MATERIE PLASTICHE

Utilizzo nel mercato dell’infanzia e tecniche di produzione

Gruppo di ricerca– INTRODUZIONE: Introduzione e storia della plastica

(Federico Rado) Il giocattolo in plastica (Sara Marton) – Tipi di plastiche:

termoplastiche (Daria Paccagnella)

elastomeri (Laura Rosina)

termoindurenti (Federico Conti Picamus)

– Tecniche di produzione: estrusione (Francesco Gangemi) calandratura stampaggio -compressione -iniezione -da foglio

La plastica ha cambiato il mondo, rivoluzionando i campi più diversi, dalla moda dai trasporti alla tecnologia. Oggi è impossibile non trovarsela di fianco, ma non bisogna dimenticare che ha più di cent'anni.

Se il nome plastica a noi fa pensare subito a Giulio Natta, che nel 1954 inventò quella moderna - il polipropilene o moplen - e nove anni dopo per questo vinse il premio Nobel; il primo materiale completamente sintetico, la bachelite, nacque qualche decennio prima, nel 1907.

Da allora quella resina fenolica brevettata dallo scienziato belga-americano Leo Baekeland ne ha fatta di strada, diventando uno dei materiali più diffusi e innovativi, vero oggetto di culto per alcuni designer e comuni fan. Poi arrivarono il rayon, cellophane, Pvc, poliestere, nylon e fu rivoluzione di consumi e costumi.

IL GIOCATTOLO IN PLASTICA

LE BAMBOLE: Nei primi anni Cinquanta l’avvento di nuovi materiali plastici spinse l'industria delle bambole e del giocattolo ad investire risorse e denaro per aggiornarsi e per sperimentare. Vennero prodotte bambole in celluloide, in polietene, polipropilene ed in rhodoid, ma la vera rivoluzione avvenne con l'applicazione di un materiale che soddisfò pienamente le aspettative dei produttori e del pubblico:il cloruro di polivinile, meglio conosciuto come PVC.

• Le prime bambole in Polistirolo: realizzate mediante stampaggio ad iniezione.

CARATTERISTICHE: notevole fragilità, superficie ecesivamente lucida, incollaggio antiestetico delle 2 metà costituenti i vari ari della bambola

• Le bambole di polivinile: CARATTERISTICHE: non richiedono

trattamenti superficiali opacizzanti( sabbiatura) e non presentano il difetto di stirarsi nei punti più curvi( talloni, naso zigomi) con conseguente sbiancamento del colore

• Le bambole di polietilene e PVC:

CARATTERISTICHE: più leggere ed economiche delle precedenti, lavabili, atossiche, infrangibili e offrono una varietà maggiore di realizzazione.

ALTRI GIOCATTOLI

• Automobili e cavallucci: sono articoli soffiati, realizzati in polietilene

• Articoli da spiaggia(secchielli e palette): stampati ad iniezione, realizzati in polipropilene

• Canotti e articoli sportivi simili: realizzati in PVC

• Piccoli veicoli e tricicli:sono un compromesso tra metallo e plastica

• Giocattoli in miniatura: realizzati con stampi costosi e l’impiego di resine come polistirolo antiurto e ABS, più economici e funzionali della lamiera, non richiedono verniciature, non si corrodono e non danno luogo a scheggiature

TERMOPLASTICI

Termoplastiche sono dette le materie che acquistano malleabilità, cioè rammolliscono, sotto l'azione del calore.

Modellate o formate in oggetti finiti, per

raffreddamento tornano ad essere rigide. Questo processo può essere perciò

ripetuto più volte.

LE MATERIE PLASTICHE:

Il Polietilene il più comune fra le materie plastiche. E’ una resina termoplastica, solida, trasparente o bianco, ottime proprietà isolanti, molto versatile e economico.

• Polietilene HDPE (polietilene ad alta densità)

sostanza traslucida, solida e facile da lavorare, resistente agli urti, non è tossico.

USI: bottiglie, bidoni, cestini, contenitori da trasporto.

• Polietilene LDPE ( polietilene a bassa densità) da traslucido a trasparente. Non è tossico e può stare a contatto con i generi alimentari. E’ la plastica più leggera, sensibile al calore. USI: imballaggi, sacchi, borse, rivestimenti di cavi, contenitori, tubi e giocattoli.

Il Polietilene tereftalato PET

Leggero, rigido o semirigido, naturalmente trasparente e incolore. Ottima barriera contro la penetrazione di umidità e sostanze gassose,resistente agli urti. Una delle materie plastiche più facilmente riciclabili.

USI: bottiglie, sacchetti, fibre sintetiche per abbigliamento.

Poliestilene PS (poliestilene o polistirolo) materie termoplastiche più importanti. Trasparente, duro e infiammabile, molto brillante,inerte verso molti agenti corrosivi. Può essere colorato,sia con tinte lucide che opache.

Sostituito al vetro, l'alluminio, il legno perché più economico .La temperatura di fusione è di 270°C

USI: materiale da imballaggio (anche per generi alimentari), contenitori, scatole, lampade, articoli monouso, bicchieri, giocattoli.

