Noi E La Plastica

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La “creazione” Le proprietà Le due grandi famiglie Scegliamone alcune PP - PE (HDPE) - PS – PVC e – – – –

caratteristiche e utilizzi lavorazioni analisi in laboratorio quale fine le aspetta?

• Le nostre conclusioni

La plastica è creata in laboratorio dall'uomo: è ricavata dal petrolio con complessi processi di lavorazione. Per avere un'idea della plastica nella nostra vita basta pensare agli oggetti contenuti nella nostra borsa o a ciò che usiamo ogni giorno per scrivere, mangiare, bere, lavorare e divertirci. Le materie plastiche sono oggi molto richieste come materiale da imballaggio e nelle confezioni per bibite (spesso sotto forma di poliaccoppiati, insieme a cartone o alluminio, come per il latte,i succhi di frutta…)

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Le proprietà Le proprietà possedute dalla plastica sono diverse a seconda del polimero che la costituisce: • Buona resistenza meccanica • Resistenza alle basse temperature • Ottimo isolamento termico ed elettrico • Ottima resistenza alla corrosione sia chimica che atmosferica con lento fenomeno di invecchiamento

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Termoplastiche e… termoindurenti Termoplastiche

Termoindurenti

POLIETILENE (PE) CLORURO DI POLIVINILE (PVC) POLIPROPILENE (PP) POLISTIRENE (PS) POLIAMMIDE (PA) POLICARBONATO (PC) POLIMETACRILATO DI ETILE

POLIURETANO POLIESTERE RESINA EPOSSIDICA RESINA UREICA RESINA FENOLICA RESINA MELAMMINICA

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• Le termoplastiche sono formate col calore ma non modificate nella struttura e, quindi, tali da poter essere rimodellate utilizzando il calore.

• Le termoindurenti prendono forma con il calore, che modifica in modo irreversibile la loro struttura chimica e quindi non possono essere più rammollite. M

Scegliamone alcune e analizziamole:

Quali caratteristiche posseggono? Per cosa sono utilizzate? Come vengono lavorate? Quali sono le caratteristiche fisiche? e…che fine fanno una volta usate? M

POLIETILENE - PE Scoperto da Gibson e Fawcett nel 1935. Si possono ottenere: LDPE (PE a bassa densità) per la produzione di film, casalinghi, giocattoli, contenitori, tubazioni; LLDPE (PE lineare a bassa densità) per la produzione di film; HDPE (PE ad alta densità) per la produzione di cassette e cassoni industriali, flaconi, contenitori per liquidi, serbatoi per carburanti e tubazioni per il trasporto di gas ed acqua a pressione. Presenta ottime caratteristiche di resistenza meccanica (flessibilità), resistenza all’urto, alla lacerazione, alla M foratura, proprietà isolanti e

POLIVINILCLORURO (PVC) Inventato nel 1930. E’ molto versatile, resistente sia agli agenti chimici che atmosferici. Viene utilizzato nell’edilizia e nelle costruzioni (tubi, profili per finestre), imballaggio alimentare e farmaceutico (vaschette per alimenti, blister…) cavi, trasporti, arredamento, abbigliamento,

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POLISTIRENE (PS) duro e fragile, poco resistente agli agenti atmosferici, articoli per uso domestico, elettrodomestici, giocattoli, elettronica,e nella sua forma espansa viene impiegato per la produzione di imballaggi o nell'edilizia per il suo potere isolante. M

Il POLIPROPILENE (PP) è uno di quei polimeri abbastanza versatili. Ha un doppio utilizzo, come plastica e come fibra. Come plastica viene utilizzato per realizzare oggetti come i contenitori per alimenti lavabili in lavapiatti. Può essere utilizzato in quanto non si fonde al di sotto dei 160°C, o 320°F. Come fibra. Il polipropilene viene utilizzato per realizzare moquettes per interni ed esterni, il tipo che troviamo intorno alle piscine e nei minigolf. E' ottimo per i rivestimenti esterni in quanto è facile da colorare, e in quanto non assorbe l'acqua.

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… la lavorazione delle termoplastiche

Iniezione Estrusione Soffiatura Laminazione M

Consiste nel riscaldare la resina a un’idonea temperatur a e nell’ iniettarla a pressione, mediante un pistone, dentro uno stampo freddo della forma

Iniezione

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Estrusione

Consiste nello scaldare la resina per renderla sufficiente mente fluida, e forzarla poi a passare attraverso una trafila dotata di fori sagomati secondo il profilo che si vuole ottenere. M

Viene utilizzata per produrre corpi cavi (come bottiglie, fustini, bombole ecc.) e consiste nell’estendere in senso verticale una data quantità di resina a forma cilindrica e nel dilatarla, tramite un getto d’aria sotto pressione, fino a farla aderire alle pareti dello

Soffiatura

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E’ il sistema adottato per ottenere fogli e lastre sottili continue. Consiste nel far passare il materiale attraverso una serie di rulli caldi, che pressano la resina determinand o lo spessore dei fogli finiti.

