New biomaterials for packaging: a green approach to biopolymers and biocomposites

The impellent global environmental issues related to plastic materials can be addressed by following two different approaches: i) the development of synthetic strategies towards novel bio-based polymers, deriving from biomasses and thus identifiable as CO2-neutral materials, and ii) the development of new plastic materials, such as biocomposites, which are bio-based and biodegradable and therefore able to counteract the accumulation of plastic waste. In this framework, this dissertation presents extensive research efforts have been devoted to the synthesis and characterization of polyesters based on various bio-based monomers, including ω-pentadecalactone, vanillic acid, 2,5-furan dicarboxylic acid, and 5-hydroxymethylfurfural. With the aim of achieving high molecular weight polyesters, different synthetic strategies have been used as melt polycondensation, enzymatic polymerization, ring-opening polymerization and chain extension reaction. In particular, poly(ethylene vanillate) (PEV), poly(ω-pentadecalactone) (PPDL), poly(ethylene vanillate-co-pentadecalactone) (P(EV-co-PDL)), poly(2-hydroxymethyl 5-furancarboxylate) (PHMF), poly(ethylene 2,5-furandicarboxylate) (PEF) with different amount of diethylene glycol (DEG) unit amount, poly(propylene 2,5-furandicarboxylate) (PPF), poly(hexamethylene 2,5-furandicarboxylate), (PHF) have been prepared and extensively characterized. To improve the lacks of poly(hydroxybutyrate-co-valerate) (PHBV), its minimal formulations with natural additives and its blending with medium chain length PHAs (mcl-PHAs) have been tested. Additionally, this dissertation presents new biocomposites based on polylactic acid (PLA), poly(butylene succinate) (PBS), and PHBV, which are polymers both bio-based and biodegradable. To maintain their biodegradability only bio-fillers have been taken into account as reinforcing agents. Moreover, the commitment to sustainability has further limited the selection and led to the exclusive use of agricultural waste as fillers. Detailly, biocomposites have been obtained and discussed by using the following materials: PLA and agro-wastes like tree pruning, potato peels, and hay leftovers; PBS and exhausted non-compliant coffee green beans; PHBV and industrial starch extraction residues.

Realizzazione grafica del catalogo di nuovi materiali biocompositi con applicazione progettuale nel packaging cosmetico

Il primo capitolo introduce l’importante problema dei rifiuti plastici e l’impatto che hanno nell’ambiente, esaminando sia i rifiuti plastici di grandi dimensioni sia le microplastiche. A riguardo, un documento molto significativo è quello della New Plastics Economy: questo raccoglie rilevanti informazioni sull’andamento della produzione e dei rifiuti plastici negli anni e va a delineare dei suggerimenti, delle linee guida che dovrebbero essere adottate per migliorare questa attuale condizione di crisi ambientale dovuta proprio alle materie plastiche. Il secondo capitolo ha il compito di introdurre i trentasei nuovi biocompositi in fase di produzione e sperimentazione e con loro il primo progetto grafico di tesi del catalogo per l’azienda Arianna Fibers. Una prima parte affronta il tema della valorizzazione dello scarto. Ed è qui che i gusci di frutta secca hanno l’opportunità di trasformarsi da rifiuto in risorsa, da materia di scarto in materia prima. Karà bio-compositi sono dei nuovi materiali composti da una matrice di bioplastica biodegradabile e da scarti di gusci di frutta secca. Il mio obiettivo è stato quello di progettare un catalogo di questi materiali che raccoglie campioni materici, informazioni, foto, render e applicazioni. Il terzo capitolo riguarda la progettazione del packaging cosmetico come applicazione dei nuovi materiali biocompositi precedentemente descritti. Si parla dunque di Impronta Ambientale, LCA ed Ecodesign del packaging cosmetico e da queste ed altre valutazioni su casi studio presenti sul mercato nasce Karà bio-cosmetics: una linea di packaging cosmetici sostenibili realizzati con i materiali biocompositi biodegradabili. La tipologia di materiale scelto è quella dei biocompositi a matrice PHA, unica bioplastica biodegradabile in ambiente aperto. Si tratta di una linea di diversi pezzi associabili a vari tipi di cosmetici che l’utente potrà poi personalizzare.

