Analisi e caratterizzazione di materiali cellulosici per ottimizzazione delle tecnologie di stampaggio per packaging sostenibile

La crescente esigenza di ridurre la dipendenza da materiali di origine fossile e promuovere un’economia circolare rappresenta una sfida cruciale per il settore del packaging. Questa tesi di dottorato, svolta presso il DICAM dell’Università di Bologna in collaborazione con SACMI, si inserisce in tale contesto con l’obiettivo di sviluppare soluzioni a base cellulosica per il rigid packaging in alternativa ai polimeri tradizionali. Il lavoro si articola in tre macro-temi. Il primo riguarda il confronto tra wet e dry compression molding per la produzione di oggetti rigidi bidimensionali, analizzando l’effetto di agenti funzionali quali AKD (sizing agent) e PAE (wet strength agent). I risultati evidenziano come il wet molding produca manufatti meno densi e più porosi, ma favorisca l’efficacia del PAE e una più rapida reazione di sizing, mentre il dry molding garantisce maggiore rigidità. Il secondo tema esplora la correlazione tra caratteristiche dei materiali cellulosici di partenza (lunghezza fibra, lignina, pH, proprietà termiche e superficiali) e proprietà finali degli oggetti stampati in dry molding. È emerso che elevati contenuti di lignina influenzano negativamente la fragilità, mentre l’aggiunta di fibre polimeriche migliora la compattazione e la barriera all’aria. Infine, è stato sviluppato un materiale cellulosico espanso per guarnizioni di tappi, mediante wet-forming e microsfere termo-espandenti. L’ottimizzazione di formulazione e parametri di processo ha evidenziato il ruolo chiave di resilienza, densità e spessore per garantire prestazioni funzionali. Complessivamente, i risultati dimostrano il potenziale della cellulosa come alternativa sostenibile e tecnicamente valida per applicazioni nel packaging rigido.