La Gomma da Masticare Compie 150 anni: Dai Maya a Greta ThunbergGomma da masticare: Un prodotto storico, nato vegetale e diventato un mix di chimica poco amico dell’ambientedi Marco ArezioLe prime tracce storiche della gomma da masticare risalgono ai Maya, che erano abituati a masticare delle palline di gomma dette Chicle, tratte da una pianta chiamata Manilkara Chicle. Successivamente si sono trovate altre tracce, in epoca più recente, attribuite al generale e presidente del Messico, Antonio Lopez de Santa Maria, chiamato il Napoleone dell’West, ( Xalapa, 21 febbraio 1794 – Città del Messico, 21 giugno 1876) militare e politico di lungo corso, al quale verrebbe attribuita l’invenzione della gomma da masticare moderna. Ma se parliamo di dati certi, circa l’origine del prodotto, dobbiamo allora far riferimento al brevetto depositato da William Semple il 28 Dicembre del 1869 negli Stai Uniti. Una ricetta messa in commercio due anni più tardi che non entusiasmò troppo i clienti in quanto, le palline, erano insapori e molli. Ma sulla scorta di questi insuccessi, Semple modificò più volte la ricetta, inserendo aromi e lavorando sulla consistenza della gomma, riuscendo a far crescere l’interesse per il prodotto verso la fine del decennio del secolo. Nel corso del XX secolo l’industria cambiò radicalmente la ricetta, utilizzando non più una gomma naturale ma una sintetica, il Poliisobutilene, relegando la lavorazione del Chicle ad una nicchia di mercato. Successivamente si era lavorato sulle proprietà elastiche del prodotto inserendo additivi, raggiungendo così la voluta viscosità attraverso l’aggiunta di una gomma di Xanthano. In Europa la conoscenza di questo articolo rimase sconosciuto fino all’avvento della seconda guerra mondiale quando i soldati americani, di stanza nel vecchio continente, lo fecero conoscere alla popolazione. Infatti lo stato maggiore dell’esercito aveva inserito nella cosiddetta “Razione K”, un mix di alimenti che ogni soldato aveva con sé sul campo di battaglia, la gomma da masticare per svariate ragioni. Si riteneva che masticare la gomma, additivata anche di caffeina, aiutasse i soldati a sopportare meglio le tensioni dei combattimenti, inoltre favoriva la pulizia del cavo orale in quelle situazioni in cui i soldati non potevano lavarsi i denti. Ma come viene prodotta, oggi, la gomma da masticare? L’impasto che compone la gomma da masticare contiene il Poliisobutilene, come composto base, poi lo zucchero gli additivi e gli aromi. Il Poliisobutilene o PIB, è una gomma sintetica, ricavato dalla polimerizzazione dell’Isobutilene e una piccola parte (2%) di Isoprene, prodotto dalla Basf per usi alimentari. Il Poliisobutilene, è un polimero vinilico e, dal punto di vista strutturale, assomiglia al comune Polipropilene Homopolimero e al Polietilene, fatta eccezione per il fatto che ogni altro atomo di carbonio è sostituito con due gruppi metilici. Possiede due caratteristiche importanti che sono l’elevata impermeabilità e un’eccellente flessibilità. Come viene impiegata la gomma da masticare? L’uso più comune si può dire sia stato, per moltissimi anni, paragonabile a quello delle caramelle, godendo durante la masticazione della gomma degli aromi che erano all’interno del prodotto. Ma nel corso degli anni, la gomma da masticare ha avuto anche un uso medico e farmaceutico. Infatti esistono sul mercato numerosi farmaci, sotto questa forma, che curano la nausea, le cefalee, la dipendenza da fumo, alcune malattie del cavo orale e sotto forma di integratori alimentari dalle tipologie più disparate. Ma la gomma da masticare si è rilevata un pessimo amico per l’ambiente, in quanto impiega almeno 5 anni per decomporsi, si appiccica alle superfici sulle quali viene posta, specialmente i marciapiedi nelle città. La pulizia delle superfici pedonabili sulle quali si è attaccata comporta l’uso di sostanze chimiche, adatte ad interrompere la solidarizzazione tra gomma e superficie di camminamento, l’acqua con getto ad alto potenziale e, dove questi sistemi non ottengono i risultati sperati, si deve fresare la superficie per togliere le macchie nere composte dalle gomme.Categoria: notizie - tecnica - storia - gommaVedi maggiori informazioni sul rapporto tra alimenti e la chimica
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Come migliorare lo stampaggio di articoli non esteticiConsiderazioni sulla produzione e l’utilizzo del granulo in PO (PP/PE)di Marco ArezioI prodotti finiti non estetici destinati a un mercato usa e getta venivano prodotti normalmente con compound di PP formato da un mix tra PP e PE (PO), proveniente dalla granulazione si scarti della selezione dei rifiuti urbani. Se prendiamo in considerazione i bancali in plastica o i distanziatori per l’edilizia o le cassette per l’ortofrutta, per fare solo alcuni esempi, il mix tra le due famiglie di polimeri permetteva di produrre dei compounds la cui % di PP all’interno della miscela variava dal 30-40% al 60-70% a seconda della ricetta attesa. Il melt index a 230°/ 2,16 kg. variava da 3 a 6 se il prodotto non presentava cariche minerali aggiunte. Le caratteristiche del granulo prodotto, e di conseguenza dell’articolo finale, vedevano una performance buona per quanto riguardava la resistenza a compressione e una meno eccelsa per quanto riguardava la resistenza a flessione. In merito alla facoltà di ricevere i colori nella fase di estrusione del granulo o durante le fasi di stampaggio, posso dire che, per quanto riguarda la scala dei colori scuri, la famiglia di tinte permetteva una discreta scelta e l’aspetto estetico del prodotto finito era accettabile in considerazione del prodotto da cui si partiva. Oggi il cosiddetto PO, che identifica il misto poliolefinico proveniente dalla raccolta differenziata, ha assunto una composizione media diversa rispetto al passato in virtù dell’accresciuta performance degli impianti di selezione dei rifiuti urbani che tendono a massimizzare il prelievo dal mix PP/PE di polipropilene, HD e LD, in quanto l’offerta sul mercato di input separato permette un margine di contribuzione sul rifiuto nettamente superiore rispetto alla vendita del mix originario. Questo, oggi, comporta di dover lavorare un mix PP/PE qualitativamente meno performante rispetto al passato in quanto gli equilibri tra le tre famiglie, PP, HD, e LD che componevano il PO in passato, si sono alterate. Inoltre l’aumento della produzione sia del rifiuto da lavorare che della richiesta di granulo da compound PP/PE ha spinto alcuni impianti di trattamento dei rifiuti plastici a velocizzare la fase di lavaggio per recuperare produttività a decremento della qualità del macinato o densificato necessario a produrre il granulo. Possiamo elencare alcune criticità della produzione di compound PO: • Aumento della % di LD a discapito dell’ HD nel mix poliolefinico • Peggioramento della qualità del lavaggio dell’input a causa dell’aumento dei volumi da trattare e delle diverse % di polimeri nella ricetta • Aumento della presenza di plastiche bio all’interno del frazione selezionata che danno problemi nella qualità del granulo • Aumento dell’utilizzo sul mercato di imballi fatti con plastiche miste che comportano una maggiore % di materiali multistrato, come certe etichette, di difficile coabitazione con il PO tradizionale. In merito a questi cambiamenti nella composizione base del PO e della sua lavorazione, avremo dei risvolti da gestire in fase di produzione del granulo e in fase di stampaggio, al fine di minimizzare gli impatti negativi della qualità di cui è composto il granulo. Per quanto riguarda la produzione si dovrebbe intervenire: • sui tempi di lavaggio • sulla dimensione delle vasche • sulla gestione dell’acqua • sulla ricetta del compound PO per la granulazione • sulla filtrazione Per quanto riguarda la fase di stampaggio si dovrebbe intervenire: • sulle temperature macchina • sulla fase di essiccazione del granulo • sulla verifica dei raffreddamenti degli stampi L’intervento tecnico su queste criticità porta ad avere i seguenti miglioramenti: • Maggiore resistenza alla flessione del prodotto finale • miglioramento delle superfici estetiche con riduzione o scomparsa di sfiammature sul prodotto finito • Miglioramento della omogeneità dei colori • riduzione del cattivo odore del granulo e del manufatto finito • aumento della durata delle viti e cilindri in fase di granulazione e degli stampi in fase di iniezione • luoghi di lavoro più salutari durante le fasi di fusione della plastica.Categoria: notizie - tecnica - plastica - riciclo - stampaggio ad iniezioneVedi maggiori informazioni sullo stampaggio delle materie plastiche