Ottimizzazione della Scheda Prodotto nei sistemi informativi gestionali in un’azienda nel settore del packaging farmaceutico

Questo elaborato è stato svolto all'interno della Marchesini Group, nell'Headquarter di Pianoro al secondo piano nell'ufficio analisi ordini. Nella prima parte di questo documento è stata fatta una profonda analisi di quello che è il contesto industriale di riferimento, packaging farmaceutico, dell'industria 4.0 e di come l'Azienda si approccia a tutto ciò. Prosegue con una breve descrizione dell'azienda e delle normative di rifermento. Nella seconda parte dell'elaborato è stata svolta una profonda analisi del processo che va dalla ricezione dell'ordine alla spedizione della macchina/linea al cliente, quindi dell'intero ciclo di vita della commessa. Attraverso questa analisi sono state analizzate le criticità delle diverse attività svolte, da diverse risorse e gli strumenti, utilizzati, attraverso cui vengono portate a termine. La figura del Project coordinator, la scheda prodotto, la macro-pianificazione e il cruscotto sono gli elementi che sono stati maggiormente analizzati. Sono stati analizzati i loro punti deboli e proposte soluzioni migliorative. E' stato analizzato il modo di introdurle e valutato il loro impatto a livello economico nel breve periodo. Alla fine c'è una piccola considerazione su quali aspetti andrebbero ulteriormente approfonditi.

Progettazione e implementazione in ambiente virtuale di una attrezzatura a supporto dell’industria del packaging

Lo studio effettuato durante il lavoro di tirocinio, da cui nasce la tesi, verte sulla progettazione ed implementazione in ambiente virtuale di una tavola rotante customizzata per la saldatura di supporti per gruppo bobine, contrappeso e guida rulli su anelli calandrati, richiesta da un fornitore dell’azienda Pieri s.r.l. presso la quale si è svolto il tirocinio medesimo. Il fornitore, infatti, si occupa di effettuare operazioni di saldatura su componenti delle macchine avvolgipallet, sviluppate e progettate dall’azienda Pieri. Per soddisfare la richiesta, si è ingegnerizzato il processo tanto che la macchina progettata facilita l’operatore nelle lavorazioni che deve effettuare, riducendo così il suo affaticamento, migliorando i tempi e la qualità di lavorazione. Dopo il tirocinio in azienda, il progetto è stato implementato in ambiente virtuale all’interno del laboratorio di Realtà Virtuale della sede di Ingegneria di Forlì, utilizzando il visore Meta Quest 2, con il quale si è creata un’applicazione che ha permesso al fornitore di fare più opportune valutazioni riguardanti la macchina sviluppata. Nell’ambiente virtuale, infatti, si può interagire non solo tramite visualizzazione, ma esiste la possibilità di gestire il funzionamento della macchina stessa ed apprezzare le configurazioni relative alle tre tipologie di anelli calandrati processati. Inoltre, permette di effettuare training in merito alle operazioni di saldatura e su alcune azioni relative al montaggio e smontaggio della macchina.

Caratterizzazione fisico-chimica di una sorgente di plasma freddo per trattamento di packaging alimentare

I plasmi freddi a pressione atmosferica (CAP) generati da scariche a barriera dielettrica (DBD) sono oggetto di studio e sviluppo per una gamma sempre più ampia di applicazioni in ambito biomedico e industriale come la sanificazione di alimenti e di packaging termosensibili. La sorgente sviluppata in questo progetto di tesi viene definita PASS, Plasma Assisted Sanification System essa è composto da una sorgente di plasma sDBD (surface dielectric barrier discharge), una camera di trattamento, un sistema di raffreddamento e un generatore di alta tensione. Questo progetto si concentra sulla caratterizzazione fisico-chimica di una sorgente di plasma sDBD sviluppata dal gruppo di ricerca in Applicazioni Industriali dei Plasmi (AIP - DIN - Alma Mater Studiorum). In primo luogo è stata svolta una caratterizzazione elettrica della sorgente variando la potenza agendo direttamente sul duty cycle da 100% a 10% tramite due metodi: un metodo convenzionale e con il metodo di Lissajous inserendo una capacità monitor C0 pari a 90,95 nF . Successivamente è stata studiata la cinetica delle concentrazioni di O3 e NO2 in fase gas mediante misure OAS. È stata inoltre monitorata la temperatura all’interno della camera di trattamento per verificare l’ipotesi di assenza di effetti termici durante il trattamento. Un’altra importante applicazione della sorgente di plasma utilizzata in questo è la produzione di acqua attivata al plasma (Plasma Activated Water, PAW). Le specie reattive dell’ossigeno (Reactive Oxygen Species, ROS) e dell’azoto (Reactive Nitrogen Species, RNS), vengono assorbite dal liquido dando origine a ulteriori reazioni chimiche come NO3-, NO2-, H2O2. I RONS influenzano e controllano molti processi nelle piante e sono responsabili del miglioramento della crescita delle piante. Per ogni campione di acqua attivata (PAW) sono stati misurati pH, conducibilità confrontati con la soluzione non trattata e concentrazione di specie reattive quali: H2O2, NO2- e NO3- .

