Biomateriali per il packaging del settore agroalimentare

Calore specifico

C = Q / T - T2

Il calore specifico è la quantità di calore necessaria per aumentare di 1°C la temperatura di un'unità di massa del materiale.

C = Q / /T - T ) mp 2 1

Per comparare i materiali si deve normalizzare, dalla grandezza estensiva ad intensiva.

Temperatura di transizione

Sono T in corrispondenza delle quali avvengono cambiamenti di fase.

T di fusione

Per i solidi che interessano il packaging sono le (Tm) e quella di transizione vetrosa (Tg).

Temperatura di transizione vetrosa

La riguarda i materiali polimerici amorfi, poi semi cristalli in base alla parte amorfa e cristallina. È la temperatura a cui vi è la minima mobilità delle molecole che costituiscono un polimero (fatto da macromolecole), conseguenze in proprietà meccaniche e diffusionali, perché quando un polimero si trova sotto la T di transizione vetrosa, il materiale è in stato vetroso (rigido ma fragile, non si adegua alla sollecitazione), sopra la T di

transizione vetrosa è gommoso (soft ma meno fragile, si adegua alla sollecitazione). Es: contenitore di latte uscito dal frigo se cade si rompe sopra T transizione vetrosa), a T ambiente no (sotto T transizione vetrosa).

Temperatura di fusione (Tm) è la temperatura alla quale, per un determinato valore di pressione (generalmente assunto pari a 1 atmosfera), fase solida e fase liquida coesistono in equilibrio termodinamico, cioè senza che vi sia transizione tra le due fasi. Questa temperatura è importante per tutti i materiali, organici e inorganici, e diventa fondamentale per quelli destinati a raggiungere una forma finale attraverso fasi di lavorazioni che prevedono la solidificazione a partire da un liquido o da un materiale semisolido. I materiali che hanno un'organizzazione cristallina presentano una temperatura di fusione ben precisa alla quale si ha il passaggio diretto dallo stato solido allo stato liquido. In questo caso, infatti, il calore assorbito

dallasostanza durante la fusione viene utilizzato per rompere i legami interatomicio intermolecolari che formano il reticolo cristallino. I materiali amorfi, come ilvetro e molti polimeri plastici, presentano una struttura disordinata, analoga aquella dei liquidi. Questa loro caratteristica chimica fa sì che, in seguito alriscaldamento, prima rammolliscano e poi passino gradualmente allo statoliquido, senza manifestare una temperatura di fusione ben definita.

Coefficienti di dilatazione termica

Esprimono la variazione di una lunghezza, di una superficie o di un V ad operadi una variazione di T (es: metallo), dipende quindi da cosa si sta misurando.

Intervallo termico d’utilizzo T di massima fragilitàÈ delimitato al limite inferiore della in riferimentoalle sollecitazioni meccaniche potenziali e, a quello superiore, dallatemperatura di distorsione o di rammollimento.

Si valuta la T minima e massima tenendo conto dell’aspetto meccanico delmateriale. La T

minima è la T dove il materiale diventa fragile ma non troppo; la T massima è la T dove il materiale si rammollisce.

Potere calorifico: Quantità di energia ricavabile per combustione dei materiali. Per esempio il ciclo di vita di un materiale, partendo dalle materie prime fino all'utilizzo postconsumo. Definisce quanta energia si può ricavare dalla produzione.

Contenuto energetico: Rappresenta l'energia totale richiesta per la loro produzione.

Proprietà meccaniche: Comprendono quelle proprietà fisiche che descrivono il comportamento di un solido sottoposto all'applicazione di una forza, che può essere rappresentata dal suo stesso peso o da una sollecitazione esterna. La conoscenza delle prestazioni meccaniche di un materiale è importante per valutarne l'idoneità per uno specifico impiego o per differenziare i materiali simili.

Proprietà meccaniche:

• proprietà di frizione: legate all'attrito che

Pone l'imballaggio su un altro o su un nastro trasportatore;

- resistenza meccanica

- resistenza a sollecitazioni dinamiche: sollecitazione all'urto, all'allungamento;

- proprietà ammortizzanti: la confezione protegge l'alimento?