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Perchè la viscosità e il peso molecolare sono così importanti nel pet?Perchè la viscosità e il peso molecolare sono così importanti nel pet?di Marco ArezioNel PET riciclato la viscosità e il peso molecolare possono determinare la lavorabilità e la qualità del manufatto.Nell’utilizzo di una resina in PET riciclata, sia per stampaggio che per soffiaggio che per termoformatura, è importante capire quali relazioni esistano tra il peso molecolare e la viscosità del materiale. Parlando di viscosità e di peso molecolare, bisogna ritornare con la mente al grande fisico Isaac Newton che si occupò, tra le altre innumerevoli attività scientifiche, anche dello studio della dinamica dei fluidi. Ed è proprio la dinamica dei fluidi che in qualche modo interagisce anche con alcune regole di comportamento nella lavorazione del PET, quando osserviamo il cambiamento dallo stato solido a quello semifluido della materia prima riscaldata. Infatti nella produzione di un oggetto in PET, che sia per termoformatura, stampaggio o soffiaggio, la massa fusa che viene trasformata in un estrusore, crea dei parametri di flusso in cui il peso molecolare ha una grande importanza. Questo valore, in un polimero, è da tenere nella massima considerazione in quanto determina alcune proprietà meccaniche quali la rigidità, la resistenza, la tenacità, la viscosità e la viscoelasticità. Se il valore del peso molecolare fosse troppo basso, le proprietà meccaniche del prodotto in PET che volete realizzare sarebbero probabilmente insufficienti per realizzare una qualità appropriata. La modifica della lunghezza della catena porta ad un peso molecolare più elevato, con la conseguenza di un aumento della relazione delle singole molecole di polimero e della loro viscosità, che incideranno sulla lavorazione e sulla qualità del manufatto. Se vogliamo prendere un esempio nel campo del soffiaggio, possiamo dire che la variazione del peso molecolare del polimero porterà ad una maggiore o minore facilità nella formazione del Parison o della preforma. Come abbiamo visto, esiste un altro parametro strettamente legato con il valore del peso molecolare, che è la viscosità del polimero fuso, o anche detto resistenza al flusso. Ad un aumento del peso molecolare corrisponde generalmente un aumento della viscosità in relazione alla temperatura. La presenza di calore, che serve per creare il flusso di polimero, incidendo tramite un estrusore od un iniettore sul materiale, permette alla plastica di ammorbidirsi aumentando di volume e riducendo la sua densità. Questo comporta la separazione delle molecole che si muoveranno a velocità differenti, quelle al centro del fuso che non incontrando particolari ostacoli, avranno una velocità diversa di quelle periferiche che entreranno in contatto con le pareti che le contengono, creando così delle forze di taglio (stress da taglio) causate dalla differenza di velocità. Possiamo quindi dire che la viscosità di un materiale è influenzata anche dalla sua velocità, in quanto le materie plastiche, alle base temperature, si presentano come elementi aggrovigliati tra loro e, all’accrescere della velocità del flusso, si creerà un maggiore orientamento delle molecole con una riduzione della viscosità. Questo tipo di comportamento inserisce la plastica in quei fluidi detti “non Newtoniani”, a differenza dell’acqua che mantiene inalterata la propria viscosità anche all’aumentare della velocità, rientrando dei fluidi definiti “Newtoniani”. Questo ci fa capire cosa succede ad un fluido di PET che passa da una testa, da una preforma o da un Parison, cambiando la propria viscosità, riducendo il flusso d’uscita ed aumentando le forze di taglio.Categoria: notizie - tecnica - plastica - riciclo - PET- viscosità - peso molecolare
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Cosa sono i Polimeri Autoestinguenti (Flame Retard): Applicazioni e DifferenzeAdditivi, prove di laboratorio, differenze ed impieghi commerciali ed industriali dei polimeri flame retard (autoestinguenti) di Marco ArezioLe plastiche flame retardant (resistenti al fuoco o autoestinguenti) sono materiali polimerici modificati per resistere all'ignizione e rallentare la propagazione delle fiamme. Questa proprietà è particolarmente importante in numerosi ambiti applicativi, come l'elettronica, l'edilizia e i trasporti, dove la resistenza al fuoco è cruciale per la sicurezza. L'aggiunta di additivi flame retardant è il metodo più comune per conferire alle plastiche proprietà resistenti al fuoco. Tipi di Additivi Flame Retardant Gli additivi flame retardant si classificano in diverse categorie, a seconda della loro composizione chimica e del meccanismo d'azione: Additivi Alogeni: Comprendono composti a base di bromo e cloro. Funzionano rilasciando alogeni che interferiscono con la reazione di combustione nella fase gassosa. Additivi Fosforati: Operano principalmente nella fase solida, promuovendo la carbonizzazione e riducendo la quantità di materiale infiammabile vaporizzato. Idrossidi di Metallo: Come l'idrossido di alluminio e di magnesio, questi additivi rilasciano acqua quando si scaldano, che aiuta a raffreddare il materiale e a diluire i gas combustibili. Additivi Intumescenti: Formano una schiuma carboniosa protettiva sulla superficie del materiale quando esposti al calore, isolando il materiale sottostante dalla fonte di calore. Funzionamento dell'Inibizione della Fiamma L'inibizione della fiamma nelle plastiche funziona attraverso vari meccanismi, a seconda del tipo di additivo utilizzato: Diluizione dei Gas Combustibili: Alcuni additivi rilasciano gas inerti che diluiscono i gas combustibili nell'area della fiamma, riducendo la combustione. Barriera Fisica: Gli additivi intumescenti formano una barriera carboniosa che isola termicamente il materiale e impedisce l'accesso dell'ossigeno. Raffreddamento: L'acqua rilasciata dagli idrossidi di metallo assorbe calore, abbassando la temperatura della combustione. Interferenza Chimica: Alogeni e altri composti possono interferire con le reazioni radicaliche nella zona di combustione, rallentando la reazione. Prove di Laboratorio per Catalogare le Plastiche Non Infiammabili Vediamo quali sono le prove principali per catalogare il grado di infiammabilità e come si eseguono:Test UL 94 Il test UL 94, gestito da Underwriters Laboratories (UL), è uno dei metodi più riconosciuti e ampiamente utilizzati per valutare le proprietà di infiammabilità dei materiali polimerici utilizzati in dispositivi elettrici ed elettronici. Questo test classifica i materiali in base alla loro capacità di estinguere le fiamme dopo essere stati accesi in condizioni controllate. Il test viene eseguito applicando una fiamma a un campione del materiale per un periodo specificato e osservando il comportamento del materiale in termini di tempo di combustione dopo la rimozione della fiamma, il gocciolamento di materiale infiammabile e la lunghezza della combustione.In base ai risultati, i materiali sono classificati in diverse categorie, come V-0, V-1, V-2, HB, 5VB, e 5VA:V-0, V-1, V-2: Indicano che il materiale si autoestingue entro un certo tempo dopo l'accensione. La distinzione tra le classi dipende dal tempo di autoestinguenza e dalla presenza di gocciolamento di particelle infiammate. HB: La classificazione più bassa, indica una velocità di combustione orizzontale in un certo intervallo. 5VB e 5VA: Sono test più severi che valutano la resistenza all'accensione quando il campione è sottoposto a un carico termico elevato. 5VA rappresenta la massima resistenza alla fiamma senza gocciolamento di materiale, mentre 5VB: permette un certo gocciolamento. Test di Ossigeno Limitante (LOI) Il test di Ossigeno Limitante (LOI) misura la percentuale minima di ossigeno nell'atmosfera necessaria per sostenere la combustione di un materiale polimerico. Viene eseguito in un'apposita apparecchiatura dove il campione viene posto in una colonna di vetro e esposto a una miscela controllata di azoto e ossigeno, aumentando gradualmente la concentrazione di ossigeno fino a quando il materiale non continua a bruciare per un tempo prestabilito dopo l'accensione. Il valore di LOI è una misura diretta dell'infiammabilità del materiale: maggiore è il valore di LOI, minore è l'infiammabilità del materiale. Materiali con valori di LOI superiori al 21% (la percentuale di ossigeno nell'aria) sono considerati più resistenti al fuoco. Questo test è particolarmente utile per confrontare la resistenza al fuoco di diversi materiali sotto un'unica metrica standardizzata. Test di Infiammabilità a Cono Calorimetrico Il test di infiammabilità a cono calorimetrico è un metodo avanzato che fornisce dati dettagliati sulla risposta di un materiale all'esposizione al calore. Durante il test, un campione del materiale viene esposto a un flusso radiante crescente in presenza di una sorgente di accensione, simulando gli effetti di un incendio in fase iniziale. Il cono calorimetrico misura la velocità di rilascio di calore, la produzione di fumo e la perdita di massa del campione nel tempo, fornendo un profilo completo della sua reattività al fuoco. Questi dati aiutano a comprendere come il materiale contribuirà alla crescita e alla propagazione dell'incendio, consentendo agli ingegneri di progettare materiali e prodotti con prestazioni migliorate di sicurezza antincendio. Questo test è particolarmente utile nella valutazione di materiali per l'edilizia e l'ingegneria dei trasporti Rendere Flame Retardant un Polimero Riciclato Il processo di rendere flame retardant un polimero riciclato, sia da post-consumo che da post-industriale, richiede attenzione nella selezione degli additivi compatibili con il tipo di polimero e nel mantenimento delle proprietà meccaniche del materiale riciclato. Il processo include: Analisi del Materiale: Identificazione della composizione del polimero riciclato per scegliere gli additivi più adatti. Incorporazione degli Additivi: Gli additivi possono essere miscelati meccanicamente con il polimero durante il processo di estrusione o possono essere applicati come rivestimenti superficiali. Mantenimento delle Caratteristiche dopo il Riciclo Meccanico Il riciclo meccanico può influenzare le proprietà flame retardant dei polimeri a causa della degradazione termica o meccanica del polimero e degli additivi durante il processo di riciclo. La stabilità delle proprietà flame retardant in un polimero riciclato dipende da: - La stabilità termica degli additivi flame retardant. - La compatibilità degli additivi con il processo di riciclo. - La capacità di ridistribuire uniformemente gli additivi nel polimero durante il riciclo. Per mantenere le caratteristiche flame retardant, può essere necessario aggiungere ulteriori additivi o stabilizzatori durante il processo di riciclo. La valutazione delle proprietà del materiale riciclato attraverso test di laboratorio è cruciale per garantire che il materiale riciclato soddisfi i requisiti di sicurezza e di prestazione. Impiego dei Polimeri Autoestinguenti per la Produzione di Articoli ad uso Industriale e Civile I polimeri flame retardant sono utilizzati in una vasta gamma