Progettazione sostenibile del processo di spray coating (1° parte)

L’ingegnerizzazione delle nano-particelle per conferire diverse proprietà superficiali apre una vasta gamma di possibilità applicative, di livello funzionale e di multifunzionalità dei trattamenti. La sfida nano-tecnologica per realizzare superfici con livelli e qualità prestazionali elevate ottenute con le nano-particelle si gioca su due fronti: la sintesi delle nano-particelle stesse e il loro conferimento in superficie per sviluppare rivestimenti stabili e duraturi lungo il ciclo di vita del prodotto. I fattori che devono essere considerati nella fase di progettazione e di ingegnerizzazione dei processi che influenzano i livelli prestazionali globali dei prodotti sono molteplici.

Una progettazione attenta

La diffusione di impianti innovativi, oltre che porre dei nuovi problemi tecnologici e di implementazione, apre anche delle nuove questioni sulla sicurezza dell’impiego dei nano-materiali e sull’impatto ambientale dei nuovi processi e prodotti funzionali rispetto a quanto è possibile ottenere con metodi convenzionali.

Gli aspetti relativi alla sicurezza dell’utilizzo di nano-materiali è un tema molto articolato, che coinvolge le interazioni degli stessi con l’ambiente in tutte le fasi del ciclo di vita del prodotto. Uno di questi è l’esposizione degli operatori nell’ambiente di lavoro (produzione), in cui vengono realizzati i processi di rivestimento e trattamento delle superfici.

Per quanto riguarda la sostenibilità ambientale dei processi, il metodo e i parametri di realizzazione possono avere un peso determinante sul livello del carico ambientale rispetto alle diverse categorie di impatto quali il riscaldamento globale, le piogge acide, la creazione di ozono fotochimico, i potenziali tossicologici per l’uomo e per l’ambiente, lo sfruttamento di risorse non rinnovabili.

Non in ultimo, gli aspetti economici determinano le condizioni per un effettivo sfruttamento industriale ed economico delle nuove soluzioni proposte.

Per questo è importante già in fase di progettazione effettuare delle valutazioni preliminari che permettano di qualificare i processi sul piano della sicurezza, della sostenibilità ambientale ed economica, nonchè del livello prestazionale ricercato.

In questo lavoro analizziamo quattro attributi prestazionali – funzionalità, sicurezza, sostenibilità ambientale ed economica – rispetto alla variazione di alcuni parametri di processo nello spray coating per il conferimento in superficie di nano-particelle. I processi possono essere applicati in modalità di produzione per lotti (batch) o in continuo.

Lo studio si riferisce a un processo in continuo per il trattamento di superfici planari. I substrati di riferimento funzionalizzati considerati sono tessuti misto di PES-cotone.

La funzionalità considerata è quella antibatterica e la classe di nano-particelle utilizzate nello studio sono di natura inorganica, appartenenti alla classe degli ossidi metallici.

L’analisi dei dati considerata non perde di generalità ed efficacia se si considerano nano-particelle di diversa natura, per il conferimento di altre proprietà funzionali su superfici planari flessibili di materiali differenti da quelli considerati.

 

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