Coefficiente di frizione

È la resistenza allo scorrimento di una superficie su di un'altra. Il controllo di questa proprietà consente di raggiungere le massime velocità sulle macchine di confezionamento. La "scivolosità" di un materiale dipende soprattutto dalla natura chimica degli additivi agenti scivolanti del materiale e dalla presenza di agenti antiscivolanti (sleep agents) o ostacolarla (antisleep agents); di solito questi additivi agiscono sulla superficie del materiale, sulla quale affiorano per l'alto valore del loro coefficiente di diffusione. Determinarla significa determinare la risposta in termini di forza del manufatto sollecitato in un determinato modo.

Il provino resisteva fino al momento della rottura con una certa forza. È possibile fare un diagramma che rappresenti la relazione tra la forza applicata e l'area resistente. Σ = F/A rappresenta lo sforzo, ovvero il rapporto tra la forza e l'area resistente.

Si può anche fare un diagramma che rappresenti l'allungamento del provino, ovvero il rapporto tra l'allungamento (lunghezza finale) e la lunghezza iniziale. Ε = ΔL/L. I dati ottenuti non dipendono dalla geometria del provino, ma dal materiale stesso.

Questo diagramma rappresenta la caratteristica del materiale dal punto di vista della resistenza. All'inizio, il diagramma è retto, il che significa che lo sforzo è proporzionale alla deformazione grazie al modulo elastico del materiale. Questa zona è chiamata zona elastica.

Il materiale ha una proprietà molto importante, poiché le deformazioni elastiche sono reversibili. Successivamente, si raggiunge il limite di elasticità, oltre il quale il materiale inizia a deformarsi in modo permanente.

Le irreversibili deformazioni diventano (il provino non torna più nella posizione iniziale, deformazione plastica). rottura. Il punto finale è la resistenza a trazione,

Le informazioni che si registrano sono:

1. Quanto è rigido il materiale (che sforzo è necessario. Più è elevato il modulo elastico più è rigido il materiale)
2. La deformazione a rottura di quanto si è deformato il materiale prima di rompersi.

I materiali elastici non hanno nemmeno il tratto di deformazione plastica (irreversibile) perché si rompono prima.

Lo sforzo massimo che si è raggiunto è la resistenza a trazione,

Sapere se un materiale è più o meno rigido o deformabile o sapere la massima forza a cui può resistere si può capire se è idoneo per esempio all'imballaggio alimentare.

Il materiale prima di rompersi diventa bianco, perché da amorfo diventa cristallino, quindi, le macromolecole si allineano.

indice l'ordine) ed avviene cristallizzazione sotto stiro. Una proprietà che può essere resistenza influenzata è la all'impatto. La pendenza della curva nel trattomodulo lineare definisce il elastico. Il punto finale della sua deformazione è il punto di deformazione rottura. resistenza a trazione. Lo sforzo massimo che si è raggiunto si definisce Dipende il sforzo di rottura tipo di materiale può coincidere con lo (sforzo necessario che è servito per romperlo). Resistenza allo strappo È una proprietà meccanica di resistenza, spesso valutata per i materiali piani, sia cellulosici che plastici (pellicole e fogli di carta). La prova di resistenza allo strappo dipende se prevede una sollecitazione propagazione, graduale (lenta) o impulsiva (veloce). Si valuta la perché il punto dello strappo si causa in modo artificiale (si causa lo strappo). Per valutare la resistenza allo strappo esistono due metodi metodo lento- Il prevede la

protezione che ha il materiale rispetto a ciò che contiene. Vi sono due apparecchiature diverse perché dipende dalla geometria del materiale. Se il manufatto è rigido o semirigido bisogna valutare la resistenza al colpo. pendolo Izod, Per la prova del si utilizza quindi un provino rigido che sta in piedi (dritto) da solo che viene ammorsato nel macchinario (metà è ammorsato, metà no). Si ha una mazza con un peso ben noto ancorato e si comporta come un pendolo che impatta sul provino che lo rompe e la mazza si porta ad una posizione finale che è minore rispetto a quella che aveva all'inizio. La differenza di altezza fa calcolare l'energia