di applicazioni, specialmente in edilizia, dove la resistenza al fuoco è cruciale per la sicurezza degli edifici. Questi materiali sono progettati per ridurre la velocità di combustione, limitare la diffusione delle fiamme e contribuire a prevenire incendi. Nell'edilizia, i polimeri flame retardant trovano applicazione in numerosi prodotti, tra cui isolanti termici, rivestimenti, cavi elettrici, e componenti strutturali. Polimeri Flame Retardant Utilizzati in Edilizia Polistirene Espanso (EPS) e Polistirene Estruso (XPS): Sono ampiamente utilizzati come isolanti termici per cappotti esterni e per l'isolamento di pavimenti, tetti e muri. Possono essere trattati con additivi flame retardant per ridurre l'infiammabilità. Polietilene Espanso (EPE): Utilizzato per l'isolamento termico e l'ammortizzazione degli impatti, l'EPE può essere modificato per migliorare la resistenza al fuoco, rendendolo adatto per applicazioni in edilizia. Polimeri Intumescenti: Questi materiali si espandono quando esposti al calore, formando una barriera carboniosa che protegge il materiale sottostante dalle fiamme. Sono utilizzati in vernici, mastici, e rivestimenti per cavi elettrici. Polivinilcloruro (PVC) Flame Retardant: Il PVC è utilizzato in una varietà di applicazioni in edilizia, inclusi i rivestimenti per cavi e i tubi. Il PVC può essere reso flame retardant attraverso l'aggiunta di additivi specifici. Polimeri Fenolici: Questi materiali sono noti per le loro eccellenti proprietà di resistenza al fuoco e sono utilizzati in schiume isolanti e compositi. Applicazioni di Articoli Autoestinguenti in Edilizia Isolamento Termico: I materiali isolanti flame retardant sono essenziali per prevenire la diffusione del fuoco attraverso le cavità dei muri e altri spazi isolati negli edifici. Rivestimenti e Vernici: Forniscono una protezione passiva contro il fuoco a strutture, travi e colonne, contribuendo a mantenere l'integrità strutturale in caso di incendio. Cavi elettrici e Tubi: L'utilizzo di materiali flame retardant in questi componenti riduce il rischio di incendi elettrici e limita la diffusione del fuoco. Differenze nelle Resistenze al Fuoco degli Isolanti per Cappotti Termici Gli isolanti termici possono variare significativamente nella loro resistenza al fuoco a seconda del materiale, della densità, e della presenza di additivi flame retardant. Ecco alcune differenze chiave: Resistenza Termica: Alcuni isolanti, come quelli a base di fibra minerale (lana di roccia, lana di vetro), offrono migliori prestazioni di resistenza al fuoco rispetto a quelli organici (EPS, XPS) a causa della loro natura incombustibile. Emissione di Fumi e Gas Tossici: I materiali organici tendono a produrre fumi densi e gas tossici quando bruciano, mentre i materiali inorganici hanno prestazioni migliori in questo aspetto. Classificazione di Reazione al Fuoco: I materiali isolanti sono classificati secondo norme europee (ad esempio, Euroclassi A1, A2, B, C, ecc.) che indicano la loro reattività al fuoco. Materiali classificati come A1 sono non combustibili, mentre quelli in classe B, C, ecc., hanno crescenti livelli di infiammabilità. Applicazione e Spessore: La resistenza al fuoco di un isolante può anche dipendere dall'applicazione specifica e dallo spessore del materiale. Maggiore è lo spessore, migliore può essere la resistenza al fuoco, ma questo dipende anche dalla composizione del materiale e dalla presenza di additivi flame retardant. Per esempio, un isolante più spesso può offrire un tempo di resistenza al fuoco maggiore perché richiede più tempo per essere completamente compromesso dalle fiamme. Tuttavia, non è solo lo spessore a determinare l'efficacia, la qualità del materiale e la sua capacità di resistere alla propagazione del fuoco sono altrettanto cruciali. Nei materiali isolanti, gli additivi flame retardant possono agire in sinergia con lo spessore per migliorare la resistenza al fuoco. Materiali con densità maggiore o trattati con specifici additivi chimici possono esibire prestazioni superiori anche con spessori minori. Pertanto, la scelta del materiale isolante adeguato per un'applicazione specifica richiede un'attenta considerazione non solo delle proprietà fisiche come lo spessore ma anche della composizione chimica e della capacità di resistere al fuoco. Nell'ambito dell'edilizia, la normativa vigente spesso specifica requisiti minimi per la resistenza al fuoco degli isolanti, tenendo conto sia dello spessore che della composizione del materiale. Questi standard garantiscono che i materiali utilizzati negli edifici offrano un livello adeguato di protezione in caso di incendio, contribuendo così alla sicurezza degli occupanti e alla preservazione della struttura stessa.
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Cosa Succede all’Interno di un Estrusore per le Materie Plastiche?Estrusori per materie plastiche: vediamo cosa succede all'interno durante il funzionamentodi Marco ArezioPer chiunque impieghi o faccia utilizzare gli estrusori per le materie plastiche, specialmente se usano polimeri riciclati, dovrebbe avere la conoscenza del comportamento del fuso all’interno del cilindro, delle fasi di trasformazione dallo stato solido a viscoso e delle implicazioni negative che possono nascere durante la lavorazione.Queste implicazioni possono generare difetti sul polimero che si sta producendo o sui manufatti che sono direttamente collegati all’estrusore. L’articolo non si dovrebbe rivolge agli addetti della produzione, che probabilmente conoscono bene i comportamenti del polimero in transito nell’estrusore, ma principalmente agli addetti alle vendite dei prodotti finiti in plastica o dei polimeri riciclati. Conoscere le fasi di produzione e la criticità che possono rappresentare, è un bagaglio culturale tecnico che permette di risolvere, più velocemente e più professionalmente possibile, i problemi con i clienti in merito alla qualità. Per fare un discorso generale possiamo prendere in considerazione gli elementi che entrano in gioco per portare a termine una fase di estrusione delle materie plastiche: • La materia prima • L’estrusore • Il filtro Materia Prima La materia prima, in base all’utilizzo che si vuole fare dell’estrusore, può essere sotto forma di macinato o di granulo. In entrambi i casi il materiale riciclato deve avere subito i corretti trattamenti di selezione, macinazione, deferrizazzione, lavaggio in vasca, lavaggio in centrifuga, asciugatura (eventuale densificazione per materiali leggeri). Più le fasi preliminari che portano il semilavorato all’estrusore sono fatte bene, migliore sarà la qualità del prodotto in uscita da esso, evitando che aumentino i problemi sui prodotti finiti da realizzare. Ogni fase preliminare non eseguita in modo corretto avrà dei risvolti negativi durante la fusione della plastica all’interno dell’estrusore, che possono essere impurità rappresentate da plastiche rigide non fondibili all’interno della massa, degradazione del materiale causata da una non corretta selezione, presenza di parti metalliche causate da un lavaggio non accurato o residui di materiali elastici non filtrabili. Maggiore sarà la qualità attesa per la fabbricazione del prodotto, maggiore saranno le attenzioni da impiegare nelle fasi di riciclo del semilavorato, minori saranno gli spessori da realizzare sul prodotto finito, per esempio un flacone, maggiore dovrà essere la pulizia e l’omogeneità della plastica. Estrusore Una linea di estrusione, per non entrare troppo nella tecnicità dell’argomento, è formata da una tramoggia di ingresso della materia prima, un cilindro di contenimento del polimero, una o più viti di movimento, un filtro (nella maggior parte dei casi) e una testa finale. Fin qui, ogni parte è visibile ed intuibile nel suo lavoro, ma cosa succede all’interno di queste parti? Partiamo dalla tramoggia di carico dei polimeri che alimenteranno l’estrusore, una sorte di grande imbuto di canalizzazione con il quale alimentare l’impianto, sia utilizzando i polimeri sotto forma di palline che di macinato o densificato. La discesa della materia prima all’interno del cilindro avviene normalmente per gravità, quindi il granulo viene attirato verso la parte bassa dell’imbuto in virtù del proprio peso, offrendo scarsa resistenza allo scivolamento. Non sempre succede la stessa cosa per il macinato e il densificato, in quando hanno forme più spigolose e per la loro natura tendono ad aggregarsi, specialmente se non sono ben asciutti, creando qualche difficoltà nella discesa. Una volta che la materia prima arriva all’imbocco del cilindro, entra in contatto con una o più viti, composte da elementi elicoidali che hanno lo scopo di trascinare la materia prima ancora solida lungo il cilindro e restituire alla testa, alla fine del percorso, la massa fusa di plastica per realizzare il prodotto o per creare i granuli plastici. La zona d’ingresso dell’estrusore è sempre raffreddata con acqua, per evitare che il calore generato dalle resistenze che riscaldano il cilindro possano portare a fusione il polimero che staziona nella zona, quando l’estrusore è fermo. Il polimero, sceso dalla tramoggia, aderisce alle pareti tra le quali si trova, quelle del filetto, del nocciolo della vite e del cilindro. A questo punto, i granuli che aderiscono alla vite ruotano con essa e quindi non possono avanzare, mentre quelli che aderiscono al cilindro vengono spinti verso l’uscita dalla cresta del filetto che sfiora e raschia la superficie del cilindro stesso. La conclusione è che tanto più i granuli tendono ad aderire al cilindro, e quindi a non ruotare con la vite, tanto maggiore è la spinta in avanti esercitata dai filetti, che trasferiscono la forza motrice del motore al polimero per spingerlo fuori dal cilindro. La velocità massima di avanzamento del polimero si avrà a contatto con il cilindro sia per i granuli, in alimentazione, sia per le molecole di polimero