Trattamento ritardante di fiamma per schiume polimeriche, una soluzione innovativa del Politecnico di Torino

Proseguiamo il nostro viaggio alla scoperta dei progetti più interessanti e promettenti del Politecnico di Torino parlandovi di un innovativo metodo per rivestire superficialmente le schiume polimeriche, al fine di migliorarne la reazione alla fiamma. Sviluppata anch’essa nell’ambito dell’iniziativa POC (Proof Of Concept) – avviata alcuni anni fa dal Politecnico proprio per favorire il passaggio dei progetti più innovativi alla fase realizzativa e industriale – la tecnologia è stata messa a punto dal team di ricerca formato dai docenti Federico Carosio, Alberto Fina e Guido Saracco del DISAT (Dipartimento Scienza Applicata e Tecnologia) e in seguito sviluppata con la collaborazione dei dottorandi Alessandro di Pierro e Lorenza Maddalena.

Il progetto è di particolare interesse perché le schiume flessibili a celle aperte grazie alle loro numerose proprietà, tra cui la bassa densità, la flessibilità e il basso costo sono materiali polimerici che trovano applicazione in moltissimi settori. Ad esempio vengono utilizzati come isolanti acustici per edilizia e trasporti, applicazioni per l’industria automobilistica, imbottiture per arredamento, giocattoli e molto altro. Tuttavia, i poliuretani alla base di questi materiali sono composti organici soggetti a combustione.

Quando vengono in contatto con una fiamma degradano rapidamente, sviluppando fumi tossici e contribuendo alla propagazione della fiamma, tanto da essere considerati statisticamente tra i primi materiali ad essere innescati durante un incendio. Risulta pertanto importante sviluppare soluzioni ingegneristiche che migliorino le caratteristiche relative all’infiammabilità di questi polimeri.

Attualmente tra le soluzioni più diffuse vi è l’impiego di sostanze definite ritardanti di fiamma, inserite nella schiuma durante la sua produzione, che hanno il compito di limitarne l’infiammabilità. Tuttavia, come emerso da recenti studi e valutazioni ambientali, alcuni additivi ritardanti di fiamma sono stati riconosciuti tossici e/o impattanti sull’ambiente, mentre altri sono sospetti tali. La loro sostituzione con soluzioni alternative a maggiore sostenibilità è dunque argomento di ricerca nella comunità tecnico-scientifica. Eppure, mancano ancora soluzioni soddisfacenti per le applicazioni industriali delle schiume polimeriche che sono largamente utilizzate in edilizia, nonché in arredamento e nei trasporti.

“L’invenzione oggetto del brevetto alla base di questo progetto si propone come soluzione innovativa a questa problematica”, ci ha spiegato il professor Carosio. “Utilizzando le procedure descritte nel brevetto è infatti possibile conferire proprietà di ritardo alla fiamma a substrati polimerici organici porosi, utilizzando componenti non tossici, senza condizionarne in modo sostanziale le proprietà strutturali. La procedura si basa sulla deposizione, in sospensione acquosa, di uno strato protettivo nanostrutturato sulle pareti interne ed esterne della schiuma”.

Le proprietà di ritardo alla fiamma conferite al substrato da questo trattamento comprendono: la non infiammabilità a seguito dell’esposizione a una piccola fiamma; la non accensione in condizione di combustione forzata con flusso di calore imposto, rappresentativo di un incendio nelle sue prime fasi di sviluppo; la resistenza alla penetrazione di una piccola fiamma localizzata, incidente sulla superficie del substrato rivestito, con il mantenimento delle caratteristiche di isolamento termico per la schiuma.

“Si tratta di un set di proprietà unico, che attualmente non si ritrova in alcuna schiuma polimerica in commercio”, ha aggiunto ancora Carosio. “Le schiume prodotte con tale tecnologia possono trovare applicazione in due macro settori, le imbottiture per arredamento e imballaggio (trasporti, edifici) e la realizzazione di pannelli fonoassorbenti in applicazioni edilizie (teatri/cinema, aule pubbliche) e industriali (vani motore, compressori etc.)”.

Durante il periodo di sviluppo nell’ambito dell’iniziativa POC, i ricercatori hanno modificato alcune schiume polimeriche con la tecnologia oggetto del brevetto, per dimostrarne l’efficacia in diversi ambiti. Hanno infatti realizzato parti di sedili per vetture da corsa, per eventi sportivi e anche per gli e-sports, mettendo sempre in evidenza caratteristiche uniche, non presenti nelle soluzioni proposte dallo stato dell’arte, in grado di ampliare notevolmente il campo di utilizzo e quindi il mercato dei materiali preparati.

Sul lungo termine ovviamente l’obiettivo della ricerca legata al brevetto è invece lo sviluppo del processo in un campo di applicazione definito e la sua industrializzazione.