con cariche minerali, con il vantaggio di possedere un peso inferiore. La caratteristica più importante di questi materiali con fibre naturali è la capacità di rinforzo lungo le tre dimensioni, al contrario delle fibre sintetiche che sono fortemente orientate lungo la direzione del flusso.
Dalla parte opposta dell’Atlantico, ma sempre a nord, la canadese PERFORMANCE BioFilaments è focalizzata alla diffusione commerciale di una tecnologia, proprietà intellettuale della FPInnovation, per la produzione di filamenti di cellulosa modificati. Al momento la produzione è su piccola scala ma si prevede di raggiungere le 20 tonnellate al giorno nel 2018. I filamenti sono lunghi mediamente 100-500 µm con un diametro compreso tra 80 e 300 nm, per un rapporto di forma variabile da 800 a 1200 ed un’area superficiale di circa 80 m2/g. Co-proprietaria della Performance BioFilaments è una società che produce fibre di cellulosa che sono lunghe 2-3 mm ed hanno un diametro di 30-50 µm, con un rapporto di forma tra 50 e 100 ed un’area superficiale di circa 3 m2/g. Sono stati confrontati i seguenti compound:
- P, PP 20% di fibra di cellulosa; PP 18% fibra di cellulosa + 2% filamento di cellulosa, PP 20% talco, PP 20% fibra vetro;
- PA. PA 20% di fibra di cellulosa; PA 18% fibra di cellulosa + 2% filamento di cellulosa, PA 20% talco, PA 20% fibra vetro;
Alcuni risultati sono mostrati nei seguenti grafici (NB: per la prova HDT la fonte non riporta le condizioni).
Fonte: Performance BioFilaments
Sullo stesso terreno si sta muovendo anche la società SAPPI, una “global company” con interessi nella cellulosa e nella bioraffinazione. Ha da poco avviato un impianto pilota per la produzione di nanofibrille di cellulosa a basso costo che potranno essere modificate per applicazioni sia idrofobiche che idrofile. Potranno essere utilizzate per compound plastici dove forza e leggerezza saranno un plus, oltre ad essere impiegate in applicazioni food, farmaceutiche o come modificanti di reologia.
SYMBIO start-up derivata da Sappi, sta studiando l’uso della cellulosa come rinforzo nelle materie plastiche ed ha messo a punto delle formulazioni in PP, le cui proprietà sono riportate in tabella seguente:
ELIX POLYMER ha sviluppato una gamma di ABS rinforzati fibra di legno grazie alla fibra Woodforce di SONAE ARAUCO. Secondo Elix i suoi compound hanno un’ottima fluidità, riempiono bene e velocemente anche in manufatti a pareti sottili ed i livelli di degradazione della fibra sono molto bassi. Sembra che questi compound ABS/fibre naturali abbiano suscitato grande interesse specialmente nel settore auto (molti test sono in corso sia presso TIER ONE che istituti indipendenti), dove il PP, fino ad ora, era il polimero con rinforzo naturale più utilizzato. Le applicazioni target includono parti interne sia semi strutturali (in sostituzione di ABS/FV) che a vista dove si possono aprire nuove prospettive di design con differenti texture.
Sempre nel settore auto, il processo Nafilite, con il quale è prodotta la struttura interna del pannello strumenti dell’Alfa Romeo Giulia, permette di ottenere una riduzione in peso del 30% rispetto alla tecnologia di stampaggio standard ora utilizzata grazie alla sua tecnologia di “foaming”, che unita all’utilizzo di compund con fibre naturali e riciclabili, permette una riduzione, sempre del 30%, anche dell’impatto sull’ambiente.
Dagli scarti del mais arriva il biofiller Bylox di GENAREX che, secondo quanto afferma il produttore, può essere utilizzato in molti sistemi polimerici perché è uno dei più “adattabili”, sostenibili ed economici del mercato. La forma sferoidale delle sue particelle conferisce isotropia ai manufatti nei quali è utilizzato. Può essere usato da solo o come parte di una miscela di cariche e può servire a diminuire il costo di polimeri come PBS, PBAT, PLA ecc.
Algix, che fantasia n.d.r., produce materiali che contengono prodotti che derivano dalle alghe essiccate e macinate i quali viengono utilizzato in polimeri biodegradabili e non come PLA, PBAT, PP, EVA, HIPS. Le alghe quindi si possono trovare nei brand Algix: Algix 3D per la stampa 3D e Bloom Foam che pare sia il primo espanso al mondo derivato da piante e non dal petrolio.
Fonte: compounding world marzo 2017 pagg. 27-40 (compresa tanta pubblicità)