dopo la fusione, mentre negli strati sottostanti la velocità sarà via via minore fino a essere zero a contatto con il nocciolo della vite. Una convinzione comune rispetto al lavoro dell’estrusore è che le resistenze termiche hanno lo scopo di sciogliere la materia prima, solida, lungo il percorso di attraversamento del cilindro fino alla sua uscita in testa. Questo non è del tutto vero, in quanto le resistenze intervengono principalmente nella fase iniziale del contatto tra la materia prima in ingresso dalla tramoggia con la vite. Nella fase successiva la forza che il motore imprime alla vite, la quale ruotando crea attrito tra la materia prima e il cilindro, realizzano il calore necessario alla fusione del materiale. Il comportamento del volume della massa plastica all’interno del cilindro, in corrispondenza della vite, cambia man mano che percorre l’estrusore. Infatti da quando inizia la fusione, la quantità di solido che si trova tra i due filetti è sempre inferiore a quella che c’è tra i due filetti precedenti. L’avanzamento del fuso è quindi determinato, sia dalla spinta meccanica dei filetti della vite, ma anche per differenza di pressione che si crea all’interno del cilindro, facilitando la spinta verso l’esterno del polimero fuso in virtù di una minore pressione. La zona di trasporto del fuso può assumere ulteriore importanza quando si richiedono all’estrusore anche delle diverse prestazioni, oltre a quella di fondere, come ad esempio la miscelazione del polimero. A tal fine il tratto finale della vite può essere modificato per migliorare la miscelazione dell’estruso. Filtro Lavorando con i polimeri riciclati non sempre si conosce la qualità di preparazione dei granuli che dovrebbero entrare nell’estrusore o dei macinati o dei densificati, quindi, inserire in un estrusore un polimero riciclato senza premunirsi di effettuare un’operazione di filtraggio può essere pericoloso. Un tempo i filtri erano costituiti da un disco forato sul quale si montavano delle reti in metallo, che avevano lo scopo di filtrare ed eliminare eventuali impurità presenti nel fuso. Le reti, in numero e con diametri delle maglie variabili, erano montate alla fine del cilindro su flange e costituivano un modo per migliorare la qualità del polimero. La presenza del filtro causa però un aumento della pressione alla fine della vite, pari alla perdita di carico che serve per far passare il fuso attraverso il filtro. La variazione di pressione è dovuta al fatto che man mano che le reti si intasano aumenta la pressione in testa e, quindi, sale il riflusso nella vite. L’aumento di pressione fa sì che la vite chieda più lavoro al motore per spingere la stessa quantità di materiale fuori dalla filiera e, poiché il maggiore lavoro della vite si trasforma in calore trasferito al polimero, la temperatura del fuso in uscita sarà maggiore e la viscosità minore di quando non c’è il filtro. L’aumento della temperatura per periodi prolungati può causare la degradazione del polimero, con conseguenze negative sulla produzione di prodotto. Ed è per questo motivo che oggi esistono nuovi cambia filtri automatici che regolano questa delicata fase. Categoria: notizie - tecnica - plastica - riciclo - estrusione
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L’Assorbimento dell’Umidità nei PolimeriGuida tecnica sull’assorbimento dell’acqua nelle materie plastiche: meccanismi molecolari, essiccazione industriale, degrado idrolitico, riciclo, controllo del dew point e gestione dell’umidità residua in PA, PC, PET, ABS, PMMA, PBT, PE e PP Autore: Marco Arezio. Esperto in economia circolare, riciclo dei polimeri e processi industriali delle materie plastiche. Fondatore della piattaforma rMIX, dedicata alla valorizzazione dei materiali riciclati e allo sviluppo di filiere sostenibili. Articolo originale: maggio 2020 Versione aggiornata: 2 aprile 2026 Tempo di lettura: 12 minutiUmidità nei polimeri: perché è una variabile tecnica decisivaL’umidità nei polimeri è una di quelle variabili che spesso sembrano secondarie fino a quando la linea produttiva non inizia a generare difetti apparentemente inspiegabili. Bolle, aloni superficiali, fragilità anomala, opacità, variazioni di viscosità, pezzi instabili dimensionalmente o peggioramenti improvvisi della finitura non sono quasi mai fenomeni casuali. Molto spesso, dietro questi problemi, si nasconde una gestione insufficiente dell’acqua presente nel materiale.Ogni materia polimerica, durante le fasi di sintesi, confezionamento, trasporto, stoccaggio e trasformazione, entra in rapporto con l’umidità dell’ambiente. Questa interazione non ha lo stesso significato per tutti i polimeri. In alcuni casi l’acqua rimane soprattutto in superficie; in altri penetra nel granulo, diffonde nella struttura del materiale e condiziona in modo profondo il comportamento del polimero in trasformazione e in esercizio.Nel contesto industriale attuale, in cui le aziende devono garantire qualità costante, scarti ridotti, minor consumo energetico e crescente impiego di riciclati, la gestione dell’umidità non può più essere trattata come una semplice fase accessoria. È diventata una parte integrante del controllo di processo, al pari della temperatura, del tempo di residenza, della velocità di plastificazione e della qualità della materia prima.Cosa significa equilibrio igrometrico nelle materie plasticheTutte le materie plastiche, in misura diversa, tendono a raggiungere un equilibrio con l’ambiente che le circonda. Questo equilibrio dipende da vari fattori: umidità relativa dell’aria, temperatura ambiente, tempo di esposizione, dimensione del granulo, superficie specifica del materiale, eventuale presenza di polveri o rimacinati e struttura chimica del polimero.Parlare di equilibrio igrometrico significa descrivere la condizione nella quale il materiale ha assorbito o ceduto acqua fino a stabilizzarsi rispetto all’ambiente circostante. Questa situazione, però, non è mai assoluta né definitiva. Basta una variazione della temperatura del magazzino, un cambio stagionale, un’esposizione prolungata all’aria o una diversa modalità di stoccaggio per modificare il contenuto di umidità del materiale.È importante chiarire anche un punto che in passato veniva semplificato troppo: nei materiali igroscopici l’acqua non sempre si “lega chimicamente” in senso stretto e irreversibile. Più correttamente, le molecole d’acqua diffondono nel materiale e interagiscono con specifici siti polari delle catene polimeriche mediante interazioni intermolecolari, spesso sotto forma di ponti a idrogeno. Questa distinzione è rilevante perché spiega perché un granulo possa sembrare asciutto all’esterno pur contenendo ancora una quantità significativa di umidità al proprio interno.Polimeri igroscopici e non igroscopici: differenze reali in produzioneLa distinzione tra polimeri igroscopici e non igroscopici rimane fondamentale per chi opera nel settore delle materie plastiche, ma deve essere letta in modo tecnico e non soltanto scolastico.Nei polimeri igroscopici l’acqua penetra all’interno del granulo e si distribuisce nel materiale per diffusione. Questo significa che la semplice rimozione dell’umidità superficiale non è sufficiente. Il polimero deve essere sottoposto a un trattamento di essiccazione capace di estrarre l’acqua anche dalla parte interna del granulo. Appartengono a questa famiglia, in termini pratici di trasformazione, materiali come poliammide, policarbonato, polimetilmetacrilato, polietilentereftalato, polibutilentereftalato e acrilonitrile-butadiene-stirene.Nei polimeri non igroscopici, invece, l’acqua tende a depositarsi soprattutto sulla superficie, senza diffondere in misura significativa nella matrice. Questo comportamento è tipico delle poliolefine come polietilene e polipropilene, oltre che del polistirene. In questi casi il problema è spesso legato alla presenza di condensa, acqua superficiale o umidità associata a cattive condizioni di stoccaggio, più che a un vero fenomeno di assorbimento interno.Tuttavia, anche questa classificazione deve essere usata con intelligenza. Un materiale definito non igroscopico non è automaticamente esente da problemi legati all’acqua. Se il granulo è stato esposto all’umidità, se deriva da un ciclo di lavaggio, se presenta elevata superficie specifica per via della macinazione, oppure se è stato conservato in ambienti freddi e poi esposto a un’aria più calda, anche una poliolefina può introdurre in macchina una quantità di acqua sufficiente a generare difetti.Per questo motivo, nel linguaggio produttivo moderno, non è più sufficiente domandarsi se il polimero sia igroscopico o meno. Occorre capire dove si trova l’acqua, in quale quantità, come è arrivata nel materiale e quali effetti può produrre nelle specifiche condizioni di lavorazione.Perché alcuni polimeri assorbono acqua: polarità e ponti a idrogenoPer comprendere davvero il fenomeno dell’igroscopicità bisogna scendere al livello molecolare. La molecola dell’acqua è polare: presenta una distribuzione asimmetrica delle cariche elettriche e quindi è in grado di interagire con gruppi funzionali polari presenti nelle catene macromolecolari dei polimeri.La struttura della molecola d’acqua, con l’atomo di ossigeno più elettronegativo e i due atomi di idrogeno legati con un angolo di circa 104,5°, genera un dipolo permanente. L’ossigeno assume una parziale carica negativa, mentre gli idrogeni assumono una parziale carica positiva. Questa polarità rende l’acqua particolarmente incline a interagire con altre regioni polari.Quando un polimero contiene gruppi funzionali come carbonili, esteri, ammidi o altre funzioni polari, aumenta la possibilità che si instaurino interazioni con le molecole d’acqua. Nei policarbonati, nei poliesteri come PET e PBT, nel PMMA e in altre famiglie tecniche, la presenza del gruppo carbonilico contribuisce alla polarità della struttura e facilita l’attrazione