Laminazione

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All’inizio della lavorazione, quando le plastiche si presentano allo stato puro, in polvere o liquido viscoso, vengono aggiunte alcune sostanze che conferiranno al prodotto finito particolari caratteristiche: estetiche o Plastificanti aumentano la flessibilità e la meccaniche. plasticità Riempitivi migliorano le proprietà fisiche, meccaniche, termiche ed elettriche Lubrificanti facilitano lo scorrimento della resina Coloranti che vengono aggiunti in polvere Rinforzi in fibre che, intrecciandosi, riducono Mla fragilità

I corretti vi

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Analisi della densità… & resistenza al calore!!

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SCOPO: classificare alcuni tipi di termoplastiche in base alla loro densità e resistenza al calore.

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Materiali… • Soluzione acqua e alcol (d=0,78 g/cm3) • Acqua distillata (d=1 g/cm3) • Soluzione acqua e sale (d=1,8 g/cm3) • 3 becker e 3 cilindri • Qualche chiodo • Fornellino ad alcool • Granuli di PP, HDPE, PS e PVC • Striscia di PP, HDPE, PS e PVC M

Le strisce e i granuli

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La resistenza al calore …

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Procedimento… Sono state preparate in tre cilindri distinti le tre soluzioni, aventi diversa densità. Sono state versatele tre soluzioni nei tre becker, poi sono stati messi in ognuno dei granuli ottenuti tagliando le strisce di PP, HDPE, PS e PVC a piccoli pezzettini, per osservare se galleggiano o affondano nelle tre diverse soluzioni: i risultati sono riportati nella tabella riassuntiva. M

Procedimento… …seconda parte… In seguito ci è stato dato un chiodo con il quale abbiamo provato a rigare le nostre strisce delle quattro plastiche, così facendo abbiamo potuto notare che sulle strisce possono vedersi dei segni lasciati dal chiodo oppure no (tabella dei risultati). M

Procedimento… …terza parte… Successivamente abbiamo acceso un fornellino ad alcol e gli abbiamo avvicinato le nostre strisce di PP,HDPE, PS e PVC: ogni striscia ha un comportamento diverso quando viene avvicinata alla fonte di calore (tabella dei risultati). M

Risultati … I diversi tipi di termoplastiche analizzate hanno mostrato un comportamento diverso sia per quanto riguarda la densità sia per la resistenza al calore: i risultati ottenuti vengono riassunti nella seguente tabella dei risultati… M

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Tabella dei risultati… le caratteristiche delle varie plastiche Polipropilene

Cloruro di vinile

PP

PVC

Polietilene ad alta densità HDPE

(striscia azzurra)

(striscia verde)

(striscia rossa)

(striscia gialla)

normale

eccellente

buona

cattiva

bianca

uguale

bianca

bianca

si

poco

si

poco

non si deforma

si deforma facilmente

si deforma poco

si deforma pochissimo

traslucido

trasparente

opaco

trasparente

affonda galleggia

affonda affonda

affonda galleggia

affonda si ferma

galleggia

affonda

galleggia

galleggia

Prova

Polistirene PS

Flessibilità (eccellente, buona, normale, cattiva)

Colore della piega (bianca o uguale)

Durezza (si riga o no)

Effetto del calore Trasmissione della luce (trasparente, traslucido o opaco)

Densità (galleggia o affonda)

alcool acqua distillata acqua + sale

Considerazioni conclusive … • Il PVC affonda in tutte le soluzioni, abbiamo potuto constatare che ha densità maggiore di quella dell’acqua salata (d=1,8). • il PVC, a contatto con il calore, forma una leggera e morbida curva,al contrario di altre che si arricciano. • il PVC è la plastica più flessibile e quella con meno memoria tra quelle considerate. • Il HDPE ha densità simile o maggiore di quella dell’acqua. • il PS è l’unica sostanza che galleggia in alcool, quindi è l’unica plastica con densità minore dell’acqua. • Il PS esposto al calore non si deforma. M

…e quale fine faranno i nostri quattro “amici”? La plastica non è un prodotto naturale, quindi non è biodegradabile: sopravvivrà per milioni di anni. Si disperderà per l'ambiente, il più delle volte imprigionando animali e piante: su 16 milioni di rifiuti raccolti in mare, oltre la metà sono costituiti da bottiglie, contenitori in plastica e sportine di plastica che soffocano i pesci.

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La raccolta differenziat a della plastica

Un pò di numeri... In Italia la plastica rappresenta il 16% dei RSU. Dato che carta e cartone raggiungono il 28% capiremo perché è all'ordine del giorno il problema dell'impatto ambientale di contenitori e imballaggi usa e getta in carta e plastica: insieme rappresentano oltre il 44% del totale in peso degli RSU e oltre il 50% del Menù volume.

