Prof. Carlo Carrisi
Le materie plastiche sono prodotti artificiali o sintetici formati da molecole molto grandi, che in determinate condizioni di temperatura subiscono variazioni permanenti. Le plastiche sono nate nei laboratori delle industrie chimiche. STORIA La scoperta e l utilizza delle materie plastiche è piuttosto recente: esse nascono sul finire dell Ottocento con lo scopo di sostituire alcuni materiali naturali pregiati quali: l ambra, l avorio,la tartaruga. Il primo materiale plastico che apparve sul mercato fu la celluloide a cui seguirono la bachelite e la formica. La continua ricerca porta negli anni trenta alla produzione di nuovi materiali derivati dal petrolio come il polistirolo o il nylon. LE TAPPE FONDAMENTALI PER LA SCOPERTA DELLE MATERIE PLASTICHE 1869 W.Hyatt inventa la celluloide 1909 Baekeland crea la bachelite Anni venti nasce la formica Anni trenta si produce il polistirolo 1935/1938 si producono il polietilene ed il nailon 1948 si produce il plexiglass 1950/1960 si producono i policarbonati, il polietilene ed il polipropilene
TECNOLOGICHE PROPRIETA MECCANICHE FISICHE CARATTERISTICHE E PROPRIETA Conoscere le proprietà dei vari tipi di materie plastiche è importante perché ne consente l uso più appropriato ed efficiente. CARATTERISTICHE la plastica deriva da risorse naturali quali cellulosa carbone, gas e petrolio. Tali risorse vengono inizialmente trasformate in RESINE, queste possono essere: Artificiali, se si ricavano da cellulosa,avena,oli di semi Sintetiche, se si ottengono del gas o del petrolio artificiali resine sintetiche Conducibilità elettrica (bassa) In genere è isolante Comportamento al calore Resine termoplastiche: si possono Fondere e modellare più volte. Resine termoindurenti: solo una volta. Durezza (discreta) Resistenza meccanica (buona) Resilienza resistere agli urti senza spezzarsi Resistenza agli urti (buona) Elasticità (buona) Plasticità (ottima) capacità di essere deformata Duttilità (ottima) capacità di lasciarsi ridurre in fili Malleabilità (ottima) capacità di lasciarsi ridurre in lamine sottili
CLASSIFICAZIONE E PRODUZIONEDELLE RESINE SINTETICHE CICLO PRODUTTIVO il ciclo produttivo delle materie plastiche può essere schematizzato in cinque fasi: 1) Monomerizzazione 2) Polimerizzazione 3) Mescolamento 4) Polverizzazione 5) Modellatura La modellatura può avvenire per: (estrusione,stampaggio,calandratura, Spalmatura) SOSTANZE AGGIUNTIVE le sostanze aggiuntive sono: (cariche, plastificanti,coloranti, stabilizzanti) CLASSIFICAZIONE Le materie plastiche vengono Suddivise in due grandi gruppi: Termoplastiche Il materiale termoplastico si rammollisce sempre al calore e può essere formato di nuovo. Termoindurenti Il materiale termoindurente può essere formato una sola volta, poi resta duro per sempre
I Polimeri sono grandi molecole, ottenute per sintesi chimica dal petrolio e sono alla base di tutte le materie plastiche. Possono essere termoplastici o termoindurenti. a. Polimeri Termoplastici - Struttura molecolare lineare - All azione del calore fondono assumendo le forme dello stampo. - Questo processo si può ripetere più volte (riciclaggio) PET - Polietilene tereftalato (bottiglie acqua minerale) HDPE - Polietilene ad alta densità V - Vinile LDPE - Polietilene a bassa densità PP Polipropilene (articoli casalinghi) PS Polistirene (imballaggi - polistirolo) ALTRI - es. PVC Cloruro di polivinile (edilizia) b. Polimeri Termoindurenti - Una volta scaldati e formati non possono tornare a fondersi 1. Resine fenoliche (bakelite) 2. Resine epossidiche (adesivi, isolanti) 3. Poliestere (recipienti poliuretano) 4. Resine di melamina (giocattoli) 5. Resine di urea-formaldeide (maniglie, appendini) 6. Elastomeri (gomma, elastici, tubi)
Lavorazione delle materie plastiche 1. ESTRUSIONE Processo continuo che permette di formare tubi, barre, lastre, profilati e film, una grande vite senza fine convoglia la resina riscaldata attraverso una matrice, che contiene la sezione dell impronta usata per stabilire la forma da realizzare. Il materiale una volta raffreddato, viene tagliato nei vari formati. Con questa tecnica si realizzano tubi e profilati. 2. SOFFIAGGIO Questo metodo è utilizzato per la produzione di oggetti cavi: il materiale riscaldato viene immesso nello stampo e sottoposto a un getto d aria compressa, che lo fa aderire alle pareti dello stesso. Con questa tecnica si producono bottiglie, taniche. 3. STAMPAGGIO Lo stampo è uno strumento che permette di riprodurre la sua forma in diversi oggetti, tutti uguali tra loro. Il processo di stampaggio delle materie plastiche avviene per: Formatura a mano Stampaggio a caldo a compressione (termoformatura): Stampaggio per iniezione 6/11
- Negli ultimi decenni sperimentazione e commercializzazione di nuove tipologie di materiali che, rispetto a quelli tradizionali, mostrano proprietà superiori. - Ad esempio i materiali compositi, che derivano dalla combinazione di almeno due componenti chimicamente diversi, la cui coesistenza genera proprietà e caratteristiche non riscontrabili nei singoli componenti. - Più recenti ancora sono i cosiddetti nanomateriali, generati dalla manipolazione della materia fino ad un livello estremamente fine (con tolleranze inferiori al decimilionesimo di metro) - materiali, prodotti, dispositivi caratterizzati da proprietà nuove e inusuali, ancora tutte da scoprire.
1. Fibre di carbonio ottima resistenza meccanica bassa tenacità alto modulo elastico bassa densità (1.7-2.1 g/cm 3 ) alto costo 2. Fibre aramidiche (Kevlar - Nomex) ottima resistenza meccanica alta tenacità modulo elastico medio bassa densità (<1.5 g/cm 3 ) costo medio 3. Fibre di vetro ottima resistenza meccanica buona tenacità basso modulo elastico media densità (2.5-2.8 g/cm 3 ) basso costo
La plastica e l ambiente: il riciclaggio - La materia prima è derivata dal petrolio, un combustibile fossile che, bruciando, produce gas inquinanti. - L eccessiva produzione di plastiche per l imballaggio riversa nell ambiente milioni di tonnellate di rifiuti solidi praticamente indistruttibili. - Raccolta differenziata, recupero e riciclaggio Raccolta differenziata Selezione per tipologia Compattazione Prodotti usati Triturazione Semilavorati Fusione termoplastica