Reologie, inovație și colaborare regională: impulsul pentru viitorul bioplasticelor și al materialelor reciclate

Abordarea provocărilor legate de durabilitate prin intermediul științei materialelor

Într-un context industrial și de reglementare în continuă evoluție, o înțelegere aprofundată a materialelor polimerice a devenit un factor-cheie al inovării. Pe măsură ce industriile se străduiesc să îndeplinească obiective ambițioase în materie de sustenabilitate, circularitate și performanță, caracterizarea avansată a materialelor joacă un rol din ce în ce mai strategic.

Având în vedere acest obiectiv, Green Business and Consulting Company,, o companie dedicată dezvoltării de soluții ecologice, inclusiv biomateriale și bioplastice (pe bază biologică și/sau biodegradabile), dar și materiale plastice reciclate, a lansat o colaborare tehnică și științifică unică în regiunea Auvergne-Rhône-Alpes din Franța.

Această inițiativă reunește patru parteneri a căror expertiză complementară creează un ecosistem de inovare puternic:

• Green Business and Consulting Company, specialist în bioplastice și dezvoltarea acestora, cu o expertiză solidă în proiectarea ecologică și analiza ciclului de viață (LCA)
• Liceul Tehnic „Jean Zay” (din Thiers), un centru de excelență recunoscut în domeniul educației și formării tehnice în prelucrarea materialelor plastice;
• INP Clermont Auvergne, un institut de inginerie de prim rang care combină cercetarea de nivel mondial cu transferul de inovații către industrie;
• NETZSCH, un lider mondial în domeniul tehnologiilor avansate de testare reologică.

Uniți de o expertiză comună: reologia

La baza acestei colaborări se află reologia, știința care studiază curgerea și deformarea materialelor. Reologia reprezintă legătura esențială între cercetarea academică și aplicațiile industriale, oferind informații cruciale despre comportamentul sistemelor polimerice complexe.

Această expertiză este deosebit de importantă pentru materialele emergente, precum bioplasticele și polimerii reciclați, ale căror proprietăți fizice și chimice pot varia semnificativ în funcție de compoziție, microstructură și condițiile de prelucrare.

Importanța caracterizării avansate este amplificată și mai mult de cerințele viitoare ale Regulamentului european privind ambalajele și deșeurile de ambalaje (PPWR), care a intrat în vigoare în august 2026 și a introdus obligații mai stricte privind utilizarea materialelor reciclate și durabile în ambalaje în următorii ani.

Pentru a face față acestor provocări, partenerii și-au unit forțele în domeniile educației, cercetării, inovării în materie de materiale și metrologiei, creând o platformă de colaborare capabilă să accelereze dezvoltarea polimerilor durabili de nouă generație.

Instrumentație avansată: Calea către cunoaștere și performanță

NETZSCH Reometru rotațional Kinexus Prime Pro+

Expertiza științifică în reometria rotațională, dezvoltată de echipa de cercetare a grupului GePEB din cadrul Institutului Pascal, este valorificată prin intermediul platformei de transfer tehnologic Gen’Mat de la Polytech Clermont (INP Clermont Auvergne), coordonată de Fabrice Audonnet. Achiziționate prin programul de finanțare AMI CMA „Académie des Mobilités” destinat sprijinirii educației inginerești, aceste instrumente sunt utilizate pentru caracterizarea avansată a materialelor, servind atât formării studenților ingineri de la CA INP, cât și cercetării academice.

Dotat cu un cuptor HTC Prime, reometrul rotativ Kinexus Prime Pro+ de laNETZSCH oferă informații fundamentale despre structura și comportamentul materialelor în condiții de forfecare redusă. Sistemul permite măsurarea precisă a unor proprietăți esențiale, precum:

• Vâscozitatea dinamică;
• Modulii viscoelastici;
• Tranziții fizice, inclusiv comportamentul la curgere și elasticitatea.

Fiind un instrument consacrat pentru analiza reologică, acesta contribuie la înțelegerea și dezvoltarea formulărilor avansate de polimeri (a se vedea Figura 1 privind proprietățile în funcție de îmbătrânire).

NETZSCH Reometrul capilar Rosand RH7: un salt tehnologic major

Achiziționarea reometrului capilar Rosand RH7 de la NETZSCH (vezi figura 2), cu sprijinul tehnic al lui Frédéric Fraisse, reprezintă un pas important în direcția reproducerii condițiilor reale de procesare industrială, precum extrudarea și turnarea prin injecție.

