Nell’era della tecnologia avanzata, l’industria conciaria sta vivendo una trasformazione significativa grazie all’adozione di tecniche di ispezione e controllo innovative volte a migliorare la qualità e l’efficienza dei processi produttivi. Tra le tecnologie che potrebbero essere utilizzate in questo settore, la termografia si distingue per la sua capacità di fornire un controllo qualita non distruttivo, offrendo un potenziale strumento per l’ottimizzazione delle diverse fasi di produzione della pelle. La termografia è una tecnica che sfrutta le radiazioni infrarosse per analizzare il flusso di calore in un materiale. Il risultato e una sequenza di termogrammi, ovvero immagini in cui ogni pixel rappresenta il valore della temperatura acquisita. L’analisi dei termogrammi consente di identificare difetti e anomalie che potrebbero sfuggire ai metodi di ispezione tradizionali.
Nel settore conciarlo, questo sistema potrebbe agevolare il controllo, spesso di tipo visivo. effettuato dagli operatori per individuare imperfezioni superficiali della pelle causate dalla sua natura e dai processi conciari. La capacita di effettuare un controllo qualità senza contatto è essenziale soprattutto quando è richiesto un attento controllo di qualita che garantisca allo stesso tempo l’integrità del prodotto.
Questa ricerca preliminare. realizzata nell’ambito del progetto SOLARIS, Sustainable Options for Leather Advances and Recycling Innovative Solutions, parte del Partenariato Esteso MICS (made in Italy Circolare e Sostenibile), finanziato dall’Unione Europea – Next Generation EU (PIANO NAZIONALE DI RIPRESA E RESILIENZA (PNNR) – MISSIONE 4 COMPONENTE 2, INVESTIMENTO 1.3, è finalizzata ad individuare le potenzialità di un sistema di ispezione basato sulla termografia per la rilevazione di difetti nelle pelli conciate. Le indagini termografiche si classificano in base alla presenza o meno di sorgenti esterne di calore. Si parla di termografia passiva quando si effettuano unicamente misure di temperatura, mentre è attiva se viene utilizzata una sorgente termica per riscaldare il campione in esame. In quest’ultimo caso, i difetti presenti nella pelle possono agire sulla diffusività termica e, quindi, sul tempo di propagazione del calore: la diversa risposta termica generata dalla presenza di un difetto può essere rilevata da una termocamera ad infrarossi.
Due principali metodi di analisi sono comunemente utilizzati nelle prove di termografia attiva. tecnica “Lock-in* impiega una sorgente termica con un’emissione di calore periodica nel tempo. La presenza di un difetto agisce come un ostacolo alla propagazione del calore, generando un ritardo nella propagazione dell’onda termica che può essere rilevata con opportune analisi nel dominio della frequenza. La tecnica “Pulsed”, invece, utilizza una sorgente termica con un’emissione di calore impulsiva. Una disomogeneita locale nella pelle limita in queste zone la trasmissione del calore e, quindi, la velocità di raffreddamento. L’analisi nel dominio del tempo della risposta termica transitoria del materiale consente di identificare la presenza del difetto. In questa ricerca, entrambe le metodologie sono state testate per la rilevazione di alcune tipologie di difetti presenti in campioni di pelle forniti dalla Stazione Sperimentale per l’industria delle Pelli e delle Materie Concianti. Nello specifico, i difetti esaminati
- distacco dello strato fiore (soffiatura)
- distacco della rifinizione della pelle
- macchie su prodotti semilavorati
- pieghe su pelle verniciata
Per tutte le tipologie di difetti, la modalità Pulsed si è rilevata la tecnica più promettente per l’ispezione termografica della pelle conciata. Questa analisi è stata condotta utilizzando due riscaldatori ad infrarossi (potenza nominale di 2 kW ciascuno) capaci di fornire un riscaldamento controllato e uniforme su un’ampia superficie di pelle in esame. I riscaldatori sono stati posizionati equidistanti dai campioni da testare, a una distanza di circa 50 cm e con un’inclinazione di circa 45. Questa configurazione è stata necessaria per ridurre l’interferenza delle sorgenti di calore nella misurazione dell’emissione termica del campione.
Una termocamera ad infrarossi con una risoluzione di 640 * 512 pixel mod. FLIR A6750c, è stata posizionata frontalmente al campione, a una distanza di circa 50 cm. I campioni di pelle sono stati posizionati su un supporto rigido nero e lievemente tirate per evitare disturbi nell’acquisizione termica.
