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Plastica
La plastica è una sostanza organica, come il legno, la carta e la lana. Nasce da risorse naturali: prevalentemente carbone, sale comune, gas e soprattutto petrolio, di cui la produzione mondiale di materie plastiche assorbe circa il 4% annuo. Le materie plastiche sono dunque sostanze costituite da polimeri ad alto peso molecolare, forgiabili nelle forme volute mediante riscaldamento e compressione
I POLIMERI si dividono in:
I polimeri di sintesi o resine sintetiche costituiscono il gruppo più importante, e sono ottenuti attraverso processi di sintesi, partendo da composti organici molto semplici ricavati dal petrolio o dal carbon fossile.
I polimeri naturali sono composti in modo naturale. Tra i più importanti troviamo la cellulosa, la cera e il caucciù
I polimeri di sintesi si formano per unione di molecole semplici di uno o più tipi, dette monomeri, che sottoposte a particolari reazioni chimiche, e in determinate condizioni di temperatura, irraggiamento etc., si legano tra loro formando catene stabili che danno luogo a grandi molecole, dette appunto polimeri.
POLIMERIZZAZIONE PER CONDENSAZIONE
Il polimero finale si ottiene in un'unica fase della mutua reazione di almeno due tipi di monomeri appartenenti a famiglie chimiche diverse
POLIMERIZZAZIONE PER ADDIZIONE
Il polimero finale si ottiene attraverso una graduale aggregazione, realizzata in più fasi, di monomeri di natura diversa
I POLIMERI NATURALI
Tra i polimeri naturali il più comune è la cellulosa, la cui struttura è costituita da uno zucchero semplice, il glucosio. Di questa sostanza vengono scelte le fibre più lunghe e regolari che, immerse in soda caustica, si trasformano in alcali-cellulosa. Quest'ultima, opportunamente trattata, diventa viscosa, come un liquido vischioso con il quale si producono fili o fogli sottili. La cellulosa, reagendo con altre sostanze chimiche, permette di ottenere diversi prodotti come la nitrocellulosa e l'acetato di cellulosa.
La storia delle materie plastiche
H. Regnault ottiene la prima sostanza basata sul principio della polimerizzazione: il PVC.
Lo svizzero Frederick Schoenbein isola il primo polimero artificiale, il nitrato di cellulosa, un composto chimico che imita l'ambra.
due industriali americani mettono in palio 10.000 dollari per chi avesse trovato un sostituto dell'avorio nella fabbricazione delle palle da biliardo, allora molto costose e non sempre perfettamente sferiche. Li vince Alexander Parkes che sintetizza la nitrocellulosa (nitrato di cellulosa più canfora), simile all'avorio, a cui dà il nome di Parkesina.
un tipografo di New York, John W. Hyatt (in foto) mescolando
insieme
George Eastman utilizza la celluloide per produrre pellicole fotografiche.
Leo H. Baekeland, utilizzando prodotti sintetici (fenolo e formaldeide) ricavati dalla distillazione del carbone, crea la bachelite: è la prima vera plastica.
Nasce la fòrmica, laminato plastico a base di urea, fenolo, formaldeide, utilizzata nell'arredamento.
Si utilizzano 16 materie plastiche differenti, fra cui il polistirolo e i poliuretani.
Gibson e Fawcett mettono a punto il polietilene.
Wallace Hume Carothers produce il nylon, la più importante fibra tessile artificiale che si ottiene per condensazione dell'acido adipico da solo o con esametilen-diammina.
i tecnici dell'aeronautica americani mettono a punto il plexiglass.
Giulio Natta (in foto) scopre il polipropilene isotattico, con caratteristiche migliori del polietilene precedente.
A lui viene
conferito nel 1963 il Premio Nobel per
COME SI PRODUCE?
Per produrre la plastica si utilizzano essenzialmente due processi: di polimerizzazione e di policondensazione.