studio ed ottimizzazione del modello di valutazione del rapporto fra risorse ed obiettivi di consegna in un’azienda leader nel settore del packaging farmaceutico e cosmetico

Il presente elaborato di tesi riguarda uno studio che è stato portato avanti durante il tirocinio curriculare svolto nell’ufficio Engineering di Marchesini Group S.p.A., azienda leader nella produzione di macchine automatiche per il packaging di prodotti farmaceutici e cosmetici. Dopo aver riscontrato alcune criticità nelle modalità con le quali vengono attualmente pianificate e gestite le risorse appartenenti ai team produttivi e con le quali vengono valutati i carichi di lavoro, si sono elaborati dei modelli e degli strumenti che permettono di migliorare ed ottimizzare l’assegnazione delle risorse ai gruppi e di visualizzare in tempo reale la distribuzione dell’impegno di lavoro dei reparti in relazione alla disponibilità in produzione. Le proposte supportano il trend dell’attuale contesto produttivo di garantire un elevato livello di servizio al cliente rispettandone le richieste e i tempi stabiliti. Difatti, un’assegnazione corretta delle risorse in produzione consente di ridurre i ritardi e le inefficienze e, di conseguenza, di migliorare i lead time. In aggiunta, una correlazione chiara e strutturata fra le risorse e gli obiettivi raggiungibili permette di conseguire con maggiore sicurezza i risultati economici stabiliti, evitando di perdere parte del valore potenzialmente collaudabile.

Evaluation Of The Effect Of Different Methods Of Microabrasion And Polishing On Surface Roughness Of Dental Enamel.

The microabrasion technique of enamel consists of selectively abrading the discolored areas or causing superficial structural changes in a selective way. In microabrasion technique, abrasive products associated with acids are used, and the evaluation of enamel roughness after this treatment, as well as surface polishing, is necessary. This in-vitro study evaluated the enamel roughness after microabrasion, followed by different polishing techniques. Roughness analyses were performed before microabrasion (L1), after microabrasion (L2), and after polishing (L3).Thus, 60 bovine incisive teeth divided into two groups were selected (n=30): G1- 37% phosphoric acid (37%) (Dentsply) and pumice; G2- hydrochloric acid (6.6%) associated with silicon carbide (Opalustre - Ultradent). Thereafter, the groups were divided into three sub-groups (n=10), according to the system of polishing: A - Fine and superfine granulation aluminum oxide discs (SofLex 3M); B - Diamond Paste (FGM) associated with felt discs (FGM); C - Silicone tips (Enhance - Dentsply). A PROC MIXED procedure was applied after data exploratory analysis, as well as the Tukey-Kramer test (5%). No statistical differences were found between G1 and G2 groups. L2 differed statistically from L1 and showed superior amounts of roughness. Differences in the amounts of post-polishing roughness for specific groups (1A, 2B, and 1C) arose, which demonstrated less roughness in L3 and differed statistically from L2 in the polishing system. All products increased enamel roughness, and the effectiveness of the polishing systems was dependent upon the abrasive used.

Comparative In vitro Mechanical Evaluation Of Techniques Using A 2.0 mm Locking Fixation System For Simulated Fractures Of The Mandibular Body.

