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2 parziale - Coggle Diagram
2 parziale
BIOPLASTICHE
Vantaggi plastica
- leggera
- economica
- plasticità
- lavorabile
- schiuma che fa da isolante
- resistente
Le bioplastiche:
- possiedono proprietà identiche alle loro versioni fossili
- sono tecnicamente equivalenti alle loro controparti fossili,
Le bioplastiche sono realizzate con materie prime vegetali, come l’amido di mais, le patate, la barbabietola.
Il punto di forza è la sostenibilità e la biodegradabilità: la bioplastica, infatti, necessita da pochi giorni a 4-5 anni per decomporsi (contro 400 anni) nell’ambiente senza lasciare residui inquinanti.
Definizione
le bioplastiche sono.
- Polimeri biodegradabili (si degrada in tempi ragionevoli) con compostabilità approvata secondo norma EN 13432 (sia da fonte rinnovabile che fossile)
OPPURE
- Polimeri basati su materie prime rinnovabili (sia
biodegradabili che non biodegradabili)
almeno 1 di queste 2 condizioni va soddisfatta
Problema
La coltivazione dei precursori delle bioplastiche sottrae terreno destinato alle colture per il consumo umano, quindi contribuisce alla crisi globale dei prezzi alimentari
Soluzione
Le tecnologie innovative si concentrano sui sottoprodotti non commestibili della produzione di colture alimentari, che inevitabilmente generano grandi quantità di sottoprodotti cellulosici, come paglia, foraggio di mais o bagassa
-
Biodegradazione
- frammentazione: enzimi/ ossigeno/ raggi UV/ calore rompono le catene macromolecolari del polimero portandone alla frammentazione.
- biodegradazione: i frammenti ottenuto sono consumati da microorganismi. Può essere aerobica o anaerobica.
Compostabilità
- La COMPOSTABILITÀ può essere definita come una forma specifica di biodegradazione che avviene sia in impianti di compostaggio industriale che domestico.
- la trasformazione dei rifiuti organici, per azione dei microrganismi
Requisiti
- frammentabile in frammenti < 2mm
- biodegradabile al 90% in 6 mesi
- privo di metalli/additivi che abbassano la qualità del compost
- l 75% dei polimeri da amido viene utilizzato nel packaging ed il 25% in agricoltura.
- La quota dei polimeri da amido rispetto al totale dei biopolimeri è stata valutata intorno 75-80%
Mater-bi
- Il Mater-Bi è il polimero da amido più conosciuto in Italia.
- mescolato con altri polimeri sintetici ma biodegradabili
- caratteristiche di utilizzo e lavorabilità molto simili a quelle delle plastiche tradizionali
- materiale completamente biodegradabile, adatto ad essere utilizzato
con i rifiuti organici per produrre compost
Produzione
- raccolta mais
- trattamento per estrarre amido
- Destrutturazione dell’amido e combinazione con un poliestere biodegradabile.
Acido Polilattico (PLA)
- facile da riciclare
- fragile
- scarsa resistenza alla temperatura
- Biodegradabile in presenza di umidità (compostaggio)
- versatilità applicativa con prestazioni paragonabili a PP; PS, ...
ACIDO POLI(LATTICO-CO-GLICOLICO) o PLGA
- Utilizzato in molti dispositivi medici (innesti, suture, impianti, ...) per le sue
caratteristiche di biodegradazione e bioassorbività
- subisce idrolisi nel corpo
POLIIDROSSIALCANOATI o PHA
- Ad oggi è necessario ancora sviluppare un metodo di produzione competitivo
- Sono di natura termoplastica o elastomerica con un punto di fusione compreso tra 40 e 180 °C.
- sono poliesteri
Riciclo
Scrap plastic VS Waste plastic
- Rifiuti plastici pre-consumo (Scrap Plastics): rifiuti plastici industriali; possono essere riciclati con processi di lavorazione standard poiché non sono contaminati e si sa bene la loro natura chimica
- Rifiuti plastici post-consumo (Waste Plastics): frazione di materie plastiche ottenuta dai rifiuti solidi che deve essere recuperata, riciclata, bruciata o smaltita in altro modo
Per i rifiuti plastici da RSU (Rifiuti Solidi Urbani), derivanti da una raccolta indifferenziata, la separazione e il riciclo è un processo non sempre economico
La raccolta selezionata in
base all’uso, permette di ottenere frazioni di rifiuti post-consumo più omogenei (si sa come sono contaminati). Ciò semplifica i trattamenti e riduce i costi.
il metodo di raccolta post-consumo e l'atteggiamento del pubblico incidono direttamente sui costi di lavorazione, nonché sulla qualità del materiale riciclato finale
-
Problematiche:
- degradazione durante il periodo di vita (calore, sforzi meccanici e radiazioni ultraviolette). Effetti: diminuzione del peso molecolare (si abbassa molto dopo le prime operazioni di riciclo) e della sua distribuzione, formazione di ramificazioni, formazione di composti ossigenati, insaturazioni, etc.