delle molecole d’acqua.Nel caso delle poliammidi il fenomeno è ancora più evidente. La presenza del gruppo ammidico rende queste macromolecole particolarmente sensibili all’acqua. Le molecole d’acqua possono interagire sia con il gruppo carbonilico sia con l’idrogeno legato all’azoto, formando ponti a idrogeno che favoriscono l’assorbimento e la permanenza dell’umidità nella matrice polimerica.I ponti a idrogeno sono interazioni più deboli dei legami covalenti della catena polimerica, ma sufficientemente stabili da consentire l’adsorbimento e l’assorbimento di acqua fino a un certo valore di equilibrio. Questo valore cambia da polimero a polimero ed è influenzato anche dalle condizioni ambientali. Al contrario, i polimeri non polari, come molte poliolefine, non presentano una struttura favorevole a questo tipo di interazione e quindi non assorbono umidità nello stesso modo.Cosa accade in estrusione e stampaggio quando il materiale è umidoQuando il materiale plastico entra nel cilindro di plastificazione o nell’estrusore, la presenza di acqua diventa un fattore critico. Se l’umidità è superficiale, il primo effetto può essere la rapida evaporazione durante il riscaldamento, con conseguente formazione di bolle, aloni, opacità, righe argentate, crateri o microvuoti. In questi casi il problema appare soprattutto estetico, ma può comunque compromettere la qualità commerciale del manufatto.Se invece il polimero è igroscopico e l’acqua è presente nel volume del granulo, il problema è più profondo. Durante la fusione, l’umidità può favorire reazioni di idrolisi o comunque processi di degradazione che riducono il peso molecolare del materiale. Questo comporta una diminuzione della viscosità, una modificazione dell’indice di fluidità, una perdita di resistenza meccanica e, in alcuni casi, una maggiore fragilità del prodotto finito.Dal punto di vista produttivo, ciò significa che il materiale non si comporta più come previsto. Il tecnico di processo può osservare instabilità del riempimento, variazioni nella pressione, tempi ciclo meno stabili, peggior tenuta dimensionale e difetti che sembrano imputabili alla macchina o allo stampo, ma che in realtà derivano da una preparazione insufficiente della materia prima.L’errore più comune è considerare l’umidità solo come un difetto del materiale. In realtà essa è una variabile che modifica il processo. Un polimero umido cambia il proprio comportamento reologico, termico e meccanico, e quindi altera l’intero equilibrio della trasformazione.Degrado idrolitico, difetti superficiali e perdita di prestazioniUno degli effetti più seri dell’umidità nei polimeri tecnici è il degrado idrolitico. In presenza di acqua e temperature elevate, alcune catene macromolecolari possono andare incontro a scissione. Questo fenomeno è particolarmente rilevante nei poliesteri, nel policarbonato e in altre famiglie sensibili, nelle quali il contatto tra umidità residua e temperature di lavorazione può determinare un abbassamento della massa molecolare.Quando la massa molecolare diminuisce, il materiale perde parte delle proprietà per cui era stato scelto. Possono ridursi tenacità, resistenza all’urto, capacità di sopportare sollecitazioni prolungate e qualità della superficie. In molti casi il pezzo può anche sembrare accettabile a vista, ma rivelarsi inferiore sotto carico, durante prove di laboratorio o nell’utilizzo reale.ACQUISTA IL MANUALENelle poliammidi il rapporto con l’acqua è ancora più articolato. Da un lato l’umidità in esercizio può agire come plastificante, aumentando la mobilità delle catene e modificando rigidezza, allungamento e stabilità dimensionale. Dall’altro, durante la trasformazione, la presenza non controllata di acqua può contribuire a un deterioramento qualitativo che si accentua soprattutto quando il materiale ha già subito altre storie termiche, come accade nei cicli di riciclo o reprocessing.Questo spiega perché la semplice eliminazione dei difetti visibili non possa essere considerata sufficiente. Un pezzo privo di bolle non è necessariamente un pezzo correttamente trasformato. La qualità vera si misura nella conservazione della struttura molecolare e nella capacità del manufatto di mantenere nel tempo le prestazioni richieste.Essiccazione industriale: aria calda, aria secca e punto di rugiadaDal punto di vista impiantistico, la gestione dell’umidità si basa su una distinzione che rimane valida anche oggi. Nei materiali non igroscopici, dove il problema è prevalentemente superficiale, la rimozione dell’acqua può avvenire attraverso essiccatori ad aria calda. In questi casi si tratta soprattutto di eliminare l’umidità aderente alla superficie del granulo o di prevenire gli effetti della condensa.Per i materiali igroscopici, invece, la sola aria calda non è sufficiente. Se l’aria introdotta nel sistema contiene ancora una quantità significativa di vapore, non sarà in grado di estrarre efficacemente l’acqua dall’interno del granulo. Diventa quindi necessario utilizzare sistemi con aria deumidificata, nei quali il contenuto di umidità dell’aria viene abbassato prima del contatto con il materiale.In questo contesto assume grande importanza il concetto di punto di rugiada. Più basso è il punto di rugiada dell’aria di processo, maggiore è la sua capacità di assorbire umidità dal polimero. Per questo l’essiccazione moderna non si valuta soltanto in funzione della temperatura impostata, ma del rapporto tra temperatura, tempo di permanenza, portata dell’aria, punto di rugiada e tenuta dell’intero sistema.Un altro aspetto spesso trascurato riguarda il riassorbimento. Un materiale ben essiccato può tornare rapidamente a caricarsi di umidità se viene lasciato esposto all’aria del reparto, se la tramoggia non è adeguatamente protetta o se tra essiccazione e trasformazione trascorre troppo tempo. Da questo punto di vista, una buona essiccazione non dipende solo dalla qualità dell’essiccatore, ma anche dalla disciplina con cui il materiale viene movimentato e alimentato alla macchina.Nel 2026, inoltre, il tema dell’essiccazione è strettamente legato all’efficienza energetica. Asciugare un polimero in modo corretto è indispensabile, ma farlo in modo inefficiente può aumentare sensibilmente il costo industriale del processo. Per questo i reparti più evoluti cercano oggi un equilibrio tra qualità dell’asciugatura, contenimento dei consumi e adattamento dei parametri alle reali condizioni del materiale.Umidità e polimeri riciclati: una criticità ancora più importanteSe nel materiale vergine la gestione dell’umidità è già fondamentale, nel materiale riciclato lo è ancora di più. I polimeri riciclati possono presentare una maggiore variabilità, una storia termica pregressa, una più alta sensibilità alla degradazione e, in molti casi, una superficie più esposta all’interazione con l’ambiente.I granuli riciclati o i rimacinati possono inoltre provenire da fasi di lavaggio, triturazione, stoccaggio prolungato o movimentazione in ambienti non perfettamente controllati. Questo comporta la possibilità che il contenuto d’acqua sia più variabile e meno prevedibile rispetto a quello di un materiale vergine di prima fornitura.Nei polimeri sensibili all’idrolisi, questa condizione è particolarmente critica. Se il materiale è già stato sottoposto a un primo ciclo termico e meccanico, la sua tolleranza a ulteriori degradazioni può essere inferiore. La presenza di umidità residua, combinata con le temperature di lavorazione, può quindi accelerare la perdita di peso molecolare e peggiorare ulteriormente il profilo prestazionale del riciclato.Per chi opera nell’economia circolare, questo è un punto essenziale. Il riciclo non dipende soltanto dalla capacità di recuperare materia, ma dalla capacità di conservarne il valore tecnico. Se l’umidità non viene controllata in modo rigoroso, una quota importante del potenziale del riciclato può andare persa già nella fase di trasformazione.Come si misura l’umidità residua nei granuli plasticiUn reparto moderno non può affidarsi solo all’esperienza visiva o tattile per valutare se un materiale sia abbastanza asciutto. L’umidità residua deve essere misurata o, almeno, controllata attraverso procedure standardizzate.A livello tecnico esistono norme di riferimento per valutare l’assorbimento d’acqua e il contenuto di umidità nei materiali polimerici. La determinazione dell’assorbimento può essere studiata con metodi normati specifici, mentre la quantificazione dell’umidità residua nei granuli viene spesso effettuata con tecniche di laboratorio dedicate. Tra queste, la titolazione Karl Fischer rimane uno degli approcci più affidabili quando occorre misurare con precisione quantità molto basse di acqua.Oltre ai controlli di laboratorio, sempre più impianti utilizzano strumenti di monitoraggio in linea o procedure di verifica indiretta basate su punto di rugiada, tempi di residenza, condizioni di alimentazione e comportamenti di processo. La vera qualità, tuttavia, nasce dalla combinazione tra misura, esperienza e organizzazione.Sapere quanta acqua è presente nel granulo è importante, ma altrettanto importante è sapere quando il materiale è stato essiccato, per quanto tempo è rimasto esposto all’ambiente e se il sistema di trasporto fino alla macchina ha mantenuto condizioni adeguate. Senza questa visione complessiva, il dato numerico rischia di non bastare.Strategie corrette per gestire PE, PP, PA, PET, PC, ABS, PMMA e PBTDal punto di vista operativo, le poliolefine come PE e PP richiedono soprattutto attenzione allo stoccaggio, alla prevenzione della condensa e all’eliminazione dell’umidità superficiale. Se conservate correttamente, questi materiali presentano meno criticità legate all’assorbimento interno dell’acqua, ma possono comunque generare problemi quando provengono da cicli di lavaggio o da ambienti umidi.Le poliammidi richiedono invece una gestione molto più rigorosa. La loro forte