La problematica?
Un industriale del settore Cosmetica sta evolvendo una delle sue gamme, in particolare il suo imballaggio che desidera ora in biopolimero biosourced PLA - Acido Polilattico (PolyLactic Acid). Questo materiale innovativo risponde a una volontà di eco-progettazione e di riduzione dell’impronta plastica, pur mantenendo l’aspetto premium richiesto dal mercato cosmetico.
Durante la fase di marcatura degli imballaggi mediante marcatura laser, il cliente rileva una adesione irregolare degli inchiostri e una decolorazione локale del materiale, fino a una deformazione sotto l’effetto della marcatura laser.
Queste anomalie mettono in discussione la compatibilità del biopolimero con i processi industriali esistenti.
Per risolvere questa problematica, FILAB ha cercato di comprendere il comportamento del biopolimero di fronte al processo di marcatura al fine di identificare le cause dei difetti osservati e orientare la scelta delle soluzioni tecniche (adeguamento della formulazione, impostazione dei parametri di marcatura o trattamento superficiale).
Sommario
Comprendere le ragioni del difetto di marcatura grazie a un approccio analitico multiplo
Per aiutare il cliente a caratterizzare il suo biopolimero e identificare i fattori all’origine dei difetti, FILAB ha messo in atto un approccio multi-tecnica che combina analisi chimiche, termiche e di superficie :
In una prima fase abbiamo proceduto all'analisi della composizione chimica del materiale mediante ATG , GCMS e LC-MS, Py-GC/MS e IRTF con l’obiettivo di identificare la natura del polimero, gli, plastificanti.
In una seconda fase abbiamo proceduto all'osservazione delle superfici (prima e dopo la marcatura) mediante microscopia ottica e MEB per rilevare l’eventuale presenza di microfessure, depositi o deformazioni termiche.
La terza fase ha consistito nellostudio della topografia e della rugosità del biopolimero al fine di determinarne la profilometria 3D, le misure dell’angolo di contatto per valutare l’energia superficiale e la compatibilità con gli inchiostri.
Successivamente abbiamo proceduto all'analisi degli effetti termici della marcatura laser mediante ATG e DSC al fine di identificare le zone diossidazione o di carbonizzazione del polimero.
Infine abbiamo proceduto al confronto del comportamento di questo nuovo biopolimero biosourced utilizzato con un materiale di riferimento in PET precedentemente utilizzato. Questo approccio mira a quantificare le differenze di comportamento e a orientare la riflessione tecnica.
Risultati e interpretazione dello studio del biopolimero biosourcato in PLA
Le analisi condotte dai team del laboratorio FILAB sul biopolimero biosourcato in PLA utilizzato dal nostro cliente per l’imballaggio dei suoi prodotti cosmetici hanno permesso di:
- Identificare una sensibilità termica del biopolimero che spiega le alterazioni osservate sotto marcatura laser.
- Mettere in evidenza una bassa energia superficiale, che rende difficile l’adesione degli inchiostri senza pretrattamento.
- Escludere qualsiasi contaminazione chimica o degradazione prematura del materiale.
Questi risultati hanno portato a una comprensione approfondita del meccanismo di guasto della marcatura laser dei nuovi imballaggi del nostro cliente.
Le soluzioni proposte da FILAB per risolvere questo difetto di marcatura
Alla luce dei risultati analitici ottenuti, il laboratorio FILAB ha potuto affiancare il proprio cliente proponendo diversi assi concreti di ottimizzazione per risolvere il problema di marcatura sui suoi imballaggi in PLA.
Per risolvere i problemi di adesione, una prima strada consiste nell’applicare un trattamento superficiale (di tipo corona, plasma o fiammatura) al fine di migliorare la bagnabilità del materiale. Parallelamente, il cliente può ora intervenire direttamente sulle proprie apparecchiature procedendo a una revisione tecnica dei parametri laser, come la regolazione della potenza, della frequenza e della durata dell’impulso. Ciò gli consentirà di affinare autonomamente la precisione della marcatura.
I benefici di questo studio per il cliente
Grazie all’accompagnamento di FILAB su questa problematica di marcatura su un imballaggio in biopolimero, il nostro cliente beneficia ora di una comprensione approfondita delle interazioni complesse tra il suo materiale e il processo di marcatura.
Questa competenza scientifica ha permesso al nostro cliente un miglioramento dellaproduzione grazie a una regolazione ottimale delle macchine di marcatura e, di conseguenza, una ottimizzazione del tempo di sviluppo della sua nuova gamma di imballaggi.
In definitiva, questo approccio garantisce un notevole miglioramento della qualità, sia sul piano estetico sia su quello funzionale, assicurando così l’affidabilità e l’attrattiva dei prodotti finiti sul mercato.
Conclusione
In conclusione, grazie alla sua competenza nella caratterizzazione dei biopolimeri, il laboratorio FILAB ha permesso al proprio cliente di identificare con precisione l’origine del problema di marcatura e di definire leve correttive per adattare il suo processo industriale a questo nuovo materiale biosourcato.
Questo approccio, che combina il rigore analitico del laboratorio FILAB con un vero supporto tecnico, si pone direttamente al servizio dell’innovazione sostenibile, una sfida diventata strategica per il settore cosmetico.
