Le materie plastiche SISSIS Maria Torre Scuola Siciliana Interuniversitaria per l’Insegnamento Secondario Chimica nella vita quotidiana Prof. Spatafora Le materie plastiche Maria Torre

Prerequisiti Conoscere le caratteristiche fisiche della materia; Conoscere i concetti base della chimica inorganica e organica; Conoscere i principi generali dell’ecologia; Saper riconoscere i materiali più importanti e le loro caratteristiche;

Obiettivi Anno : terza media Conoscere la classificazione delle materie plastiche; Conoscere le loro principali proprietà fisiche e meccaniche; Conoscere i cicli di lavorazione delle materie plastiche; Conoscere i problemi legati alla lavorazione e all’utilizzazione delle materie plastiche che possono avere risvolti sull’ambiente; Conoscere i problemi legati allo smaltimento dei rifiuti e alla loro riutilizzazione; Comprendere e saper utilizzare un adeguato linguaggio scientifico;

Metodologia Lezione frontale come necessario momento informativo. Essa verrà svolta facendo continui riferimenti alla vita quotidiana, in modo che i ragazzi possano trovare collegamenti tra i contenuti trattati e tutto ciò che li circonda quotidianamente. Inoltre l’utilizzo del metodo induttivo permetterà di impostare l’insegnamento – apprendimento su un processo di ricerca – scoperta per avviare gli alunni all’acquisizione di un metodo scientifico di lavoro. Attività di laboratorio come strumento destinato ad accrescere nei ragazzi la coscienza ecologica attraverso un progetto “la settimana ecologica” che coinvolga anche le altre terze classi. Tempi 2 ore verranno utilizzate per affrontare i contenuti; 1 settimana per l’attività di laboratorio; 1 ora sarà dedicata alla verifica;

Verifica Verifica sommativa è prevista alla fine dell’unità didattica e sarà costituita da: prove oggettive tipo vero-falso; domande a risposta aperta e multipla; domande a completamento; Le verifiche mirano quindi a testare: conoscenza dei contenuti; capacità di osservazione; capacità di formulare e verificare ipotesi; acquisizione di un corretto linguaggio.

Interdisciplinarietà Le plastiche Ecologia Ed. tecnica Economia

Cenni storici zolfo ad una temperatura di 130 °C 1854 O. Mayer produce per la prima volta l’ebanite trattando caucciù con zolfo ad una temperatura di 130 °C 1868 I fratelli Hyatt inventarono la celluloide costituita da una soluzione di canfora e cellulosa. 1884 H. De Chardonnet mette a punto il metodo per fabbricare il rayon alla nitrocellulosa 1900 Prische e Spitteler producono la galalite dalla condensazione della caseina e con l’aldeide formica 1907 L. H. Baekeland inventò la bachelite e le prime resine termoindurenti. 1930 E' l'anno del polistirolo 1931 E' l'anno del cloruro di polivinile 1933 Gibson e Fawcett in Inghilterra producono il polietilene 1940 Produzione del nylon

Caratteristiche Positive Negative alto rapporto resistenza-densità proprietà di isolamento termico, elettrico, acustico e meccanico resistenza ad acidi, alcali e solventi infrangibile, poco costosa e leggera facilità di lavorazione colorabilità idrorepellenza inattaccabilità da parte di muffe, e batteri. non si decompone completamente bruciata nell’inceneritore a temperature inferiori a 500 oC alcune plastiche possono rilasciare nei fiumi sostanze pericolose.

Come si fa la plastica? Per fare la plastica si parte dal petrolio, ma non ne serve molto: solo il 4% del petrolio estratto è impiegato per produrre plastica, mentre il restante 96% viene consumato come combustibile.   Il petrolio, messo all'interno di enormi torri, viene portato a ebollizione; in tal modo le varie sostanze di cui è costituita, si separano gradualmente, e si sistemano all'interno delle torri in posizioni diverse.   Si ottengono così gas, benzina, cherosene, nafta e un prodotto chiamato virgin-nafta, da cui derivano le materie plastiche.  