affinità con l’acqua impone essiccazione accurata, controllo del tempo di esposizione all’aria e valutazione attenta delle condizioni dimensionali e meccaniche finali del pezzo. Il PET e il PBT, come poliesteri tecnici, devono essere lavorati con livelli di umidità residua molto contenuti per evitare idrolisi e perdita di prestazioni. Il policarbonato e il PMMA richiedono anch’essi una preparazione attenta per preservare trasparenza, qualità superficiale e stabilità della struttura molecolare. L’ABS, pur non raggiungendo sempre i livelli di criticità di una poliammide, non deve essere sottovalutato e necessita comunque di pre-essiccazione corretta.La strategia migliore non consiste nell’applicare una regola generale a tutti i materiali, ma nel costruire un protocollo coerente con la famiglia polimerica, il tipo di impianto, il formato del granulo, l’eventuale presenza di riciclato, la stagione, l’umidità del reparto e gli obiettivi qualitativi del manufatto finale.L’umidità nei polimeri è un tema molto più complesso di quanto possa sembrare a una prima lettura. Non è semplicemente una questione di materiale bagnato o asciutto, ma un fenomeno che coinvolge chimica, diffusione, equilibrio ambientale, tecnologia di essiccazione, reologia, qualità estetica e conservazione delle proprietà meccaniche.I polimeri igroscopici assorbono acqua all’interno della loro struttura e richiedono sistemi di deumidificazione e procedure rigorose. I polimeri non igroscopici, pur essendo meno sensibili all’assorbimento interno, non sono affatto esenti da problemi e devono comunque essere protetti da umidità superficiale, condensa e cattive pratiche di stoccaggio.Nel panorama industriale contemporaneo, segnato da una crescente attenzione al riciclo, all’efficienza energetica e alla stabilità qualitativa, il controllo dell’umidità è diventato una competenza fondamentale. Solo comprendendo il comportamento specifico di ogni polimero e costruendo un processo coerente di essiccazione, misura e handling è possibile trasformare la materia plastica in modo affidabile, tecnico e sostenibile.FAQCosa significa che un polimero è igroscopico?Significa che il materiale è in grado di assorbire acqua anche all’interno del granulo e non soltanto sulla superficie. Questo richiede una vera fase di deumidificazione prima della trasformazione.PE e PP devono essere essiccati?In molti casi è sufficiente eliminare l’umidità superficiale, ma se il materiale è stato lavato, stoccato male o soggetto a condensa, anche queste resine possono richiedere asciugatura accurata.Perché l’umidità è pericolosa per PET, PBT e policarbonato?Perché durante la lavorazione può favorire degradazione idrolitica, riduzione del peso molecolare e peggioramento delle proprietà meccaniche e ottiche.Le poliammidi cambiano comportamento quando assorbono acqua?Sì. L’acqua può agire come plastificante, modificando rigidità, allungamento, dimensioni e comportamento meccanico del materiale.Il materiale riciclato è più sensibile all’umidità?Spesso sì, perché ha una storia termica precedente, maggiore variabilità e può provenire da fasi di lavaggio o stoccaggio meno controllate.Come si controlla l’umidità residua nei polimeri?Attraverso procedure standardizzate, strumenti di laboratorio, controllo del punto di rugiada, verifica dei tempi di permanenza e monitoraggio della gestione del materiale lungo tutta la linea.FontiLetteratura scientifica sulla diffusione dell’acqua nei materiali polimericiNorme tecniche per la misura dell’assorbimento d’acqua nei polimeriNorme tecniche per la determinazione dell’umidità residua nei materiali plasticiStudi scientifici sul degrado idrolitico dei polimeri tecniciPubblicazioni tecniche sulla trasformazione di polimeri vergini e riciclatiDocumentazione normativa sui metodi di misura dell’umidità e dell’assorbimento d’acquaCategoria SEO: notizie – tecnica – plastica – riciclo – polimeri – umiditàImmagine su licenza © Riproduzione Vietata
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L’evoluzione delle Fibre di Rinforzo PolimericheA partire dal 1937 con l’invenzione della fibra di vetro, si sono sviluppate nuove ed ardite soluzioni polimeriche di notevole interesse tecnico-commercialidi Marco ArezioL’evoluzione delle materie plastiche nel periodo successivo alla fine della seconda guerra mondiale, ha portato il settore ad una continua innovazione scientifica in competizione con sé stessa. La scoperta di nuovi legami polimerici e di nuove applicazioni commerciali, ha rivoluzionato il campo industriale facendo nascere nuovi prodotti, sostituendone altri fatti in materiali tradizionali e migliorando il rapporto qualità prezzo dei manufatti. Oltre a scoprire nuovi polimeri, si sono scoperte soluzioni tecniche che hanno portato ad un’esaltazione delle performances del polimero base, riuscendo a creare nuovi campi applicativi fino ad allora sconosciuti. Infatti, la capacità di resistenza che si è raggiunta, attraverso i polimeri e i compositi a matrice polimerica, è risultata, fino a pochi anni fa, impensabile. In particolare, il settore delle Fibre HP, progettate per fornire prestazioni che le fibre tessili tradizionali non erano in grado di raggiungere, soprattutto per quel che riguarda le capacità meccaniche, termiche e chimiche, hanno creato una vera rivoluzione tecnologica. Materiali che, oltre ad essere in grado di soddisfare requisiti particolari, devono mostrare una buona attitudine ad essere inseriti nei cicli tessili, anche se modificati. Nate circa 30 anni fa sulla spinta di alcuni settori strategici – soprattutto militare e aeronautico - sono oggi sfruttati nei campi più diversi, da quello ambientale al comparto dell’abbigliamento protettivo: • geotessili per il contenimento dei terreni in grado di contrastare fortissime pressioni • tessuti per la protezione balistica capaci di ammortizzare l’energia dei proiettili • filati per indumenti protettivi resistenti all’energia generata da un fulmine • rinforzi tessili da usare nei materiali compositi per impieghi strutturali nel campo dell’edilizia. La prima fibra ad elevate prestazioni sia tensili che termiche è stata la fibra di vetro (1937) prodotta da Owens e Corning Glass, costituita prevalentemente di silice, ossido di calcio, ossido di alluminio, ossido di boro. Appartenente alla famiglia delle fibre inorganiche, ha avuto una crescita annua del 15-25% fino agli anni ’60 - ‘70, quando sono comparse sul mercato le fibre di carbonio e le fibre aramidiche, anche se a tutt’oggi la fibra di vetro detiene, come fibra di rinforzo, il primo posto in termini di volumi impiegati. Le fibre di carbonio, scoperte nel 1879 da Edison, sono state commercializzate solo dal 1960, secondo un procedimento messo a punto da William Watt per la Royal Aircraft in UK. Ma la vera rivoluzione nel mondo delle fibre ad alte prestazioni è cominciata con la comparsa sul mercato (1965) delle fibre aramidiche sviluppate dalla DuPont, inizialmente come meta-aramidiche (Nomex), fibre con un'elevatissima temperatura di fusione e di decomposizione (600°- 800°C) e ottime caratteristiche di isolamento elettrico. Queste proprietà le rendono particolarmente adatte alla produzione di tessuti o feltri con i quali realizzare indumenti protettivi (la maggior parte delle tute dei piloti di Formula 1 sono realizzate in Nomex, proprio per le sue proprietà ignifughe, così come quelle degli operatori delle piattaforme petrolifere) e per la filtrazione di gas caldi. Sotto forma di carta o cartone, sono utilizzate per isolamento elettrico e, conformate a nido d'ape, per la realizzazione di materiali compositi. Pochi anni più tardi (1972) sempre la DuPont introdusse sul mercato le fibre pararamidiche (Kevlar) aprendo così la nuova era dei filati ad elevate prestazioni tensionali e termiche: • ottima resistenza meccanica • rigidità • elevato assorbimento delle radiazioni • resistenza all’urto • al calore • alla fiamma. Con i compositi rinforzati con fibra di Kevlar, cinque volte più resistenti dell’acciaio a parità di peso, sono stati realizzati gli airbag che hanno consentito l’atterraggio delle sonde su Marte e il paracadute della sonda Galileo, spedita su Giove. Una copertura realizzata con compositi rinforzati con Kevlar riveste le pareti della Stazione Spaziale Internazionale, in orbita intorno alla terra, per proteggerle dai danni provocati dalle micro meteoriti. La fibra di Kevlar – commercializzata in forma di filamento, fiocco e polpa, sostituisce l’amianto nel rivestimento delle frizioni e dei freni in tutte le automobili provenienti dalle linee di produzione europee. Accanto alle fibre aramidiche sono comparse sul mercato le fibre di poliestere aromatiche, quelle prodotte con polimeri eterociclici aromatici, o realizzate con l’impiego di molecole flessibili (come il polietilene ad alto peso molecolare), per la produzione di fibre con elevato orientamento molecolare lungo il loro asse, usando un processo di filatura nuovo, denominato gel spinning. Nella realizzazione di prodotti industriali dove la resistenza deve abbinarsi alla leggerezza e alla flessibilità, le fibre tessili HP sono una valida soluzione, quello che a tutt’oggi frena un loro impiego più estensivo è l’alto costo, conseguenza soprattutto di alcuni problemi tecnici legati alla loro lavorabilità. Generalmente maggiori sono le prestazioni del materiale, tanto più elevate sono le difficoltà legate alla sua trasformazione. Ciò risulta più evidente per le fibre ad altissima resistenza meccanica, infatti per conferire loro questa prestazione la metodologia di produzione normalmente seguita è quella di sottoporre il materiale, dopo la filiera, a stiri assai elevati. Con questa tecnica si ottiene l’alta tenacità desiderata ma a spese degli allungamenti, di conseguenza le fibre hanno una scarsa deformabilità e risultano rigide, ciò comporta difficoltà di filatura. Viceversa un eccezionale aumento dell’allungamento, dunque dell’elasticità, si ottiene a scapito della tenacità e della capacità di assorbimento dell’umidità, così come un’elevata resistenza agli agenti chimici rende l’assorbimento dell’umidità quasi nullo e crea difficoltà alla tingibilità delle fibre.Categoria: notizie - tecnica - plastica - fibre di rinforzo polimeriche Fonti Cecilia Cecchini