In modalità Pulsed, i riscaldatori emettevano un impulso di calore della durata 0,4 s con una potenza complessiva nominale di 4 kW. La termocamera misurava con una frequenza di 60 termogrammi al secondo la fase di riscaldamento e raffreddamento del campione. Con l’analisi dei termogrammi è stato possibile osservare la variazione nel tempo della temperatura in ciascun pixel della matrice 640 x 512 con cui era stata suddivisa la superficie di pelle in esame. Poiché la curva di raffreddamento di ogni pixel dovrebbe seguire un modello esponenziale di temperatura decrescente nel tempo, le sequenze temporali per ogni pixel sono state interpolate con un modello matematico di riferimento
Successivamente, è stato calcolato per ogni pixel il coefficiente di determinazione, comunemente noto come R2 per quantificare quanto i dati sperimentali acquisiti dalla termocamera seguano il modello esponenziale. Lo scostamento da questo modello permette di rivelare la presenza di un’anomalia nel materiale. Infine, costruendo un’immagine in scala di grigi, la cui intensità dipende dal valore di Rº, è possibile definire la posizione, l’estensione e la forma del difetto.
I risultati ottenuti dalle analisi termografiche sono riportati brevemente di seguito.
Distacco dello strato fiore (soffiatura)
La mappa dei coefficienti di determinazione R° ottenuta nell’analisi del campione di pelle con una compromissione della struttura fibrosa della pelle.
La mappa Rª riproduce fedelmente in scala di grigi l’immagine del campione reale, evidenziando in modo chiaro e preciso le aree in cui si presenta questo difetto. Questa correlazione trà la mappa termogranca e l’immagine del
campione conferma l’efficacia della tecnica di termografia pulsata nell’individuazione di difetti di delaminazione.
Distacco della rifinizione della pelle
Il distacco della rifinizione della pelle è un tipico difetto che generalmente non è visibile ad occhio nudo. Questo difetto provoca una discontinuità nella pelle lungo il suo spessore, influenzando in questo modo la trasmissione del calore. La mappa Rª ottenuta dal campione di pelle soggetto ad un distacco della rifinizione della pelle mostra delle disomogeneità legate a gradienti della velocità di raffreddamento.
Macchie su prodotti semilavorati
Le macchie sui prodotti semilavorati costituiscono un altro difetto che si può riscontrare nelle fasi di trattamento delle pelli, e possono essere riconducibili a diverse cause; alcune macchie possono essere difatti causate da ossidi metallici, dalla precipitazione di saponi di calcio o di cromo, oltre che essere determinate da possibili attacchi microbici. La natura delle macchie influenza lievemente la trasmissione del calore. Infatti, la mappa Rª non evidenzia con chiarezza l’estensione ed il perimetro del difetto. In questo caso, ulteriori indagini con diversi setup sperimentali (es. riscaldamento della pelle con diversi profili di emissione termica, utilizzo di termocamere con diverse bande spettrali› potrebbero rendere l’analisi termografica più accurata.
Pieghe su pelle verniciata
Queste pieghe possono essere determinate da errori nella fase di asciugaggio, piuttosto che da criticità emerse in fase di applicazione della rifinizione, oltre che dalla possibile migrazione a carico di sostanze in grado di compromettere l’adesività del finishing. Generalmente, non tutte le pieghe sono individuabili con un semplice controllo visivo, l’elaborazione dei termogrammi e la mappa R° permettono di evidenziare le zone affette dal difetto, anche quelle che non sono visibili o difficilmente visibili ad occhio nudo.
Questo studio preliminare evidenzia il potenziale della termografia come strumento efficace per la rilevazione di vari diletti che possono formarsi nella pelle durante il processo di concia. In particolare, la solatura del fiore e la formazione di pieghe sulla pelle verniciata possono essere identificate in modo accurato utilizzando la termografia con un setup sperimentale standard. La termografia ha mostrato una certa capacita di rilevazione per altri tipi di difetti. come le macchie sui prodotti semilavorati e il distacco della rifinizione, ma sono necessari ulteriori approfondimenti e ottimizzazioni del setup sperimentale per migliorare l’accuratezza di questo metodo di indagine.