Come si fa la plastica? Da questo punto, il processo si complica un po’: attraverso procedure che consistono nell'alzare molto la temperatura e nell'abbassarla velocemente (cracking), si ottengono i monomeri. Sono come anelli, che legati tra loro, formano una catena: il polimero. Si ottiene così una pasta bianca che, messa in una macchina, ne esce sotto forma di piccoli grani, simili a chicchi di riso. Questa é la plastica.   Ora basta aggiungere coloranti e additivi, lavorarla, e si trasformerà in bottiglie, maglioni, paraurti, buste, ecc. 

Definizione Le materie plastiche sono prodotti artificiali sintetizzati a partire dal petrolio che ne è la materia prima. Chimicamente si presentano sotto forma di lunghe catene polimeriche formate da tante unità base dette monomeri.

Polimerizzazione addizione condensazione addizione formazione di polimeri di addizione nei quali l’unità ripetitiva contiene un numero minore di atomi rispetto ai monomeri di partenza e producono piccole molecole di sottoprodotti come l'acqua, l'ammoniaca e il glicole. formazione di polimeri nei quali la formula molecolare dell’unità ripetitiva è identica a quella del monomero di partenza e non generano sottoprodotti.

Polimerizzazione A catena A stadi può avvenire Le reazioni avvengono molto velocemente e si ha la quasi immediata formazione del polimero A stadi Le reazioni che portano alla formazione del polimero avvengono in più tappe.

I polimeri Omopolimeri se il monomero è unico Copolimeri se il polimero è ottenuto da due o più monomeri diversi Leghe polimeriche se il materiale è il risultato della miscelazione di due monomeri che polimerizzano senza combinarsi chimicamente

I polimeri Artificiali Sintetici acetato di cellulosa cloridrato caucciù Naturali cellulosa la cera la gomma naturale Sintetici nylon politene

Classificazione Termoplastici Termoindurenti Elastomeri

Classificazione Termoplastici Gruppo di materie plastiche che acquistano malleabilità,cioè rammolliscono sotto l’azione del calore. In questa fase possono essere modellate o formate in oggetti finiti e quindi per raffreddamento tornano ad essere rigide.

Classificazione Termoindurenti Gruppo di materie plastiche che,dopo una fase iniziale di rammollimento,induriscono per effetto di reticolazione tridimensionale. Nella fase di rammollimento per effetto combinato di calore e pressione risultano formabili. Se questi materiali vengono riscaldati dopo l'indurimento non ritornano più a rammollire, ma si decompongono carbonizzandosi.

Classificazione Elastomeri La loro caratteristica principale è la grande deformabilità ed elasticità. Possono essere sia termoplastici che termoindurenti.

Termoplastici Polietilene P. ad alta densità (HDPE) P.tereftalato (PET) P. a bassa densità (LDPE)

Polistirene-Polistirolo Polistirolo ad alta densità Termoplastici Polistirene-Polistirolo Polistirolo ad alta densità (HIPS) Polistirolo espanso

Termoplastici Poliammidi (PA) Polivinilcloruro (PVC) Polipropilene (PP)

Termoindurenti Resine fenoliche (PF) Trovano impiego nel settore casalingo, mobili per televisori. Resine poliestere insature (UP) Sono leggere, facilmente lavorabili e resistenti agli agenti atmosferici. Si usano per la costruzione di piscine, coperture per tetti. Resine epossidiche (EP) Presentano eccellente adesività, resistenza al calore e agli agenti chimici. Inoltre possiedono buone proprietà meccaniche e sono ottimi isolanti elettrici. Si usano per vernici, rivestimenti, adesivi e materiali compositi.