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Le Bottiglie in Plastica Possono Cedere Sostanze all’Acqua Contenuta?Scopriamolo verificando l’acqua contenuta in una bottiglia di PET utilizzando il naso elettronicodi Marco Arezio Il packaging delle bibite e dell’acqua minerale è passata, nel giro di pochi anni, dalle bottiglie di vetro a quelle di plastica per una serie di importanti di fattori che hanno fatto di questo sistema di imbottigliamento il più usato in assoluto al mondo. Intorno alle bottiglie di plastica, in particolar modo al suo materiale primario, il PET, si sono sviluppate campagne di sostegno e campagne di denigrazione tra le più aspre, giocate tra i produttori di bibite, i produttori di materie prime, la distribuzione e il cittadino. I temi fortemente discussi sono ambientali, da una parte, rivendicando una sorta di patente di inquinatori da parte dell’opinione pubblica verso i produttori di bottiglie in PET, a causa della massiccia presenza nei mari dei prodotti usa e getta. E’ ovvio a tutti che i produttori di bottiglie in plastica non hanno nessuna parte a questo disastro ambientale che è da attribuire al consumatore finale, che non si preoccupa di conferire la bottiglia vuota a centri di riciclo o a provvedere al suo riutilizzo. Dall’altra parte i produttori di bibite hanno identificato nella bottiglia in plastica, tra l’altro, oggi, costituita da una parte di materiale riciclato, un grande vantaggio in termini di costi di produzione, di risparmio sulla logistica e di un impatto ambientale, in fase di produzione, minore rispetto ad altri materiali per il packaging. Ma c’è un’altra questione da considerare, e cioè il rapporto tra la bottiglia in plastica e il suo contenuto, l’acqua per esempio, rapporto che è un matrimonio solidale finché l’acqua non viene utilizzata dal consumatore. Durante la permanenza dell’acqua nelle bottiglie di plastica, tra il momento dell’imbottigliamento e il momento del suo consumo, la bottiglia può ricevere gli effetti della luce, dell’irraggiamento solare e dell’aumento delle temperature della plastica sotto l’effetto del sole. Ogni modifica delle condizioni standard della plastica, caldo, freddo, luce, tempo di vita della bottiglia, che possono modificare la struttura della plastica, potrebbero essere condivisibile con l’acqua contenuta che il consumatore di beve. Come facciamo a sapere se elementi volatili che nascono a seguito delle possibili mutazioni della plastica si trasmettano o meno nell’acqua? Non assaggiandola, in quanto alcune sostanze che potrebbero essere cedute possono essere insapori, non guardandola controluce, perché alcune sostanze potrebbero essere non visibili ad occhio nudo. Oggi abbiamo a disposizione uno strumento di laboratorio di piccole dimensioni ma efficacissimo, chiamato naso elettronico, che analizza in modo scientifico gli elementi volatili dei materiali. Attraverso la campionatura di porzioni di acqua contenute in varie bottiglie in plastica si inseriscono le provette nel naso elettronico e, in modo automatico, si riscaldano i campioni creando delle parti volatili che vengono intercettate da un gascromatografo (GC), che dialoga con uno spettrometro a mobilità ionica (IMS), i quali ci restituiscono un esame tridimensionale delle parti volatili contenute nell’acqua andando ad indentificare esattamente la quantità e la tipologia chimica dei composti contenuti. Cosa beviamo dunque? Acqua o altro? Ce lo dirà il naso elettronico.Categoria: notizie - tecnica - plastica - riciclo - PET - packaging - bottiglie
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6 Giugno 1944: D DAY - l’84° Reggimento Aviotrasportato USA Poteva Contare sulla PA6Durante lo sbarco in Normandia i paracadutisti Americani avevo la poliammide, un’arma in piùdi Marco ArezioDurante la seconda guerra mondiale l’uso dell’aviazione militare aveva compiuto passi da gigante rispetto alla guerra precedente, non solo per maneggevolezza dei nuovi bombardieri ed incursori, ma anche per la notevole distanza che potevano coprire nelle fasi operative. Inoltre si introdusse una nuova disciplina, quella dei paracadutisti, che potevano infiltrarsi dietro le linee nemiche per azioni di sabotaggio, salvataggio o di logistica, a tutto vantaggio delle teste di ponte della fanteria. I paracaduti, all’inizio, erano normalmente fatti in seta naturale che proveniva dalla Cina ma, dopo l’invasione Giapponese del 7 Luglio 1937, gli Americani dovettero trovare un nuovo materiale per i propri paracaduti. Fu cosi che chiesero alla Du Pont, azienda chimica di grande importanza negli Stati Uniti, di trovare una soluzione al problema, in modo che l’esercito potesse realizzare un milione di nuovi paracaduti per il D-DAY, l’invasione dell’Europa. La Du-Pont, fornì un nuovo polimero, la poliammide 6 e 12 con cui si realizzarono i nuovi paracaduti, creando subito una superiorità tecnica del prodotto rispetto a quello fatto in seta naturale. I responsabili dell’esercito Americano si accorsero subito che il paracadute fatto con la PA era decisamente più robusto agli strappi e alle lacerazioni, rispetto alla seta, cosa che durante gli atterraggi poteva facilmente capitare. Inoltre, la capacità dinamica di contenimento dell’aria era migliore, evitando rischi di rottura delle vele in volo, ma non solo, durante i lanci con brutto tempo, il paracadute fatto con la poliammide non si riempiva di acqua, appesantendo la vela quando si trattava di navigare in volo e raccogliere della stessa all’atterraggio. Era anche possibile che durante la discesa sul campo di battaglia il paracadute potesse essere colpito da proiettili, ma le forature di piccole dimensioni non laceravano il tessuto, permettendo al paracadutista di atterrare sul terreno. I paracadutisti della 82° divisione aviotrasportata, con i nuovi paracaduti in PA, furono impiegati anche in Nord Africa, nell’Aprile del 1943, sotto il comando del generale Ridgway, e successivamente il 9 Luglio dello stesso anno sbarcarono in Sicilia e il 13 Settembre 1943 a Salerno in Italia. L’efficacia dei paracadutisti Americani dotati delle vele in PA fu annotata anche dai comandanti tedeschi, che li soprannominavano “i diavoli dai pantaloni gonfi” in segno di rispetto per le loro capacità e superiorità tecnica.Categoria: notizie - tecnica - plastica - PA6 - storia
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Il Packaging Attivo Moderno con Radici MillenarieStudiare come l’imballo interagisce con il prodotto contenuto, di come il tempo, la struttura, la chimica fa evolvere questa relazionedi Marco ArezioIl packaging attivo attuale è ben definito dal regolamento CE 450/2009 che recita: “… per materiali e oggetti attivi destinati a venire a contatto con i prodotti alimentari s’intendono materiali e oggetti destinati a prolungare la conservabilità o mantenere o migliorare le condizioni dei prodotti alimentari imballati. Essi sono concepiti in modo da incorporare deliberatamente componenti che rilasciano sostanze nel prodotto alimentare imballato o nel suo ambiente, o le assorbano dagli stessi”.Sembra essere una conquista dei nostri tempi quella di conservare meglio i prodotti all’interno degli imballi, che siano alimentari o di altri prodotti, facendoli, a volte interagire con l’imballo che li contengono. Questo significa preoccuparsi e studiare come l’imballo interagisce con il prodotto contenuto, di come il tempo, la struttura, la chimica fa evolvere questa relazione, verificandone alla fine i pro e i contro, sul prodotto che verrà utilizzato. In realtà il problema è già stato in qualche modo affrontato nel corso dei millenni passati, anche senza avere a disposizione i molteplici imballi di cui disponiamo oggi. Non c’era la plastica, l’alluminio, il Tetra Pack, ma il legno, il vetro e la ceramica si, e soprattutto attraverso le botti di legno, i nostri predecessori intuirono che la botte aveva una relazione stretta con la qualità finale del vino. Infatti intuirono che le botti di legno pregiato cedevano ai vini e ai distillati sostanze polifenoliche che miglioravano il colore, il sapore e l’aroma del prodotto. Oggi, con l’aumento delle tipologie di imballo a nostra disposizione, si sono moltiplicati anche i problemi che dobbiamo considerare e risolvere al fine di controllare le reazioni avverse tra imballo e prodotto e favorire quelle positive. Tra quelle indesiderate o dannose possiamo elencare: L’Umidita. Questa favorisce la proliferazione delle muffe e dei batteri in alcuni casi, mentre in altri è necessario controllare la respirazione aerobica dei vegetali e dei microrganismi. Per questi motivi è necessario agire in modo da poter controllare lo sviluppo dell’umidità nelle confezioni in base al tipo di prodotto contenuto. Per fare questo è possibile utilizzare sacchetti contenenti gel di silice, cloruro di calcio e ossido di calcio, oppure materiali multistrato contenenti composti igroscopici, come il Pitchit film. L’Ossigeno. E’ noto a tutti che la presenza di ossigeno faciliti la riduzione della durata dei prodotti alimentari conservati a seguito delle reazioni (ossidazioni chimiche ed enzimatiche, degradazione dei pigmenti e degli aromi) e dei metabolismi (respirazione aerobica, proliferazione di batteri aerobi, muffe e lieviti). Un sistema ampiamente usato è la conservazione dei cibi attraverso il sottovuoto, ma esistono altri metodi, come le bustine che assorbono l’ossigeno, costituiti da piccoli elementi che, attraverso una reazione chimica tra Fe metallico e O2, ne riducono la presenza all’interno dell’imballo. Questa