To perform a comparative evaluation of the mechanical resistance of simulated fractures of the mandibular body which were repaired using different fixation techniques with two different brands of 2.0 mm locking fixation systems. Four aluminum hemimandibles with linear sectioning simulating a mandibular body fracture were used as the substrates and were fixed using the two techniques and two different brands of fixation plate. These were divided into four groups: groups I and II were fixed with one four-hole plate, with four 6 mm screws in the tension zone and one four-hole plate, with four 10 mm screws in the compression zone; and groups III and IV were fixed with one four-hole plate with four 6 mm screws in the neutral zone. Fixation plates manufactured by Tóride were used for groups I and III, and by Traumec for groups II and IV. The hemimandibles were submitted to vertical, linear load testing in an Instron 4411 servohydraulic mechanical testing unit, and the load/displacement (3 mm, 5 mm and 7 mm) and the peak loads were measured. Means and standard deviations were evaluated applying variance analysis with a significance level of 5%. The only significant difference between the brands was seen at displacements of 7 mm. Comparing the techniques, groups I and II showed higher mechanical strength than groups III and IV, as expected. For the treatment of mandibular linear body fracture, two locking plates, one in the tension zone and another in the compression zone, have a greater mechanical strength than a single locking plate in the neutral zone.

A plasticidade dos amorfos: fazendo pigmentos brancos com fosfato de alumínio

A new white pigment made out of nano-structured non-crystalline aluminum phosphate was recently launched as an industrial product. Pigment opacifying properties are not intrinsic to aluminum phosphate but they arise as the result of a rare hollow particle nano-structure. This is in turn derived from the core-and-shell structure of amorphous aluminum phosphate precipitated under well-defined conditions. The new pigment is a product of the often neglected chemistry of non-crystalline ionic solids that can probably be a rich source of new successful products. The text describes a short account of the R&D activities, from the initial ideas to the present.

Influência da embalagem de polietileno de baixa densidade e da temperatura na conservação do repolho minimamente processado

This research studied the effect of low density polyethylene packaging and storage temperature on the preservation of fresh-cut (minimally processed) cabbage. The cabbages, previously cooled to a temperature of 10 ºC, were selected, washed, cut in four parts (with the central stalk removed), sanitized, cut in strips, rinsed, put in the centrifuge, weighed and stored in plastic packaging of low density polyethylene (70 µm), and then stored in cold chambers at temperatures of 1 and 10 ºC for 20 days. The following aspects were evaluated: carbon dioxide, oxygen and ethylene in the internal atmosphere of the package as well as, pH, titratable acidity, total soluble solids, vitamin C, loss of fresh mass and the total soluble solids/acidity in the fresh-cut cabbage ratio. The experimental design was entirely casual, with three repetitions. The analysis parameters, except for the vitamin C, loss of fresh mass and ethylene, presented significant variation between the temperatures and days of storage. The cabbage stored at a temperature of 1 ºC presented a shelf life of around 15 days, significantly higher than that stored at 10 ºC. At this temperature, on the 8th day of storage, the product was completely decayed, unfit for commercialization or consumption.

Variabilidade dos indicadores antropométricos e de desempenho físico de jovens futebolistas em função da idade cronológica

Universidade Estadual de Campinas . Faculdade de Educação Física

Polymerization shrinkage stress of composites photoactivated by different light sources

The purpose of this study was to compare the polymerization shrinkage stress of composite resins (microfilled, microhybrid and hybrid) photoactivated by quartz-tungsten halogen light (QTH) and light-emitting diode (LED). Glass rods (5.0 mm x 5.0 cm) were fabricated and had one of the surfaces air-abraded with aluminum oxide and coated with a layer of an adhesive system, which was photoactivated with the QTH unit. The glass rods were vertically assembled, in pairs, to a universal testing machine and the composites were applied to the lower rod. The upper rod was placed closer, at 2 mm, and an extensometer was attached to the rods. The 20 composites were polymerized by either QTH (n=10) or LED (n=10) curing units. Polymerization was carried out using 2 devices positioned in opposite sides, which were simultaneously activated for 40 s. Shrinkage stress was analyzed twice: shortly after polymerization (t40s) and 10 min later (t10min). Data were analyzed statistically by 2-way ANOVA and Tukey's test (a=5%). The shrinkage stress for all composites was higher at t10min than at t40s, regardless of the activation source. Microfilled composite resins showed lower shrinkage stress values compared to the other composite resins. For the hybrid and microhybrid composite resins, the light source had no influence on the shrinkage stress, except for microfilled composite at t10min. It may be concluded that the composition of composite resins is the factor with the strongest influence on shrinkage stress.

