Nell’industria dei beni di consumo, l’abbigliamento e le attrezzature per lo sport e il tempo libero rappresentano un terreno congeniale per sperimentare materiali innovativi. L’attività fisica e l’immersione nella natura sono percepiti dalla maggior parte delle persone come momenti preziosi per mantenersi in buona forma, ritrovare un’intimità con il proprio corpo e con l’ambiente, liberare energie compresse dalla quotidianità, sperimentare l’avventura. Nella scelta di capi e accessori per l’outdoor i consumatori sono particolarmente attenti alle prestazioni, al comfort, alla sostenibilità e alla qualità in ogni suo risvolto perché, nel soddisfare un desiderio, nessuno è incline a scendere a compressi.
Nella natura, con la natura
Per gli amanti dello sport all’aria aperta la comunione con la natura si misura anche con un orologio. La gamma Pro Trek di Casio è dedicata all’outdoor: grazie a un triplo sensore funziona da bussola, da barometro-altimetro e da termometro, e integra anche la radio Multi-Band 6 che capta le frequenze di sei stazioni sparse in tutto il mondo. Un po’ Indiana Jones, un po’ James Bond, chi lo indossa può sfoggiare anche la propria sensibilità al tema ambientale: il modello PRW-61 si ricarica con l’energia solare e impiega per la cassa, il cinturino e il fondello un biopolimero ottenuto dai semi di ricino e dal mais, il cui grado specifico è tenuto in stretto riserbo.
Prestazioni dagli scarti
I cosiddetti sottoprodotti dell’industria agroalimentare, ricchi di carboidrati, ottenuti da cereali, canna e barbabietola da zucchero, costituiscono fino al 90% (secondo la norma ASTM D 6866, che calcola il contenuto biobased di un materiale usando la datazione al carbonio 14) degli elastomeri termoplastici Dryflex Green, proposti da Hexpol TPE in un range di durezze da 5 Shore A a 60 Shore D. Per realizzare i tappetini da yoga di Yoloha, il produttore svedese ha messo a punto una formulazione personalizzata con contenuto biobased del 55%. Il materiale si caratterizza per un elevato melt strength (la capacità di un polimero di auto sostenersi nello stato fuso) e la planarità, ottimale per la produzione di espansi con struttura cellulare uniforme: coniuga prestazioni ammortizzanti e leggerezza in articoli come tappeti, abbigliamento protettivo e sedute. «Alla ricerca di un materiale adatto, ho provato diversi espansi disponibili in commercio, dalla gomma naturale all’EVA, al poliuretano e altri ancora» spiega Chris Willey, fondatore di Yoloha. «Il TPE fornisce la miglior combinazione di sostegno, peso e durata. Una volta individuato il materiale, ho cercato un produttore orientato alla sostenibilità, e la collaborazione con Hexpol è stata decisamente positiva, dal momento che ha sviluppato un grado su misura per la nostra applicazione».
Sottoprodotti dell’industria agroalimentare sono impiegati anche per il sistema poliuretanico Daltoped S di Hunstman, frutto di una collaborazione con il team Advanced Concepts di Keen. Le sneaker F2F (Field to Foot, che significa, letteralmente, “dalla terra al piede”) prendono questo nome programmatico dal contenuto biobased del materiale impiegato per le suole, variabile dal 35% al 51%. È un poliuretano green, che soddisfa efficacemente le esigenze dell’applicazione: elasticità, rimbalzo, resistenza all’idrolisi, comfort e durata. Il progetto, che ha preso avvio all’inizio del 2021, ha visto la commercializzazione con successo di una serie limitata nel settembre 2021 e il lancio del prodotto a livello globale è previsto per il prossimo agosto. «L’impiego di sottoprodotti del comparto agroalimentare rappresenta un passo importante verso la trasformazione della supply chain nell’industria della calzatura» osserva Dave Burge, che ha fornito consulenza alle due aziende in qualità di esperto nella tecnologia del poliuretano. «Le F2F riducono l’impiego di materie prime fossili eliminando al contempo l’impiego di solventi chimici, e questo è un primo passo verso un’impronta più “leggera” sul Pianeta» conclude.