PROCESSO DI POLIMERIZZAZIONE
Nella polimerizzazione i monomeri (come il propilene in foto) vengono riaccorpati e legati in lunghe catene. Si ottengono così i polimeri, ciascuno dei quali ha proprietà, struttura e dimensione diverse in funzione dei differenti tipi di monomeri di base.
La policondensazione è l'altro processo di largo impiego che serve a produrre ad esempio il polietilentereftalato che viene usato soprattutto per la produzione di bottiglie per bibite gassate. L'unione dei monomeri è favorita eliminando le molecole che si formano nella reazione, quali acqua e metanolo.
Per realizzare i prodotti finali pronti per il loro utilizzo, alle materie plastiche si uniscono additivi, cioè sostanze che ne esaltano o ne attenuano le proprietà, quali: 1) coloranti,2) agenti con caratteristiche speciali (antifiamma, antiossidanti, antistatici, plastificanti),3)cariche naturali o artificiali, per aumentare la rigidità e migliorare le proprietà meccaniche, 4)espandenti, per ottenere un prodotto più leggero, come ad esempio nel caso del polistirolo espanso.
I PROCESSI DI TRASFORMAZIONE
I polimeri possono essere in polvere, granuli, liquidi o in soluzioni. I principali procedimenti che li trasformano in prodotti finali, utilizzando pressione e calore, sono:
CALANDRATURA
Consistere nel distendere e comprimere con una macchina, costituita da cilindri riscaldati, il polimero riscaldato e reso plastico, ottenendo fogli di spessore desiderato. Da questo processo vengono prodotti soprattutto la carta e alcuni tipi di gomme.
SOFFIATURA
Il polimero fuso viene sottoposto a soffiaggio con aria o vapore, in modo da assumere la forma dello stampo in cui è alimentato
ESTRUSIONE
Consiste nella trasformazione in continuo di materiale plastico riscaldato e spinto da una vite senza fine, attraverso un ugello che dà al materiale la sagoma richiesta e che per raffreddamento assume la sua forma stabile. È il procedimento più diffuso nella lavorazione delle materie plastiche.
Tramite il processo di estrusione si sta formando un sacchetto di plastica molto leggero ma molto resistente. L'aria gonfia il tubo come un pallone, fino a dar forma a una borsa con la sagoma, le dimensioni e lo spessore desiderati.
STAMPAGGIO
Tecnica che vede il polimero fuso alimentare uno stampo di cui, per compressione e raffreddamento, assume la forma desiderata. Lo stamgio può essere di quattro tipi:
-a compressione, per ottenere manufatti con caratteristiche meccaniche migliori e omogenee (come per oggetti di forma complessa, quali prese e spine elettriche)
-per stratificazione, per realizzare prodotti anche di grandi dimensioni
-a iniezione
-rotazionale, che viene usato per manufatti come serbatoi e cavi.
Nel processo di
trasformazione, le materie plastiche possono essere integrate da fibre
arammidiche, di carbonio o di vetro, per consentire prestazioni particolari. La
temperatura di impiego è tra 150-
Attraverso un procedimento di compressione, i materiali termoindurenti vengono plasmati in oggetti che, una volta induriti, hanno la resistenza dell'acciaio. Quando vengono applicati calore e pressione, la plastica si ammorbidisce e aderisce alle pareti dello stampo assumendo la forma desiderata. I laminati di plastica vengono fabbricati ponendo diversi strati di materiale in una matrice, dove delle lastre riscaldate sciolgono la plastica e la pressano fino a formare un'unica lamina dello spessore desiderato.
TIPI DI RESINE ED ELASTOMERI
Esistono vari tipi di resine che si possono raggruppare in due grandi categorie:
TERMOPLASTICHE
-polietilene
-clorulo di polivinile (pvc)
-polipropilene
-polimetacrilato di metile
-polistirene o polistirolo
TERMOINDURENTI
-poliuretani
-poliesteri
-resine epossidiche
ELASTOMERI
-gomma naturale
-gomma butile
-tioplasti (polisolfuri)
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