Studio delle proprietà tecnologiche di vaschette in polistirene espanso per alimenti

I polimeri espansi sono oggetto di studio fin dal XIX secolo, ma il loro impiego nel settore del packaging alimentare, così come lo si conosce oggi, risale alla prima metà del Novecento. Essi non vengono utilizzati unicamente come materiali di imballaggio per i più comuni alimenti, ma trovano applicazione anche come rivestimenti per elettrodomestici e nel settore medico-farmaceutico, grazie a proprietà quali leggerezza e resistenza termica. Oggi, come noto, il polistirene presenta caratteristiche e prestazioni del tutto differenti rispetto alle prime produzioni risalenti agli anni Trenta e Quaranta. Sono migliorate sia le capacità produttive e di commercializzazione del polimero, sia le sue proprietà strutturali (densità e resistenza), ma il salto di qualità più significativo si registra tuttavia nel tasso di riciclo, pressoché nullo fino agli anni Ottanta. Ad oggi si distinguono, nell’alimentare, due tipologie di polimero espanso: sintetizzato (EPS) ed estruso (XPS). L’obiettivo del presente lavoro di tesi sperimentale è stato quello di effettuare una caratterizzazione di quattro campioni, identificati con le seguenti sigle numeriche poste sui loro retro di vaschette (321, 322, 323 e 324) di polistirene espanso estruso (XPS) fornito al Dipartimento di Ricerca dell’Università di Modena e Reggio Emilia (UNIMORE) da Coopbox. Le proprietà che sono state indagate nel lavoro, al fine di effettuare la distinzione e caratterizzazione tra i campioni stessi, sono state le seguenti: assorbimento d’acqua, resistenza agli urti, bagnabilità e diametri delle celle costituenti. A tali fini sono state impiegate 4 diverse metodologie indicate semplicemente come metodo A, B, C e D. Con il metodo A al fine di determinare la bagnabilità dei campioni, sono state effettuate 15 misurazioni per ciascun campione, confrontando i valori degli angoli di contatto delle gocce lasciate cadere sui polimeri a tempo zero e dopo cinque minuti dalla loro caduta. È emerso che il secondo campione, dalla sigla 322, risulta essere quello con la bagnabilità maggiore e quindi con il minor angolo di contatto tra tutti (pari rispettivamente a 60,04° e 54,96°). Tale proprietà suggerisce quali alimenti risultano più compatibili per i rispettivi campioni. Con il metodo B, è stato possibile notare di come i livelli maggiori di acqua assorbiti si ottengono dopo 2 ore di tempo e che il campione con la maggior capacità di assorbimento è risultato il 323 con una percentuale media pari al 993,292% in 24h, seguendo la rispettiva procedura. A tal fine è stata analizzata non tanto la compatibilità per determinati alimenti ma soprattutto le condizioni di integrità meccanica del polimero. Tramite il metodo C, sono state analizzate 10 sezioni verticali e orizzontali per ciascuna tipologia di campione e ne è risultato che il quarto (324) richiede la forza maggiore per la deformazione orizzontale, con un valore di 13,6 N, mentre per la deformazione verticale dei polimeri è il secondo (322) con una forza massima di 21,92 N; dai grafici risultanti, si è potuto dedurre che le sollecitazioni meccaniche che insistono sui piani orizzontali dei polimeri hanno registrato delle rotture al 100% irreversibili al contrario invece per le misurazioni sulle sezioni verticali salvo per alcune casistiche. Attraverso il metodo D invece sono state analizzate a confronto delle immagini, rilevate al SEM, in base al numero di celle rilevate per cm2 e le loro grandezze in diametri maggiori e minori; il campione con la maggior densità, nonché quello con la maggior resistenza meccanica, è il secondo (322) con 1.790,5 celle per centimetro quadro.