Elasticità senza limiti
«Volevamo portare innovazione nel settore delle calzature da lavoro, fornendo, oltre alla sicurezza, comfort e sostegno ottimale ai piedi e, perché no, un tocco fashion che rifletta lo stile personale di chi le indossa» spiegano Lothar Merk e Magnus Kirschstein, responsabile di prodotto e capo del marketing del marchio BIG. «Perché i lavoratori di una fabbrica sono atleti in costante allenamento, che camminano per chilometri, restano in piedi tutto il giorno, si arrampicano sugli scaffali». Con quest’idea in testa per le calzature della gamma Runnex, l’azienda si messa alla ricerca di un materiale espanso ammortizzante, con prestazioni efficaci di rebound. La scelta è caduta sul PEBA, un materiale elastico, con buona memoria di forma, il cui utilizzo è consolidato per produrre solette, guaine di scarponi da sci, inserti per il tallone. Nel portfolio di Evonik questo elastomero – che dà il nome alla gamma Vestamid – è valorizzato anche in formulazioni espanse, resistenti e leggere, che sfruttano la resilienza delle componenti polietere nella catena polimerica. Un grado di questa linea è stato utilizzato per realizzare l’inserto activeBumper delle scarpe Runnex: caratterizzato da un rebound del 73%, pesa la metà di un TPU espanso, regalando una calzata di tutto comfort. Colori, forme e texture di questa gamma di scarpe di sicurezza le rendono accattivanti come sneaker.
Le prestazioni delle calzature possono essere amplificate dal suolo. Un buon candidato per realizzare superfici elastiche e con prestazioni ammortizzanti che proteggono atleti di tutte le età è il poliuretano termoplastico espanso. L’E-TPU Infinergy di BASF garantisce un ciclo produttivo senza scarti, poiché può essere recuperato e riutilizzato senza rilasciare sostanze pericolose: in proposito è certificato da Oeko-Tex. In collaborazione con Sport Group, che opera nel settore delle piste per atletica e dei campi da gioco in erba sintetica, il colosso tedesco fornirà il materiale per la pavimentazione di percorsi per il running, centri sportivi, spazi di ricreazione all’aperto per i più piccoli.
Comfort durante la fatica
Estetica e prestazioni heavy duty sono richieste agli elastomeri dedicati alle attrezzature da palestra. Correre su un tapis roulant, tonificare i muscoli con una stazione di allenamento pesi, saltare la corda, pedalare su una cyclette sono esercizi intensi che mettono alla prova l’utilizzatore quanto gli strumenti con cui si confronta. Indispensabili materiali di interfaccia tra le parti meccaniche e di supporto del corpo negli attrezzi ginnici, i TPE offrono resistenza chimica, ai graffi e alle abrasioni, una tattilità vellutata, colorabilità in tinte energetiche e piacevoli. Le famiglie di compound VS/AD/HM di Kraiburg TPE aderiscono solidamente a substrati in poliammide 6 e 12, analogamente ad altri termoplastici polari come il policarbonato, l’ABS, l’ASA e il SAN. Sono adatti per realizzare impugnature e maniglie, rotelle, rivestimenti soffici per biciclette, pulsanti e altro.
A metà tra l’abbigliamento sportivo e l’attrezzatura tecnica, i giubbetti e i gilet zavorrati hanno acquisito ampia diffusione a supporto delle attività di allenamento, body building e nella ginnastica callistenica, una pratica di fitness mirata a migliorare forza, flessibilità, equilibrio, e a incrementare la massa muscolare: le prestazioni sono misurate con dispositivi elettronici integrati. A queste applicazioni Kraiburg ha dedicato i compound serie EC, così denominati per la capacità di resistere al passaggio dell’elettricità: alla resistività abbinano finiture soffici, non appiccicose, che garantiscono comfort e vestibilità all’atleta, la sicurezza di una formulazione priva di alogeni e la buona adesione al polipropilene.