Effect of casting atmosphere on the shear bond strength of a ceramic to Ni-Cr and Ni-Cr-Be alloys

The success of metal-ceramic restorations depends on an optimal bond between metal and ceramic. This study evaluated the effect of 3 casting atmospheres on the metal-ceramic bond strength (MCBS) of 2 Ni-Cr alloys, with beryllium (Fit Cast V) and without beryllium (Fit Cast SB). Sixty acrylic resin patterns (8 mm long and 5 mm diameter) were obtained using a fluorocarbon resin matrix. Wax was used to refine the surface of acrylic resin patterns that were invested and cast in an induction casting machine under normal, vacuum, and argon atmospheres at a temperature of 1340ºC. The castings were divested manually and airborne-particle abraded with 100-µm aluminum-oxide. Ten castings were obtained for each group. The IPS Classic V ceramic was applied (2 mm high and 5 mm diameter). The shear bond strength was tested in a mechanical testing machine with a crosshead speed of 2.0 mm/min. The MCBS data (MPa) were subjected to 2-way analysis of variance (α=0.05). There was no statistically significant difference (p>0.05) between the alloys or among the casting atmospheres. Within the limitations of this study, it may be concluded that the presence of beryllium and the casting atmosphere did not interfere in the MCBS of the evaluated metal-ceramic combinations

Effect of staining solutions and repolishing on color stability of direct composites

OBJECTIVES: The purpose of this study was to assess the color change of three types of composite resins exposed to coffee and cola drink, and the effect of repolishing on the color stability of these composites after staining. MATERIALS AND METHODS: Fifteen specimens (15 mm diameter and 2 mm thick) were fabricated from microhybrid (Esthet-X; Dentsply and Filtek Z-250; 3M ESPE) and high-density hybrid (Surefil; Dentsply) composites, and were finished and polished with aluminum oxide discs (Sof-Lex; 3M ESPE). Color of the specimens was measured according to the CIE L*a*b* system in a refection spectrophotometer (PCB 6807; BYK Gardner). After baseline color measurements, 5 specimens of each resin were immersed in different staining solutions for 15 days: G1 - distilled water (control), G2 - coffee, G3 - cola soft drink. Afterwards, new color measurement was performed and the specimens were repolished and submitted to new color reading. Color stability was determined by the difference (ΔE) between the coordinates L*, a*, and b* obtained from the specimens before and after immersion into the solutions and after repolishing. RESULTS: There was no statistically signifcant difference (ANOVA, Tukey's test; p>0.05) among the ΔE values for the different types of composites after staining or repolishing. For all composite resins, coffee promoted more color change (ΔE>3.3) than distilled water and the cola soft drink. After repolishing, the ΔE values of the specimens immersed in coffee decreased to clinically acceptable values (ΔE<3.3), but remained signifcantly higher than those of the other groups. CONCLUSIONS: No signifcant difference was found among composite resins or between color values before and after repolishing of specimens immersed in distilled water and cola. Immersing specimens in coffee caused greater color change in all types of composite resins tested in this study and repolishing contributed to decrease staining to clinically acceptable ΔE values.

Effect of repeated disinfections by microwave energy on the physical and mechanical properties of denture base acrylic resins

The present study evaluated the effect of repeated simulated microwave disinfection on physical and mechanical properties of Clássico, Onda-Cryl and QC-20 denture base acrylic resins. Aluminum patterns were included in metallic or plastic flasks with dental stone following the traditional packing method. The powder/liquid mixing ratio was established according to the manufacturer's instructions. After water-bath polymerization at 74ºC for 9 h, boiling water for 20 min or microwave energy at 900 W for 10 min, the specimens were deflasked after flask cooling and finished. Each specimen was immersed in 150 mL of distilled water and underwent 5 disinfection cycles in a microwave oven set at 650 W for 3 min. Non-disinfected and disinfected specimens were subjected to the following tets: Knoop hardness test was performed with 25 g load for 10 s, impact strength test was done using the Charpy system with 40 kpcm, and 3-point bending test (flexural strength) was performed at a crosshead speed of 0.5 mm/min until fracture. Data were analyzed statistically by ANOVA and Tukey's test (α= 0.05%). Repeated simulated microwave disinfections decreased the Knoop hardness of Clássico and Onda-Cryl resins and had no effect on the impact strength of QC-20. The flexural strength was similar for all tested resins.