Risparmio energetico, riciclo e intelligenza artificiale nel mondo dello stiro-soffiaggio

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Circa 60 esperti e tecnici del settore materie plastiche hanno partecipato, lo scorso venerdì 24 novembre, al primo workshop sulla tecnologia di stiro-soffiaggio organizzato da GS4Plastic presso la sua nuova sede di Urgnano, poco distante da Bergamo. L’iniziativa, patrocinata dall’associazione TMP (Tecnici Materie Plastiche), ha visto come protagoniste alcune importanti realtà aziendali nell’ambito delle materie plastiche, del riciclo di PET e della produzione di contenitori in rPET.

L’intervento d’apertura di GS4Plastic

Dopo una breve presentazione del centro di Urgnano, Giovanni Sonzogni, fondatore e CEO di GS4Plastic, ha discusso di innovazioni, sostenibilità e nuovi trend per la trasformazione e l’utilizzo dell’rPET, in granulo o in scaglia (flake), entrando anche nel merito dei processi di lavaggio e riciclo delle bottiglie in PET, PP e PE post consumo.  

Il CEO di GS4plastic, Giovanni Sonzogni, mostra con un pizzico d’orgoglio la bottiglia realizzata nell’area ISBM del Centro tecnologico di Urgnano (Bergamo)

“Effettivamente c’è molta paura nel lavorare i materiali riciclati, perché sono più problematici da processare, producono più difettosità e scarti e spesso sono caratterizzati da un elevato grado di contaminazione”, ha spiegato Sonzogni. “Nonostante questo, grazie ad additivi, tecnologie e sistemi di dosaggio particolari, c’è oggi la possibilità di utilizzare direttamente scaglie post industriali o post consumo e anche polveri, senza passare prima dalla granulazione. Il PET riciclato per applicazioni food contact, per esempio, ha raggiunto livelli qualitativi importanti, anche se, ad oggi, è ancora difficile evitarne l’ingiallimento durante la lavorazione senza l’aggiunta di additivi”. Ormai quasi tutti gli impianti di lavaggio del PET prevedono infatti: separazione spinta dei colori (Clear, Blu e Floreale) sia su bottiglie che su flake, con appositi selettori ottici; separazione del PET dagli altri polimeri (PVC, PS, PA, PE, PP ecc.) grazie alle fotocamere a infrarossi; rigradazione e purificazione con sistemi SSP o LSP, che permettono di aumentare nuovamente la viscosità intrinseca (IV) del polimero, ma soprattutto di ridurre gli inquinanti al di sotto dei 0,05 ppm.

Giovanni Sonzogni ha poi illustrato i principali requisiti dei polimeri riciclati per il contatto alimentare e i processi superclean approvati dall’EFSA. Il PET da bottiglie post consumo, purificato con questi sistemi, è infatti considerato sicuro come il vergine.

Il CEO di GS4Plasticha quindi elencatogli additivi più interessanti per l’rPET e, in particolare: additivi antiyellowing per ridurre la tonalità di giallo, ormai molto diffusi tra i riciclatori di rPET; additivi “IV enhancer” per la rigradazione del PET per via chimica e per ridurre la dispersione dei pesi molecolari; additivi per ridurre la concentrazione di acetaldeide (AA) nelle preforme fatte in rPET; additivi per aumentare la resistenza termica e favorire il lavaggio a caldo fino a 85°C.

“Ci sono poi alcune tecnologie molto interessanti per la trasformazione dell’rPET, ma che richiedono più attenzione e spesso maggiori competenze per compensare la minor qualità del materiale in ingresso”, ha affermato Sonzogni. “Si tratta perlopiù di presse a iniezione dotate di cambiafiltri, sistemi di deumidificazione a microonde o a lampade IR; dosatori tipicamente usati nell’estrusione eutilizzabili anche nell’iniezione, perché facilitano il dosaggio dei materiali di pezzatura diversa dai granuli. Giovanni Sonzogni ha quindi concluso il proprio intervento illustrando alcuni progetti avviati da GS4Plastic e alcuni casi studio interessanti, nel campo del riciclo di tute della protezione civile (95% PET, 4% PU, 1% metalli) e di scarti industriali in PET (puro al 100%) da impianti di stampaggio e filatura.

Dagli additivi per rPET alle normative UE sul riciclo previste per il 2025

Figura 1

La successiva relazione di Lucia Buffoni (Gruppo Repi) si è invece concentrata sugliadditivi per rPET per iniezione o estrusione. Formulazioni innovative di colori e additivi speciali vengono continuamente sviluppate da Repi per migliorare le prestazioni del prodotto finale, migliorare l’estetica e garantire un’eccellente dispersione nella matrice polimerica. I suoi specialisti di ricerca e sviluppo applicano la loro vasta esperienza nelle applicazioni plastiche per nuovi sviluppi degli OEM e dei proprietari di grandi marchi.