Pantaloni “pneumatici”
Circa la metà dei capi di abbigliamento sportivo della collezione estiva 2022 di Vaude sono prodotti con materiale riciclato. Ma l’origine del tessuto impiegato per confezionare i pantaloni stretch della gamma Farley è ancora più speciale: la poliammide è ottenuta tramite riciclo chimico di pneumatici usati. L’olio di pirolisi ricavato da BASF è immesso nel ciclo produttivo del filato in un processo certificato con il metodo del bilancio di massa, realizzando un taglio del 60% delle emissioni di anidride carbonica. I pantaloni da arrampicata sono costituiti per l’89% da poliammide riciclata e l’11% di elastan (fibra sintetica a base di poliuretano): un tessuto che si asciuga rapidamente, idrorepellente, resistente alle macchie, che protegge dall’azione degli UV e da una leggera pioggia grazie al trattamento impermeabilizzante Eco Finish, che non contiene PFC (perfluorocarburi).
Volare sull’acqua
Nel mondo dello sport si sono ormai consolidate le applicazioni che coinvolgono i compositi, ai quali è particolarmente congeniale un elemento naturale: l’acqua. Per promuovere un materiale e/o una tecnologia costruttiva, la realizzazione di una barca a vela è allo stesso tempo una sfida tecnica e una dimostrazione di affidabilità con risonanza mediatica. Arkema vi è ricorsa per esibire le avanzate prestazioni della resina termoplastica liquida Elium, virtuosamente riciclabile.
Ben collaudata in applicazioni tra le più impegnative nell’ambito dei compositi – serbatoi per l’idrogeno, pale di turbine eoliche, barre per armature da calcestruzzo… – la resina è particolarmente adatta anche al settore nautico, nella produzione di parti di grandi dimensioni per infusione, grazie alla buona lavorabilità. La viscosità e la reazione esotermica sono ridotte. «Polimerizza a temperatura ambiente e indurisce molto rapidamente, diversamente dai termoindurenti come le resine epossidiche che richiedono lavorazioni più costose perché devono essere riscaldate e solidificate» spiega Guillaume Clédat, Business Development Director presso l’azienda. «Inoltre, non contiene sali di cobalto, normalmente utilizzati come catalizzatori per innescare la polimerizzazione ma classificati come cancerogeni, né stirene, anch’esso pericoloso per la salute umana».
Il team Lalou Multi ha utilizzato la resina nell’imbarcazione per traversata atlantica Arkema 3, con scafo lungo 6,50 metri, e per il multiscafo multi50 (lungo 15,24 metri) Arkema 4. L’ha scelta anche Northern Light Composites, produttore di barche a vela riciclabili al 90% in cui lo scafo, il ponte e le strutture sono prodotte con fibre naturali e fibre di carbonio riciclato. «Le flotte da racing e gli yacht sono normalmente realizzati con un mix non riciclabile di pannelli in resina termoindurente e fibre di vetro» sottolineano Fabio Bignolini e Andrea Paduano, fondatori della start up di Monfalcone. «Siamo i primi a proporre al mercato imbarcazioni sostenibili come Ecoprimus, un piccolo dinghy per bambini, che sarà commercializzato nel mese di maggio, ed Ecoracer 769, uno sport yacht da 9 metri per regate. Puntiamo al mass market: la sfida è convincere i potenziali clienti che i materiali a basso impatto ambientale garantiscono le stesse prestazioni di resistenza, rigidità, durata… dei prodotti utilizzati finora. Le prove in regata, con skipper professionisti, ci permettono di dimostrare la qualità delle nostre scelte».
Brunswick Corporation e Boston Whaler, invece, impiegheranno il termoplastico liquido di Arkema per produrre tutte le parti in composito e l’anima delle strutture sandwich, assemblate con adesivi ricavati dalla stessa resina, per realizzare il prototipo di un’imbarcazione in cui lo scafo e i componenti strutturali potranno essere riciclati a fine vita. L’imbarcazione sarà esposta al salone nautico internazionale di Fort Lauderdale (26-30 ottobre 2022), in Florida.