• Polistirene espanso EPS Forma più importante in cui viene impiegato il Polistirene.

Resina a forma schiumosa, bassissimo peso specifico, conducibilità termica e buona elasticità. Trasparente, duro, rigido, di discrete proprietà meccaniche e resistente a molti agenti chimici acquosi. Facile da colorare.

USI: imballaggio e isolamento.

Polimeri termoplastici

PVC (polivinilcloruro)

Versatilità, resistenza all´usura, agli agenti chimici ed atmosferici e al fuoco. Puro, è rigido, sensibile alla luce ad al calore.

USI: imballi e cartotecnica, contenitori per alimenti, carte di credito, imballaggio alimentare e farmaceutico, arredamento, abbigliamento, giocattoli.

PP (polipropilene)

Trasparente, leggero, solido, alto punto di fusione e resistenza superficiale, isolamento elettrico. Doppio utilizzo, come plastica e come fibra. Non si fonde al di sotto dei 160°C. Facile da colorare, non assorbe l'acqua.

USI: fibra tessile, giunti, contenitori per trasporti, mobili, tappeti e cordami, contenitori per alimenti.

PA (Poliammide Nylon)

Ottime caratterstiche di scorrimento ed usura: sono insensibili alle impurità e sono chimicamente resistenti. Traslucidi, duri e parzialmente cristallini e inoltre non infiammabili.

Le caratteristiche fibra di nylon:resistenza all'usura, facilità di tintura, solidità al colore, poca resistenza alle alte temperature (>100°C) e alla luce.

USI: ingranaggi, apparecchi radio-televisivi,abbigliamento.

Resine Acriliche Trasparenti, potere legante, grande resistenza agli UV, idrofobia. Resistenza all’impatto e compatibilità con le fibre tessili.Possono essere forgiati e ri-forgiati.

Usi: Fusori delle lampade, coperture trasparenti, oggetti d'arredamento, adesivi e sigillanti, inchiostri, pitture e vernici, stucchi

CelluloideMateriale ecologico (deriva dalla cellulosa), poco costosa, trasparente, lucida e incolore,ma può essere colorata e plasmata in tutte le forme. Flessibile e resistente ma estremamente infiammabile.

Usi: giocattoli, articoli sanitari e oggetti per la casa. Fu largamenteutilizzata per la produzione di bambole.

ELASTOMERI

Gli elastomeri, al di sopra della temperatura di transizione vetrosa si presentano elastici e limitatamente deformabili.

Le macromolecole hanno una struttura reticolata a maglie larghe.

STIRENE: (stirolo o vinilbenzene) materia plastica che a temperatura ambiente si presenta come un liquido oleoso e trasparente dal profumo fortemente dolciastro.

Il suo uso abitudinale è come monomero per la composizione di altre materie plastiche, quali il POLISTIRENE, l’ ABS, il co-polimero STIRENE-DIVILBENZENE, e la gomma SBR, I quali vengono utilizati per la produzione di schiume isolanti, fibre, gomme e plastiche.

BUTADIENE: viene utilizzato per preparare elastomeri quali il polibutadiene, il neoprene o copolimeri con stirene (l'SBS) o acrilonitrile.

Il polibutadiene è una gomma sintetica che possiede elevata resistenza all'uso tanto da essere impiegata nella fabbricazione di pneumatici per automobili. Altri impieghi comuni riguardano la fabbricazione di oggetti in gomma come, ad esempio la suola delle scarpe o i nastri trasportatori in impiantistica industriale. È anche un additivo utilizzato nella produzione di polistirene e ABS. La sua elasticità gli conferisce un recupero post stress dell'80%

NEOPRENE:è stato il primo residuo della gomma sintetica prodotto a larga scala. Esso appartiene alla famiglia degli elastomeri di sintesi (ovvero delle gomme sintetiche) e si presenta come una gomma porosa, la cui massa è costituita da cellule gassose uniformemente distribuite. Le principali caratteristiche sono la elasticità, la resistenza al taglio e allo schiacciamento, la resistenza all'invecchiamento atmosferico e al calore, ed inoltre risulta essere inerte verso molti agenti chimici, olii e solventi.

Per questi motivi trova importanti applicazioni nel campo dell'industria chimica, automobilistica, nautica, e nella realizzazione di raccordi, guarnizioni, rivestimenti protettivi e indumenti (ad esempio, mute subacquee).

TERMOINDURENTI

I materiali termoindurenti, meglio noti come resine, sono materie plastiche che una volta formate non possono più venire alterate.

Le singole macromolecole infatti reticolano formando legami covalenti tridimensionali, che conferiscono rigidità alla struttura.La reazione di indurimento avviene per riscaldamento o per trattamento a radiazione elettromagnetica (spesso ultravioletta).