L’intervento di Luigi Garavaglia (Ilpa) ha quindi illustrato le attività delle aziende appartenenti al Gruppo Ilpa, ma soprattutto le normative UE sull’rPET a partire dal gennaio 2025 (vedi figura 1), focalizzandosi poi sul PPWR, sul “design for recycling” e sui numeri del riciclo in Europa e in Italia.

Come risparmiare energia sulle soffiatrici grazie ai pannelli ceramici

Un momento della presentazione di Laura Covelli e Milco Dolci (BBM Service)

Dopo la pausa caffè e un primo breve tour del laboratorio di GS4Plastic, è stata la volta di BBM Service, con la presentazione: “Pannelli ceramici per soffiatrici, l’effettivo risparmio energetico con casi reali di successo”. Inizialmente, la marketing specialist Laura Covelli ha presentato l’azienda e le sue soluzioni chiavi in mano per l’imbottigliamento e il confezionamento, oltre alle possibilità di upgrade dei macchinari esistenti. In seguito, il direttore dell’ufficio tecnico Milco Dolci è entrato nel vivo delle effettive possibilità di risparmio energetico sulle soffiatrici,riutilizzando l’aria di soffiaggio per l’utility della macchina, riducendo le pressioni per il soffiaggio delle bottiglie (ogni riduzione della pressione di 1 bar può diminuire i consumi energetici del 5%) e soprattutto utilizzando i nuovi pannelli ceramici in biossido di alluminio sinterizzato (o “allumina”), che determinano un riscaldamento più rapido della preforma. Grazie alla riduzione della potenza d’esercizio delle singole lampade, l’installazione dei pannelli ceramici BBM consente fino al 35% in meno di consumi elettrici. Casi applicativi concreti hanno dimostrato come tutto ciò sia possibile.

Stampi superventing a basso consumo d’aria compressa

Dal canto suo, Paolo Cartuccia (Simex) ha discusso dei cosiddetti “stampi superventing” a basso consumo d’aria compressa: “Negli oltre 40 anni di storia del soffiaggio di bottiglie in PET, la continua ricerca tecnologica si è focalizzata sulla riduzione dei costi di produzione, attraverso la diminuzione del peso, senza però trascurare le performance del contenitore. L’alleggerimento dei pesi ha avuto come conseguenza la riduzione della pressione necessaria al soffiaggio della bottiglia e il recupero dell’aria di soffiaggio ha giocato un ruolo importante nel risparmio energetico complessivo”.

L’intervento di Paolo Cartuccia (Simex)

“Nello stampo tradizionale l’aria viene evacuata principalmente dalla mezzeria della cavità, dalla giunzione tra cavità e fondo e dai fori presenti alla base della zona d’appoggio della bottiglia”, ha proseguito Paolo Cartuccia. “Lo stampo a bassa pressione prevede invece fori aggiuntivi e canali di scarico aria posizionati nei punti critici della geometria bottiglia, che permettono una più rapida evacuazione dell’aria. Questo vantaggio si tramuta in una riduzione del tempo di soffiaggio e in un aumento del tempo di contatto della plastica sullo stampo, con conseguente vantaggio per una maggiore definizione geometrica e maggiori prestazioni della bottiglia”.

“Gli stampi per soffiaggio realizzati da Simex con la tecnica a “bassa pressione” offrono quindi un effettivo vantaggio in termini di riduzione di costi energetici, legati alla riduzione della pressione d’esercizio dell’aria richiesta per il soffiaggio della bottiglia”, ha spiegato Paolo Cartuccia. “Tutto ciò dovrà essere valutato per ogni singolo caso, in quanto il peso preforma, la geometria del contenitore da soffiare e il tipo d’impianto di soffiaggio sono variabili che, nell’insieme, determinano la percentuale possibile di riduzione della pressione, che può variare tra il 15% e il 25%. Occorre inoltre un’approfondita valutazione della linea d’alimentazione dell’aria compressa, in termini di corretta gestione dell’aria, sezioni di alimentazione della linea e perdite di carico”.

“Tuttavia”, si è avviato a concludere il tecnico di Simex, “i costi di uno stampo di soffiaggio con tecnologia a “bassa pressione” sono molto alti: possono variare da un +50% fino a un massimo di +80%, in dipendenza dall’ampiezza della superficie da lavorare. È però in fase di sperimentazione, utilizzando una nuova tecnica di lavorazione, un nuovo fondo stampo a bassa pressione, che contiene una grande quantità di microfori su tutta la superficie. I suoi vantaggi sono:

• costo non superiore al 30% di un fondo stampo tradizionale;

• tecnica applicabile a qualsiasi forma e geometria del fondo della bottiglia;

• raffreddamento migliorato e migliore distribuzione del materiale al soffiaggio;

• possibile riduzione dello “stress cracking” in corrispondenza del punto centrale d’iniezione”.

In accordo con il cliente, Simex può infine esaminare la possibilità di modificare stampi esistenti aggiungendo fori e canali di sfiato aria, valutando anche la sostituzione del solo fondo stampo, con tecnologia a bassa pressione.