Laminazione robotizzata
È in fibra di carbonio Persico Fly40, un foiler monotipo, motoscafo “volante”, perché i foil, come le ali, sollevano lo scafo viaggiando sopra la superficie dell’acqua, eliminando le turbolenze delle onde e migliorando stabilità e manovrabilità. Progettata da Caponnetto&Hueber, l’imbarcazione è derivata dalla tipologia AC75 (la classe 75, ovvero la lunghezza in metri, correntemente in gara nella Coppa America); l’ingegneria strutturale è a cura di Giovanni Belgrano e il sistema idraulico di Cariboni, mentre il disegno del sartiame è firmato da Steve Wilson e lo stile da Pininfarina. Per garantire la monotipia, vale a dire la rigorosa ripetibilità delle caratteristiche dimensionali e prestazionali dell’imbarcazione, che le permettono di partecipare alle competizioni con barche della medesima classe, Persico Marine ha utilizzato la tecnologia di laminazione del robot Coriolis, avvezzo ad applicazioni aerospaziali. Dotato di controllo elettronico del volo, Persico Fly40 può sollevarsi dall’acqua in modalità full foiling quando la velocità del vento raggiunge i sette nodi.
Rotelle elettriche, tavola composita
La batteria, l’elettronica e i motori che animano uno skateboard elettrico devono essere racchiusi in alloggiamenti il più possibile compatti, per garantire leggerezza e maneggevolezza al rider.
La francese Emi, nel modello Okmos SL-01 ha sostituito il legno con i compositi termoplastici Tepex dynalite di Lanxess per realizzare, in un unico pezzo, una tavola provvista di un case che accoglie i dispositivi elettronici e la batteria, proteggendoli dagli urti e dall’umidità (i motori sono montati sul retro dello skate). Il case è chiuso da una cover sempre in composito. L’elasticità, la resistenza alla torsione e alla piegatura del composito termoplastico permettono di ottenere un pezzo con pareti sottili dello spessore di 3 millimetri e del peso di soli 2,5 chilogrammi.
Il componente viene prodotto tramite stampaggio ibrido in un’unica fase: un robot inserisce in uno stampo a iniezione prima la piastra metallica che funge da base su cui assemblare gli assi per le rotelle e successivamente una lastra di Tepex dynalite 102-RG600(6) a matrice poliammide 6, rinforzata con sei strati di roving di fibre in vetro continue, riscaldata e plastificata. All’interno dello stampo, con una procedure one shot, viene formata la sezione strutturale e quindi sovrastampata con la poliammide 6 rinforzata con il 30% di fibre di vetro corte Durethan BKV30H2.0EF di Lanxess. Lo stesso materiale, un compound ottimizzato in termini di fluidità, è impiegato per la cover della tavola.
«Il processo produttivo è molto efficiente e altamente integrato» spiega Jules Staedelin, manager R&D presso EMI. «Significa che, nella stessa operazione, è possibile sia mantenere in posizione la base, sia montare gli elementi di fissaggio, le canaline con i fili e l’involucro della batteria, evitando l’assemblaggio con viti. Significa, quindi, ridurre costi e tempi di produzione» conclude.
Lo sport in 3D
In tema di riduzione del peso, a fronte di una grande resistenza, e di sostenibilità, per l’uso calibratissimo delle materie prime, l’approccio additivo non può mancare. Novum 3D è il prototipo di uno zaino monomateriale in TPU, progettato per essere riciclato e invertire la tendenza dell’industria tessile e degli accessori che usa in media da cinque a dieci materiali eterogenei in un unico prodotto. Le imbottiture per la schiena, la sacca e gli spallacci sono prodotti interamente in poliuretano termoplastico. Le sospensioni hanno un design alveolare realizzato in 3D printing da Oechsler, una scelta che garantisce ventilazione ottimale, rigidità graduate per distribuire opportunamente le pressioni, consumo di materia prima ridotta al minimo. «La stampa tridimensionale permette di produrre le sospensioni in TPU puro finora costituite da più materiali diversi» spiega Uwe Gottschalk, responsabile prodotto presso Vaude. «A fine vita lo zaino è riciclabile insieme ad altri oggetti monomateriale, mentre tutti i componenti realizzati con materie diverse dal TPU sono progettati per una facile rimozione». Il materiale è di colore neutro, per evitare l’impiego di pigmenti; la cucitura è sostituita alla saldatura perché agevola la riciclabilità. Novum 3D sarà esposto al salone delle attrezzature per gli sport invernali ISPO 2022, che si terrà a Monaco di Baviera dal 28 al 30 novembre.