TERMOINDURENTIVe ne sono di diverse tipologie:

Resine epossidiche Ottenute per policondensazione di epossidi e fenoli. Resistenti ad agenti chimici e a solventi, ottimi isolanti elettrici, buonacapacità meccanica; Vengono impiegate come sigillanti, collanti o agenti protettivi; utilizzatiinoltre per risanare strutture degradate.

Aggiungendo una componente poliammidica si ottengono vernici industriali molto efficaci.Con la lana di vetro si può creare la resina rinforzata, utilizzata in edilizia per elementi strutturali portanti.

TERMOINDURENTIResine fenoliche Ottenute dalla reazione di fenolo e formaldeide; ne derivano due

tipologie: le novolacche, polimeri termoplastici impiegati prevalentemente

come impregnanti o vernici; i resoli polimeri termoindurenti che modellati per stampaggio

possono assumere una conformazione rigida con l'ausilio di materiali di supporto o riempitivi;

Con l'aggiunta di farina fossile si è creata della bachelite nel 1907, la prima materia plastica sintetica al mondo.

TERMOINDURENTI

Resine melamminiche Ottenute per policondensazione di formaldeide con melammina. La resina è incolore, inodore, resistente all'acqua, agli agenti chimici, all'abrasione, al calore e trasparente a radiazioni luminose; viene poi essiccata, additivata e ridotta in polvere. Infine, dopo lo stampaggio, avviene la reticolazione.Buona resistenza ad agenti fisico chimici. Utilizzate per la produzione di apparecchi igienico sanitari, servizi da tavola, colle, vernici e nella fabbricazione dei laminati plastici.

TERMOINDURENTI

Poliesteri (Resine poliestere insature)Ottenuti per policondensazione di acidi e alcoli, possono essere sia termoindurenti che termoplastici. Hanno caratteristiche mutevoli a seconda dei diversi additivi impiegati.Se uniti a fibre di vetro o carbonio vengono utilizzati per la produzione di lastre rinforzate per coperture o elementi di arredo.Largamente impiegate nell'edilizia e nella nautica per la versatilità e la resistenza.

TERMOINDURENTI

Resine Ureiche Ottenute dalla reazione di urea e formaldeide.Hanno caratteristiche simili alle resine melamminiche, che spesso sostituiscono. Vengono utilizzati principalmente per apparecchi igienico sanitari, elettrodomestici, vernici e colle.

La produzione di resine termoindurenti in un anno non ammonta neanche ad un decimo di quelle termoplastiche.

Questi polimeri, così come gli elastomeri, presentano inoltre una notevole difficoltà di riciclaggio.

TECNICHE DI PRODUZIONE

Processo che consiste nel forzare un materiale plastico, portato allo stato fluido, attraverso un orifizio il cui profilo riproduce in negativo la forma che si desidera impartire al manufatto.

Estrusione

La macchina ad estrusione impone che il manufatto sia di forma costante in tuta la sua lunghezza. Per questo l'estrusione è il mezzo ideale per la produzione di tutti quei manufatti la cui sezione rimane costante (tubi, barre, tubolari, lastre, ecc.).

Il materiale da utilizzare deve essere un materiale termoplastico.

Spesso il processo di estrusione è utilizzato per ottenere prodotti destinati ad ulteriori lavorazioni (ad esempio lastre in resine acriliche che vengono sottoposte a un'ulteriore sagomatura sotto vuoto).

Estrusione

CalandraturaProcesso impiegato per la produzione di fogli e film continui a partire da resine termoplastiche.

Consiste nel far passare la resina, già preventivamente omogeneizzata e plastificata, fra coppie di rulli rotanti e riscaldati, che schiacciano il prodotto fino a ridurlo in forma di foglio. Spesso, dopo che il calandrato è stato portato allo spessore desiderato, lo si fa passare attraverso ulteriori cilindri finitori, i quali hanno lo scopo di conferire alle superfici del prodotto ancora caldo aspetti particolari.

Utilizzi: suole per calzature; finte pelli; fogli e film tinta unita o con disegni fantasia.

Stampaggio per compressione

Consiste nella compressione di una resina termoindurente contenuta, sotto forma di polvere, pastiglie o di scaglie, entro la cavità di uno stampo riscaldato.Gli stampi constano di due parti: il punzone che riproduce in negativo la forma interna dell'oggetto da stampare; e la matrice nella quale è ricavata

una cavità (detta impronta) che ne riproduce sempre in negativo la forma esterna.

Questo procedimento è particolarmente indicato per produrre oggetti di forma complessa.

Stampaggio per iniezioneConsiste nell'iniettare nell'impronta di uno stampo chiuso una resina fusa in una camera di carica separata.

La durata di un ciclo completo di stampaggio varia, a seconda del tipo di resina e della complessità dell'oggetto da stampare, da 10 a 30 secondi.

Stampaggio da foglio

Procedimento particolarmente indicato per la fabbricazione di contenitori e di articoli con notevole sviluppo superficiale

Consiste nel modellare contro le pareti rigide di uno stampo un foglio di materia plastica preventivamente riscaldato, sfruttando la creazione del vuoto d'aria.