- degradazione termomeccanica durante la rilavorazione
diminuzione del peso molecolare :arrow_forward: Il materiale NON può più essere utilizzato per le operazioni di lavorazione dove è richiesta una elevata viscosità del fuso
- nel caso di riciclo eterogeneo (attraverso la lavorazione di un materiale misto): Incompatibilità tra i diversi tipi di polimero: diversi punti di fusione possono causare la degradazione di alcuni componenti della miscela, mentre l'incompatibilità tra le diverse fasi può dar luogo a materiali con scadenti caratteristiche finali.
Aggiunta di agenti leganti :arrow_forward: legami fisici o chimici
- Punti di fusione diversi dei vari materiali
- Forma e dimensione diversa dei materiali
- Densità apparente bassa
Degradazione
La Finestra di processabilità di un materiale polimerico, ossia l’ intervallo di temperatura tra la temperatura di fusione e di degradazione è breve.
Sottoponendo quindi la plastica a ripetuti cicli termici per esempio durante il riciclo, le sue caratteristiche chimiche e fisiche subiscono deterioramenti.
- Variazioni di peso molecolare :arrow_right: forti variazioni di proprietà allo stato fuso, ma tocca poco le proprietà allo stato solido;
- Variazione di cristallinità e di ramificazioni :arrow_right: impattano molto le proprietà allo stato solido. Sia le ramificazioni lunghe che quelle corte, causando una drammatica riduzione della cristallinità provocando un drastico peggioramento delle proprietà meccaniche (più marcato se le ramificazioni sono lunghe) :arrow_right: tuttavia si ha maggiore resistenza all’ impatto e maggiore allungamento a rottura..
I POLIMERI RICICLATI, IN GENERE NON POSSONO ESSERE RILAVORATI CON LE STESSE OPERAZIONI DEI POLIMERI VERGINI O RIUTILIZZATI PER LO STESSO IMPIEGO
In genere quando si usano polimeri di riciclo conviene aggiungerli in bassa quantità rispetto al polimero vergine se si vogliono mantenere le proprietà meccaniche iniziali
Robe sparse pacchetto 2
il processo di riciclaggio riguarda
soprattutto i materiali termoplastici
il PET e le poliolefine hanno prestazioni migliori di altri polimeri una volta riutilizzati
- separazione plastica da sostanze contaminanti
- divisione della plastica per famiglia
-
Un problema della gestione dei trituratori del rifiuto grezzo è costituito dal rischio di esplosione. Molte esplosioni sono determinate da rapide reazioni di combustione causate da scintille d'attrito che innescano la combustione di aerosol e vapori
a prevenzione del rischio di esplosione può essere ottenuta con la realizzazione di atmosfere inerti all'interno dei trituratori e con l'installazione di rivelatori di vapori infiammabili o iniezioni di acqua in modo da creare una «nebbia» che tenda a sopprimere le esplosioni.
Tipi di separazione
- a mano: uso di detettori (ottici o infrarossi). Si basa tutto sul materiale superficiale
- separazione per gravità: nastri inclinati/ tavoli vibranti
- classificazione ad aria: I separatori di questo tipo sfruttano un flusso d'aria per separare il materiale in 2 frazioni. Tecnica più usata per la separazione dei rifiuti solidi. Attenzione a umidità :droplet:
- separazione magnetica: per rimozione materiali ferrosi; a puleggia o nastro magnetico sospesp
- separazione elettromagnetica: Utilizzando campi magnetici modulati, si generano delle correnti all'interno delle particelle di metallo che, interagendo con il campo magnetico esterno, causano la deflessione delle particelle fuori dal separatore.
- separazione elettrostatica: Le particelle vengono attratte da un rullo o da un nastro muniti di cariche, oppure vengono deflesse in un campo elettrostatico, mentre i conduttori, dissipata la loro carica elettrostatica, si staccano dal rullo.
- separazione inerziale (guarda p. 17/59): un rotore lancia il materiale; se si deposita vicino è leggero, se no è pesante. Oppure: un nastro fa cadere il materiale su una puleggia che ruota; le particelle leggere e anelastiche vengono trascinate nel senso del moto e successivamente fatte cadere in una tramoggia di raccolta
Separazione per flottazione
- materiali sminuzzati vengono introdotti in una vasca d’acqua nella quale avviene una separazione fisica per galleggiamento.
