Riassunto analitico
L’enorme produzione di materiali polimerici in ambito sportivo ha generato un accumulo spropositato di rifiuti plastici che, al termine del loro ciclo di vita, vengono solitamente dismessi in discarica o dispersi nell’ambiente. La valorizzazione dei rifiuti plastici rappresenta quindi una sfida ambientale ed economica.
L’obiettivo del presente lavoro riguarda lo sviluppo di un processo sostenibile ed efficiente atto a separare e riciclare i componenti polimerici costitutivi dei caschi da mountain bike dell’azienda Scott Sports.
Le componenti dei caschi in esame sono state caratterizzate tramite analisi FT-IR, DSC e TGA. I risultati hanno mostrato che tali caschi sono costituiti principalmente da due parti massive, ovvero, una schiuma interna in EPS (polistirene espanso) ed una scocca protettiva esterna in PC (policarbonato) o ABS (acrilonitrile butadiene stirene). Poi, seppure in percentuale molto inferiore, le analisi hanno mostrato anche la presenza di adesivi in PP (polipropilene) e vernici e colle a base PU (poliuretanica).
In secondo luogo, sono stati studiati i processi di macinazione e separazione dei vari polimeri sulla base della loro composizione chimica e fisica, utilizzando un separatore ad effetto triboelettrico abbinato ad un separatore UV-NIR, presso l'azienda PlasticSort. La frazione in policarbonato è stata quindi trattata tramite dissoluzione selettiva per rimuovere gli adesivi in polipropilene e le vernici poliuretaniche dalla matrice in PC e renderlo così nuovamente processabile per stampaggio ad iniezione.
I provini stampati in PC riciclato sono stati caratterizzati in termini di proprietà meccaniche (prove di trazione) e proprietà termiche (DSC e TGA), mentre il contributo di degradazione del processo di riciclaggio è stato valutato misurando il peso molecolare del PC tramite GPC.
I risultati ottenuti hanno dimostrato come il policarbonato possa essere separato efficacemente dalle altre componenti polimeriche. Inoltre, è stato possibile riprocessarlo tramite stampaggio ad iniezione, senza osservare effetti degradativi sul materiale.
I risultati ottenuti mostrano come il sistema di recupero proposto sia in grado di separare selettivamente ed efficacemente il policarbonato dalle altre matrici polimeriche senza alterarne le principali caratteristiche termo-meccaniche e di lavorabilità.
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Abstract
The huge production of polymeric materials in the sport sector has generated a disproportionate accumulation of plastic waste which, at the end of their life cycle, is usually disposed of in landfills or dispersed in the environment. The valorization of plastic waste is therefore an environmental and economic challenge.
The objective of this work concerns the development of a sustainable and efficient process aimed to separate and recycle the polymeric components of the Scott Sports's mountain bike helmets.
The components of the helmets under investigation were characterized by FT-IR, DSC and TGA analysis. The results showed that these helmets consist mainly of two principal parts, that are, an internal EPS (expanded polystyrene) foam and an external protective PC (polycarbonate) or ABS (acrylonitrile butadiene styrene) shell. Then, although they are present in a smaller percentage, the analysis also showed the presence of PP (polypropylene) adhesives and PU (polyurethane) paints and glues.
Secondly, the grinding and separation processes of the various polymers were studied, using a triboelectric effect separator combined with a UV-NIR separator, at PlasticSort company. The polycarbonate fraction was then treated by selective dissolution to remove the polypropylene adhesives and polyurethane paints from the PC matrix and thus make it processable again by injection molding.
The recycled molded PC specimens were characterized in terms of mechanical (tensile tests) and thermal properties (DSC and TGA analysis), while the degradation contribution of the recycling process was evaluated by measuring the molecular weight of the PC using GPC analysis.
The obtained results showed how polycarbonate can be effectively separated from the other polymeric components. Furthermore, it can be reprocessed by injection molding, without observing any degrading effects on the material.
The results obtained show how the proposed recovery system is able to selectively and effectively separate the polycarbonate from the other polymeric matrices without altering its main thermo-mechanical and workability characteristics.
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