Instrumentul permite caracterizarea proprietăților cheie ale stării topite, printre care:

• Vâscozitatea la forfecare și la întindere în condiții de presiune ridicată;
• Comportamentul elastic și profilurile de curgere într-o gamă largă de viteze de forfecare (cf. Figura 3);
• proprietățile pVT (presiune-volum-temperatură), esențiale pentru modelarea compresibilității materialului și a dilatării termice.

Aceste măsurători furnizează date de înaltă precizie pentru simularea proceselor, proiectarea sculelor și fabricarea pieselor, contribuind în final la îmbunătățirea calității produselor și la reducerea timpului de dezvoltare.

Tehnologii complementare care asigură o înțelegere aprofundată a materialelor

Combinația dintre reometria rotațională și cea capilară oferă o capacitate analitică amplă și complementară.

Reometria rotațională este deosebit de utilă pentru studierea răspunsului materialelor la viteze mici de deformare și pentru determinarea proprietăților viscoelastice.

Reometria capilară, dimpotrivă, oferă informații esențiale în condițiile exigente întâlnite în timpul procesării industriale, unde materialele sunt expuse la viteze de forfecare ridicate și la temperaturi ridicate.

Împreună, aceste tehnologii permit o caracterizare reologică cuprinzătoare, corelând proprietățile fundamentale ale materialelor, precum vâscozitatea, elasticitatea și tranzițiile de la stare solidă la lichid, cu parametrii-cheie ai procesului, inclusiv presiunea, temperatura, volumul și viteza de curgere.
Pentru materiale complexe, precum biopolimerii și amestecurile reciclate, ale căror proprietăți pot varia semnificativ, această abordare integrată oferă un avantaj științific major. Ea facilitează optimizarea formulării, îmbunătățește predictibilitatea procesului și susține transferul cu succes al inovațiilor de la dezvoltarea în laborator la producția industrială l large ă.

Dezvoltarea competențelor și încurajarea transferului de cunoștințe

Un element fundamental al acestui parteneriat îl reprezintă schimbul reciproc de expertiză.
NETZSCH oferă cursuri de formare practică avansată personalului academic și de cercetare atât de la Institut Pascal, cât și de la INP Clermont Auvergne, precum și echipelor tehnice ale Green Business and Consulting Company. Dezvoltarea acestor competențe este esențială pentru a valorifica pe deplin puterea analitică a aparatului Rosand RH7 și pentru a genera date de înaltă calitate în vederea dezvoltării viitoarelor generații de polimeri durabili.

În același timp, Liceul Tehnic Jean Zay, sub conducerea lui David Bonnet, a adus o contribuție importantă prin programele sale de prelucrare a materialelor plastice și prin dotările tehnice, în special în cadrul programului BTS EuroPlastics & Composites.

Școala a proiectat și a fabricat o matriță cu flux în spirală (vezi Figura 4), care va fi instalată pe o mașină electrică de turnare prin injecție ENGEL de 60 de tone. Acest instrument educațional și științific le va permite elevilor și cercetătorilor să vizualizeze relația directă dintre reologia materialului și performanța procesării industriale.

Integrarea sa în atelierele practice consolidează legătura dintre învățământul academic și realitatea industrială, încurajând în același timp viitorii tehnicieni să se implice în domeniul materialelor durabile și al inovației tehnologice.

Un model de excelență regională

Această colaborare ilustrează perfect un model holistic de inovare care acoperă întregul lanț valoric, de la cercetarea fundamentală până la aplicațiile industriale, susținut de o educație tehnică de înalt nivel.

Prin alinierea capacităților de cercetare ale INP Clermont Auvergne, a expertizei educaționale a Liceului Tehnic Jean Zay, a tehnologiilor de ultimă generație ale NETZSCH, precum și strategia de inovare orientată către piață a companiei Green Business and Consulting, regiunea Auvergne-Rhône-Alpes se impune ca un model de referință pentru cooperarea regională de succes.

Împreună, acești parteneri contribuie la modelarea viitorului prelucrării materialelor plastice: mai circular, mai tehnic și mai durabil.

Vă mulțumim pentru colaborarea fructuoasă

Dorim să mulțumim sincer lui Laurent Massacrier, de la Green Business and Consulting Company, lui Fabrice Audonnet, grupului de cercetare GePEB al Institutului Pascal și platformei Gen’Mat (Polytech Clermont, Clermont Auvergne INP), lui David Bonnet, de la Liceul Tehnic Jean Zay, precum și tuturor celor implicați în această colaborare, pentru încrederea, expertiza și angajamentul lor.

Suntem încântați să facem parte din acest puternic parteneriat regional și așteptăm cu interes să vedem cum expertiza combinată în reologie, dezvoltarea materialelor, cercetare și educație va continua să contribuie la dezvoltarea unor soluții polimerice mai durabile.