IA per il troubleshooting in ambito plastico

Il team di AISent (da sinistra): Mirko Mazzoleni (senior partner), Michele Ermidoro (senior partner), Daniele Gamba (CEO), Mattia Peracchi (senior partner) e Delia Innocenti (senior partner)

Daniele Gamba, fondatore e CEO di AISent ha invece dimostrato come sia possibile mettere a punto sistemi basati sull’intelligenza artificiale per il troubleshooting in ambito plastico. Il suo intervento è partito dalla fase iniziale di questa startup, nata per mettere a punto sistemi di visione computerizzata e soluzioni di “robot guidance” in grado di riprodurre funzioni e processi dell’apparato visivo umano per: monitorare la qualità di un prodotto; guidare un robot nello spazio; tracciare oggetti o persone; riconoscere gli individui; segnalare i pericoli.

“Data la difficoltà di reperire/assumere personale esperto segnalataci da più aziende”, ha poi spiegato Daniele Gamba, “abbiamo quindi pensato di avviare lo studio di algoritmi in grado di “ragionare come un esperto” per risolvere problemi qualitativi sui prodotti finali in materiale plastico (per esempio: punti neri)”. È nato così il software Meti, che si basa su un algoritmo capace d’imparare strada facendo in base ai dati forniti dai vari processi analizzati. È inoltre in grado di ricevere input da tecnici esperti o da manuali presenti in azienda. Ciò facilita il troubleshooting anche da parte di personale poco esperto. Daniele Gamba ha infine esposto brevemente un esempio di algoritmo messo a punto in soli tre giorni inserendo dati e nozioni di base su alcuni processi di lavorazione delle plastiche, ma già in grado di fornire piccoli suggerimenti per risolvere le problematiche di processo, grazie al collegamento con ChatGPT. Tale sistema è pure collegabile al controllo macchina e al sistema di visione.

“Soluzioni simili potrebbero consentire di lavorare di notte o nel weekend senza operatori… sempre che le macchine di processo siano ben affidabili”, ha commentato Giovanni Sonzogni al termine della presentazione di AISent. “Inoltre, c’è la possibilità di prendere tutte le informazioni possibili dai manuali di troubleshooting già presenti in diverse aziende e di “darle in pasto” all’algoritmo, che poi, almeno in teoria, dovrebbe già essere in grado di lavorare da solo per la risoluzione dei problemi di processo. Se invece si partisse dalle conoscenze di un esperto, bisognerebbe allora scrivere tutto “nero su bianco”: le difettosità, le cause possibili, i rimedi… e ci vorrebbero come minimo alcuni mesi per redigere un manuale da utilizzare come fonte di informazioni”.

Ridurre il peso delle chiusure in plastica

L’ultima presentazione del mattino, di Antonio De Rocchis (Bericap), si è focalizzata sugli studi, condotti in collaborazione con i produttori di resine, per ridurre il peso delle chiusure (tappi) per bevande, mantenendo la resistenza meccanica adeguata e la capacità di sigillatura.

I test in laboratorio

Prove sperimentali nell’area di prototipazione dedicata a PET e ISBM (Injection-Stretch-Blow Moulding)

Nel pomeriggio, all’interno dell’area ISBM (Injection-Stretch-Blow Moulding) del Centro tecnologico di GS4Plastic, sono state condotte prove di stampaggio su una pressa a iniezione Arburg da 100 t, dotata di stampo Husky a una cavità, e test di soffiaggio su una macchina SBM di Sidel a una cavità.

Come ha ben spiegato Giovanni Sonzogni: “Il pomeriggio è stato dedicato adimostrare, in pratica, ciò che è stato spiegato durante le relazioni del mattino. Si è stampato rPET tal quale fornito da AMP Recycling, anche se sotto forma di granulo (mentre i nostri tecnici possono partire pure da polveri o da scaglie, grazie alla granulazione con estrusore), aggiungendo l’antiyellowing di Repi e mostrando ai partecipanti, grazie al controllo qualità e colore a bordo macchina, quanto può cambiare il colore e quanto può migliorare l’aspetto di una bottiglia grazie all’additivo. Mentre sulla stirosoffiatrice sono stati montati uno stampo tradizionale e uno “superventing” di Simex, per far vedere quanta energia si può risparmiare riducendo la pressione di soffiaggio, per esempio dagli standard 26-27 bar ai 19-20 bar. E, per aziende che fanno milioni di bottiglie all’anno, si tratta alla fine di un notevole risparmio economico. E per concludere, sempre nei pressi delle macchina, il personale di BBM Service ha spiegato come sia possibile risparmiare energia nel riscaldamento delle preforme grazie all’uso dei pannelli ceramici”. L’evento ha infine consentito di “fare networking”, condividendo esperienze e conoscenze con altri professionisti dell’imbottigliamento.

Riccardo Ampollini


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