Si sfruttano:
- proprietà di galleggiamento e affondamento
- fenomeni di tensione superficiale come la flottazione: bagnabilità e angolo di contatto + uso di tensioattivi
- l'estrazione con solventi: se una miscela di materie plastiche viene disciolta in un solvente, si formeranno più fasi contenenti ciascuna uno solo dei polimeri componenti, con alta purezza.
Applicazioni
- teli/ tubi/ imballaggi
- isolanti per edilizia
- abbigliamenti
- arredi
- articoli casalinghi
Termoindurenti
Composizione
- resine reticolabili + indurenti (che reticolano)
- tutte le materie plastiche a base di macromolecole molto reticolate
Utilizzi
- miscele: resina & indurenti & ... + riempitivi e materiali di rinforzo: farina di legno, mica, vetro, cellulosa
Proprietà
- molto rigidi
- non lavorabili a caldo :arrow_right: formatura a temperature moderate
- elastiche fino alla T di decomposizione
- infusibili e insolubili :arrow_right: gli scarti non possono essere riciclati/ riusati
- isolanti per corrente e calore
- leggeri
- resistenti al creep
- elevata stabilità termica
Tipologie
Resine Epossidiche
diepossido + diammina
- ottime proprietà meccaniche
- isolamento elettrico
- resistenza chimica
- ottima adesività su quasi tutti i materiali (tra l'altro utilizzabili pure coi metalli)
- resistenti alle temperature
- sistema reticolato duro molto tenace, ma che non può più essere trasformato
- ritiro minimo durante stampaggio :arrow_right: stabilità dimensionale + NO post ritiro, neanche a T elevateù
- le resine epossidiche sono costituite da oligomeri liquidi o solidi contenenti 2 o più gruppi epossidici che vengono poi reticolati da agenti condensanti
- applicazioni: vernici liquide/ in polvere (50%), malte adesive (20%), industria elettrica ed elettronica (20%), calibri di misura/ controllo, stampi
RESINE POLIESTERE INSATURO
poliestere insaturo + polistirene/ iniziatori radicalici
- impiegate nell’edilizia (condotte, serramenti, vetrate, pannelli decorativi, ..), scafi delle imbarcazioni, industria dei trasporti e molto altro
- resistenza termica & alla fiamma
- flessibili
- resistente a trazione e flessione
- ritiro del 6-8 % se non caricate
- buona resistenza all'acqua, alle soluzioni saline, agli acidi diluiti e agli idrocarburi
Resine Fenoliche
formaldeide + fenolo + catalizzatori
- buona resistenza chimica e termica
- buona stabilità dimensionale
- buone proprietà dielettriche
- infiammabilità molto bassa
- basso assorbimento umidità
- molto resistenti al creep
- impiegate in adesi termoformanti per compensato (50%) o per legno in generale :arrow_right: eccellenti proprietà adesive
- impiegate anche per dispositivi elettrici (interruttori/ relè), per componenti dei freni/ trasmissione delle macchine, maniglie, pannelli esterni, ...
- :warning: colorate
Resine Ammidiche
formaldeide + urea/ melamina
- :check: trasparenti
- più prestanti meccanicamente rispetto alla fenoliche, ma con resistenza al calore e all’umidità decisamente peggiore (cmq buona, come tutte le resine)
- tessuti trattati: rigidi, resistenti allo sfilacciamento, più impermeabili e meno infiammabili
- 75% del totale usato come adesivi per compensato/ mobilia; poi ci sono per trattamenti tessili, coatings, etc.
Resine Poliuretaniche
- utilizzate per la produzione di elastomeri, per schiume rigide o flessibili (suole) e vernici.
- poliuretani = materiali molto versatili
- schiume flessibili; imbottiture, isolante termico per vestiti e acustico.
- schiume semirigide: usate insieme ad ABS per cruscotti, paraurti e robe per assorbire urti
- schiume rigide (struttura cellulare a celle
chiuse): pannelli in edilizia per isolamento termico
Resine Siliconiche
- processo di reticolazione, che risulta abbastanza delicato, permette di ricavare resine caratterizzate da rigidità estremamente diverse
- Per laminati con fibre di vetro resistenti ad alta temperatura, usati nel campo elettrico.
- vernici isolanti e come agenti impregnanti e incapsulanti.
Resine alchidiche o gliceroftaliche
- sono poliesteri usati prevalentemente nel campo delle vernici organiche.
- usate per Pitture e vernici essiccanti all’ aria o in forno
- filmabile
- essicatività
- duro
- resistente all'atmosfera
- reticolazione termica eseguita in forno