La plastica non è tutta uguale sono diversi i gradi di pericolosità e di riciclabilità. Facciamo caso ai diversi simboli riportati sulle bottiglie e sui contenitori in plastica: PP, PVC, PE, PP, PET, HDPE, LDPE, PS, PA Queste sigle indicano una specifica composizioni dei polimeri. Ecco le più diffuse: dai nostri supermercati …… alla nostra pattumiera ……..a……….. Menù

Combustibile alternativo ad alto sviluppo di calore Una volta separata dagli atri rifiuti, grazie al suo elevato contenuto energetico, la plastica diventa un eccellente sostituto dei combustibili fossili nei processi ad intenso consumo energetico, per esempio nella produzione di cemento

Rifiuti solidi urbani (RSU) L’incenerimento dei rifiuti di plastica, assieme ad altri materiali dell’RSU, può generare calore e/o energia sicuri e puliti.

Metodi di recupero

Riciclo meccanico Riciclo materiale della plastica di rifiuto, tramite mezzi fisici, in prodotti di plastica.

Recupero energetico

Riciclo materiali

La plastica deriva dal petrolio e quindi ha un potere calorifico maggiore a quello del carbone. Tale valore energetico si può recuperare tramite combustione

Riciclo nel processo produttivo della plastica di rifiuto, per lo scopo originale o per latri scopi, escluso il recupero energetico diretto

Discarica: mezzo di smaltimento per i residui M

Riciclo chimico Riciclo materiale della plastica di rifiuto tramite mezzi chimici In sostanze chimiche di base, monomeri per la plastica o idrocarburi.

Il processo di recupero

Una volta raccolte, le varie forme di plastica saranno suddivise grazie a particolari occhi elettronici che tramite raggi x riescono a “leggere” la densità dei diversi materiali. Queste poi vengono mandate ai centri di riciclaggio dove vengono fatte passare attraverso delle macine che convertono il materiale in forma di polvere o flakes. Questa polvere attraversa poi un processo di separazione e pulitura che rimuove tutte le particelle estranee come carta o metalli. M

il PVC

Per le sue caratteristiche il P.V.C. è difficilmente riutilizzabile. Uno smaltimento non corretto può essere molto pericoloso: la combustione del PVC libera composti cancerogeni a base di cloro (diossine e furani) e genera acido muriatico in forma gassosa, uno dei responsabili delle piogge acide. Da diverso tempo si chiede che non ne venga consentito l'uso per gli alimenti. Il P.V.C. riciclato viene impiegato prevalentemente nel settore edile per la produzione di piastrelle, tubi, raccordi, ecc. M

il PE… É un materiale straordinariamente riciclabile grazie alla facilità di riutilizzo degli scarti di produzione e alla sua scarsa degradabilità. Il P.E. riciclato viene utilizzato per la realizzazione di contenitori per detergenti con uno strato di materiale riciclato pari al 25% della bottiglia. Altri utilizzi riguardano tappi e pellicole per sacchi della spazzatura

e il PET Il P.E.T. riciclato, colorato e trasparente, viene utilizzato (mischiato con il polimero vergine) per la produzione di nuovi contenitori trasparenti per detergenti. Altri possibili campi di applicazione sono quelli delle fibre per realizzare, ad esempio, M imbottiture, maglioni, pile, interni per auto

il PP

P.P. Polipropilene I principali tipi di manufatti in P.P. sono: bicchieri di plastica, yogurt, nastri adesivi, bottiglie, è per questo che insieme al P.E. costituisce il 60% della plastica contenuta nella spazzatura. Il materiale può essere rilavorato ed essere riciclato tre volte, senza che si abbia un significativo cambiamento, normalmente è utilizzato per tappeti, corde e nastri, film e fogli da termoformare per imballaggi, cassette per bottiglie, scocche di batterie, componenti per l’industria automobilistica, tubi di drenaggio. M

il PS

Il Polistirene è facilmente riciclabile se non contaminato da altre tipologie di plastiche non compatibili. Il PS recuperato da contenitori usati è stato usato per la manifattura di prodotti caratterizzati da buone proprietà meccaniche ed estetiche, ma una quantità variabile di materia prima vergine viene aggiunta a quella recuperata, per aumentarne le prestazioni di resistenza all’urto. Riciclato per molti usi, accessori da ufficio, vassoi per cucina, giocattoli, videocassette e relativi contenitori, M pannelli isolanti in polistirolo espanso.

…INSOMMA i contenitori raccolti verranno riciclati e potranno essere trasformati in energia o nuovi oggetti utili: parchi giochi per bambini, panchine per giardini, fioriere, nuovi flaconi, poltrone, fibre, filati e persino maglioni. Prima di portarli e di immetterli nelle apposite campane per la raccolta differenziata della plastica o conferirle agli operatori del servizio porta a porta, è utile stappare, schiacciare e poi ritappare le bottiglie di plastica, occuperanno meno spazio in casa, nel trasporto e nelle campane. Collaborare alla raccolta differenziata della plastica è molto importante perché con un piccolo gesto, si possono recuperare preziose energie.

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Lavoro a cura dei ragazzi della 2°A – AS 2008/2009 della scuola secondaria di I°grado Giuseppe Ungaretti di Solarolo (Ra)

Si ringrazia il Corso di Laurea in Chimica e Tecnologia per l’Ambiente e i Materiali che hanno fornito il materiale plastico per la realizzazione dell’attività di laboratorio.