Boris Forsthuber – HOLZFORSCHUNG AUSTRIA
Nel progetto SuperBark, l’obiettivo è utilizzare le preziose sostanze chimiche a base bio derivate dalla corteccia di conifere per generare prodotti di alta qualità prodotti dal legno. Oltre ai polifenoli della corteccia, il processo di estrazione alcalina produce materiale celluloso ricco di polifenoli. Questo materiale viene fibrillato per produrre nanofibrille di cellulosa derivate dalla corteccia (CNF), cheè l’oggetto delle attività del WP4. Le CNF vengono testate come riempitivo per rivestimenti per carta da imballaggio alimentare e per compensato ad alte prestazioni. I primi risultati promettenti sono già stati ottenuti 12 mesi dopo l’avvio del progetto.
Lo scopo principale della corteccia nell’albero vivo è proteggere la superficie del legno dagli effetti dannosi della luce UV, del calore eccessivo o dagli attacchi microbiologici, e può quindi essere considerata un rivestimento naturale per il legno. Sebbene l’uso della corteccia solida nei prodotti in legno, come il compensato, possa essere complicato, ha perfettamente senso utilizzare componenti a base di corteccia come additivi e riempitivi per i rivestimenti per legno, poiché sono sintetizzati dalla natura proprio per questo scopo. Questi includono i polifenoli a base di corteccia con proprietà antiossidanti e antimicrobiche, nonché le nanofibrille di cellulosa (CNF).
RIVESTIMENTI SOSTENIBILI PER PRODOTTI IN LEGNO
Sebbene il legno stesso sia intrinsecamente un prodotto naturale, i rivestimenti necessari per proteggere la superficie del legno sono ancora spesso a base di petrolio. Sono già in fase di sviluppo alternative bio-based, ma l’obiettivo di avere un contenuto bio-based ≥95% mantenendo le proprietà meccaniche richieste per applicazioni ad alte prestazioni è ancora una sfida. In collaborazione con il partner aziendale Adler Werk Lackfabrik, il maggiore produttore di rivestimenti per legno in Austria, Holzforschung Austria sta sviluppando rivestimenti per il partner e fornitore di casi d’uso Metsä Wood.
L’obiettivo è utilizzare le CNF derivate dalla corteccia per migliorare le prestazioni meccaniche di un rivestimento bio-based per compensato, utilizzato in applicazioni ad uso industriale come il settore dei trasporti (ad esempio, pavimentazione di navi, treni, rimorchi, ecc.).
Attualmente, per questo scopo vengono utilizzati rivestimenti impregnati di fenolo-formaldeide. Tuttavia, la formaldeide rappresenta un enorme problema per la sicurezza dei lavoratori e quindi dovrebbe essere evitata. Il rivestimento per il compensato per trasporti deve soddisfare determinati standard riguardo la durezza e la resistenza all’usura, quantificati dalla resistenza all’abrasione e ai graffi.
MIGLIORAMENTO DELLE PROPRIETÀ MECCANICHE DEI RIVESTIMENTI BIO-BASED
Per valutare l’influenza delle CNF sulle prestazioni meccaniche dei rivestimenti bio-based, vengono preparate diverse formulazioni di rivestimento basate su polimeri bio-based. Le CNF derivate dalla corteccia di conifere vengono aggiunte sotto forma di pasta a diverse concentrazioni e in combinazione con altri additivi bio, come la polvere di nocciolo d’oliva e la lecitina di soia. Le miscele risultanti vengono poi applicate su diversi substrati, come il vetro e il compensato di betulla, e valutate per le loro proprietà meccaniche, tra cui la durezza Brinell, la resistenza all’abrasione e ai graffi.
Per comprendere meglio l’interazione delle CNF con la matrice del rivestimento, utilizziamo la microscopia elettronica a scansione e la microscopia confocale a scansione laser per l’imaging a fluorescenza. Gli esperimenti sono ancora in corso, con la resistenza all’abrasione e la durezza Brinell che si rivelano una sfida, mentre è già stata raggiunta la resistenza necessaria ai graffi.
COME OLIO E ACQUA
Anche se la tendenza generale per i rivestimenti sta andando verso quelli a base acquosa, i sistemi di rivestimento organici vengono testati per la loro disponibilità con un contenuto bio-based più elevato e prestazioni superiori. Tuttavia, presentano una sfida aggiuntiva: la pasta di CNF a base acquosa non è solubile nella matrice del rivestimento e forma piccole goccioline, proprio come l’acqua quando viene aggiunta all’olio. L’uso di emulsionanti come la lecitina di soia migliora la distribuzione delle CNF nel rivestimento, ma non migliora le proprietà meccaniche del prodotto finito. Per migliorare la compatibilità, sono stati eseguiti i primi esperimenti per modificare la superficie delle CNF, con i risultati che indicano una migliore dispersibilità delle CNF modificate nella matrice del rivestimento.
I risultati dei rivestimenti prodotti sono finora molto promettenti. Tuttavia, la resistenza elevata all’abrasione che si richiede per questo caso di utilizzo, è ancora una grande sfida, e attualmente stiamo compiendo ulteriori passi per superarla. Nonostante ciò, siamo fiduciosi di sviluppare rivestimenti con un contenuto bio-based del 95% che soddisferanno le proprietà richieste entro la fine di questo progetto.