Classificazione TERMOINDURENTI TERMOPLASTICI POLIURETANO   TERMOINDURENTI POLIETILENE                         PE POLIETILENTEREFTALATO   PET POLIVINILCLORURO              PVC POLIPROPILENE                     PP POLISTIROLO                         PS POLIAMMIDE                          PA POLICARBONATO                   PC POLIURETANO POLIESTERE RESINA EPOSSIDICA RESINA UREICA RESINA FENOLICA RESINA MELAMMINICA

Tecniche di lavorazione Estrusione Questa tecnica permette di ottenere sacchetti leggeri e resistenti da un tubo caldo di materiale plastico leggero e flessibile. Dell'aria gonfia il tubo come un pallone, fino a dar forma a una borsa con la sagoma, le dimensioni e lo spessore desiderati.

Tecniche di lavorazione Compressione Calore e pressione, ammorbidiscono la plastica che 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

Tecniche di lavorazione Calandratura Nel processo della calandratura, la plastica viene tirata in fogli sottili da una serie di rulli compressori ad alta temperatura.

Tecniche di lavorazione

Additivi Sono sostanze chimiche che vengono usate nelle materie plastiche per conferire loro alcune particolari caratteristiche. Gli antiossidanti: proteggono il polimero dalla degradazione chimica causata dall'ossigeno o dall'ozono; Gli stabilizzatori ultravioletti lo proteggono dall'azione degli agenti atmosferici; Le sostanze plastificanti rendono il polimero più flessibile; I lubrificanti riducono i problemi dovuti all'attrito; I pigmenti conferiscono il colore. Gli antifiamma e gli antistatici.

Impieghi della plastica L'industria dell'imballaggio PE e LDPE vengono commercializzato soprattutto in pellicola sottile, adatta all'imballaggio; HDPE viene prodotto sotto forma di pellicola di spessore maggiore, come quella usata per confezionare i comuni sacchetti di plastica per la spesa o i sacchi per rifiuti Altre materie plastiche usate nell'imballaggio sono PVC e PP. L'industria edilizia Con il HDPE e il PVC si producono tubi per impianti idraulici e pannelli usati come materiale da costruzione, mentre il PS e il poliuretano espansi sono utilizzati per produrre pannelli per l'isolamento termico e acustico. L’industria agricola La plastica viene utilizzata per la copertura delle serre

Lavorazione plastiche Elastomeri Termoplastici Monomeri Polimerizzazione Termoindurenti Cracking Lavorazione plastiche Oggetti Virgin nafta Petrolio Addizione Condensazione

Rischi per la salute e l’ambiente

Rispettiamo l’ambiente Una delle caratteristiche delle materie plastiche è la grande resistenza. Una bottiglia può rimanere in acqua o sul terreno da un minimo di 100 anni ad un massimo di 1000. In discarica la plastica occupa molto spazio, se bruciata, non correttamente può produrre sostanze tossiche e inquinanti. Che fare ?

Rispettiamo l’ambiente Smistamento della plastica Il riciclo Si fondono solo le termoplastiche provenienti dai rifiuti e si sottopongono ad estrusione allo scopo di ottenere prodotti tecnologicamente poco pregiati ma utilizzabili come paletti, reti, arredi per la casa L’incenerimento Avviene insieme ad altri rifiuti solidi. Raggiunge molto bene lo scopo, ma richiede costosi impianti di depurazione per eliminare i gas tossici prodotti nella combustione.

Laboratorio Educazione ecologica Cosa mettiamo nel cestino della plastica? Educazione ecologica Depositare i rifiuti plastici nei cassonetti, che indicano PLASTICA le bottiglie di acqua minerale e di bibite;       gli incarti delle merendine; i contenitori in plastica per alimenti; i sacchetti della spesa;  Le plastiche  contrassegnate con PVC, PP, PS ed altre sigle  non è possibile ancora gettarle nel cassonetto della plastica, ma vanno conferite ad una piattaforma di raccolta o presso l’Azienda municipale.

Bibliografia F. Bertolotti, C. Bisi; P, Mascheretti - Orizzonte scienze 2002 - Minerva Italica Colombi, Negrino, Rondano - Sperimentare scienze 2003 - Ed. Capitello L. Leopardi, M. Gariboldi - Nuovo scienze più 2004 - Pedrini editore D. dal Pozzo, P. Mari, E. Piolatto – Uomo Tecnica Società – Minerva Italica