metodologia non è applicabile a tutti gli imballi in quanto la reazione chimica è innescata in presenza di un certo grado di umidità e la presenza di ferro può interferire con i sistemi logistici automatizzati in presenza di metal detector. L’Etilene. L’etilene è un ormone vegetale che influenza il processo aerobico e la maturazione di molti frutti, pertanto la sua riduzione produce un rallentamento della maturazione del prodotto. Si possono inserire negli imballi delle sostanze capaci di adsorbire l’etilene, quali carbone attivo, gel di silice e zeoliti. Composti volatili derivanti dalla degradazione degli alimenti. Specialmente la degradazione lipidica e proteica degli alimenti produce delle sostanze volatili di odore sgradevole. Le aldeidi volatili (esanale, nonanale, ecc.) prodotte durante l’ossidazione dei lipidi insaturi, possono essere intercettate da composti chimici inseriti nei copolimeri poliolefinici (PE/PP). Esistono altre sostanze chimiche, come il solfuro di idrogeno (H2S) e i mercaptani (R-SH) volatili, che vengono generati dalla degradazione proteica, possono essere sequestrati con adsorbenti specifici. Ci sono poi delle sostanze protettive e migliorative che interagiscono con i prodotti contenuti negli imballi. Facendo una rapida carrellata possiamo citare: Gli Antiossidanti. Contenuti nei materiali plastici destinati alle produzioni per il packaging favoriscono un’azione protettiva nel tempo. Esistono anche antiossidanti naturali, come l’α-tocoferolo, che viene aggiunto nella produzione di film specifico per l’imballo. Gli Antimicrobici naturali. Sono sostanze deputate al controllo della proliferazione microbica negli alimenti che interagiscono con l’umidità e la temperatura all’interno dell’imballo a contatto con il prodotto fresco. Categoria: notizie - tecnica - plastica - packaging - imballo
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Polimeri Intelligenti per il Rilevamento Ambientale: La Nuova Frontiera della Sensoristica SostenibileMateriali avanzati capaci di reagire a stimoli esterni come pH, temperatura e inquinanti chimici, per una gestione ambientale più efficiente e accuratadi Marco ArezioNegli ultimi decenni, i progressi nella scienza dei materiali hanno portato allo sviluppo dei polimeri intelligenti, noti anche come smart polymers o stimuli-responsive polymers. Questi materiali sono in grado di rispondere in modo controllato a stimoli esterni come pH, temperatura, luce, campi elettrici e magnetici, e sostanze chimiche specifiche, inclusi inquinanti. Queste caratteristiche uniche hanno aperto nuovi orizzonti nella sensoristica ambientale, permettendo la creazione di dispositivi capaci di monitorare in tempo reale le condizioni ambientali, con applicazioni che spaziano dal controllo della qualità dell'acqua all'analisi dell'aria. I polimeri intelligenti si distinguono per la capacità di subire variazioni significative delle proprietà fisico-chimiche in risposta a stimoli specifici, un processo che può essere sfruttato per il rilevamento preciso e sensibile di inquinanti o alterazioni ambientali. In questo articolo esploreremo il funzionamento di questi materiali, i principali stimoli a cui rispondono e le loro applicazioni nella sensoristica ambientale. Caratteristiche dei Polimeri Intelligenti I polimeri intelligenti sono macromolecole che possono cambiare le loro proprietà in modo reversibile in risposta a stimoli esterni. Questi cambiamenti possono riguardare la conformazione, la solubilità, la conducibilità elettrica o altre proprietà fisico-chimiche. Materiali progettati per rispondere a stimoli specifici trovano applicazione in settori come la medicina, l'elettronica e, più recentemente, la sensoristica ambientale.Le principali tipologie di risposta includono: Risposta al pH: Alcuni polimeri cambiano conformazione o solubilità in base al pH dell'ambiente. Questi materiali possono essere usati per monitorare l'acidità delle acque o del suolo, un parametro cruciale per la salute degli ecosistemi. Risposta alla temperatura: I polimeri termoresponsivi cambiano struttura o fase a determinate temperature di transizione, consentendo di creare sensori per rilevare variazioni termiche negli ecosistemi o nei processi industriali che possono contribuire al riscaldamento globale. Risposta agli inquinanti chimici: Alcuni polimeri intelligenti sono progettati per interagire selettivamente con molecole di inquinanti, alterando le loro proprietà ottiche o elettriche, il che li rende utili per rilevare sostanze pericolose nell'aria o nell'acqua. Stimoli Esterni e Risposte Polimeriche pH I polimeri sensibili al pH rilevano variazioni nell'acidità dell'ambiente grazie alla presenza di gruppi ionizzabili lungo la catena polimerica. In ambiente acido o basico, questi gruppi possono protonarsi o deprotonarsi, cambiando la solubilità o la conformazione del polimero. Ad esempio, polimeri con gruppi carbossilici o amminici possono rispondere in modo significativo a piccole variazioni di pH, rendendoli ideali per monitorare la qualità dell'acqua in contesti industriali o agricoli. Un esempio è il poliacido metacrilico, che in ambienti acidi si comporta come una molecola rigida, mentre in ambienti basici si estende, alterando le sue proprietà ottiche o la capacità di legare composti specifici. Temperatura I polimeri termoresponsivi mostrano cambiamenti strutturali a specifiche temperature, note come temperature critiche di soluzione superiore o inferiore (LCST o UCST). Al di sopra o al di sotto di queste temperature, i polimeri possono passare da uno stato solubile a uno stato insolubile o viceversa, modificando la loro configurazione. Questo comportamento è utile in contesti in cui la temperatura è un indicatore di cambiamenti climatici o processi industriali fuori controllo. Un esempio di polimero termoresponsivo è il poli N-isopropilacrilammide (PNIPAM), che ha una LCST intorno ai 32°C. Al di sopra di questa temperatura, il PNIPAM passa da uno stato idratato (solubile in acqua) a uno stato disidratato (insolubile), proprietà sfruttata in sensori per monitorare la temperatura di sistemi idrici e atmosferici. Inquinanti Chimici I polimeri progettati per reagire a inquinanti specifici, come metalli pesanti o composti organici volatili, offrono un'opportunità unica per il monitoraggio in tempo reale dell'inquinamento. Questi polimeri possono essere funzionalizzati con gruppi che interagiscono selettivamente con un inquinante target, provocando variazioni nelle proprietà ottiche, elettriche o meccaniche del materiale. Ad esempio, polimeri contenenti chelanti metallici possono legare metalli pesanti come piombo o mercurio, risultando in variazioni di colore o conducibilità elettrica, misurabili per rilevare contaminazioni nelle acque o nei terreni. Applicazioni nella Sensoristica Ambientale I polimeri intelligenti sono già utilizzati in diversi dispositivi avanzati di monitoraggio ambientale per rilevare rapidamente e con precisione cambiamenti critici negli ecosistemi e nelle risorse naturali. Ecco alcune delle applicazioni più promettenti: Monitoraggio della Qualità dell'Acqua: I sensori basati su polimeri intelligenti rilevano inquinanti chimici e biologici, come metalli pesanti, pesticidi e batteri patogeni, in modo rapido e preciso. Ad esempio, polimeri sensibili al pH possono monitorare l'acidità delle acque, un indicatore essenziale della qualità e salubrità delle risorse idriche. Rilevamento di Gas Inquinanti: Polimeri progettati per rispondere a composti organici volatili o gas nocivi, come biossido di azoto o monossido di carbonio, sono utilizzati in sensori per il controllo della qualità dell'aria. Questi dispositivi sono cruciali per monitorare le emissioni industriali e i livelli di inquinamento urbano, fornendo dati fondamentali per la gestione dell'inquinamento atmosferico. Monitoraggio di Processi Industriali: La sensibilità dei polimeri intelligenti alla temperatura e agli inquinanti chimici li rende ideali anche per il controllo dei processi industriali. Ad esempio, sensori termici possono rilevare variazioni nei processi di riscaldamento, mentre sensori chimici possono monitorare la presenza di contaminanti nei reflui industriali. Prospettive Future Lo sviluppo dei polimeri intelligenti per la sensoristica ambientale è in rapida crescita, con un crescente interesse verso la creazione di materiali più selettivi e sensibili, in grado di funzionare in condizioni ambientali complesse e rilevare una gamma più ampia di inquinanti. Le future ricerche si concentreranno sull'ottimizzazione delle prestazioni dei polimeri in ambienti estremi, come temperature elevate o bassi livelli di umidità, e sulla loro integrazione con sistemi di raccolta dati e analisi in tempo reale. Un altro ambito promettente riguarda l'uso di polimeri biodegradabili, che possono minimizzare l'impatto ambientale dei dispositivi di monitoraggio stessi, un aspetto cruciale in un'ottica di economia circolare e sostenibilità ambientale. Conclusione I polimeri intelligenti rappresentano una tecnologia emergente con un grande potenziale nel rilevamento ambientale. La loro capacità di rispondere a stimoli esterni come pH, temperatura e inquinanti chimici li rende ideali per lo sviluppo di sensori avanzati, capaci di monitorare e proteggere l'ambiente in modo efficiente e sostenibile. Le ricerche in questo settore continueranno a migliorare questi materiali, permettendo una maggiore integrazione tra scienza dei materiali e protezione dell'ambiente.© Riproduzione Vietata
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Odori nella Plastica: Controllare la Filiera per Evitare ContestazioniOdori nella Plastica: Controllare la Filiera per Evitare Contestazionidi Marco ArezioSe è risaputo che nei rifiuti provenienti dalla raccolta differenziata e quindi dal post consumo, la presenza degli odori può permanere in modo consistente, una volta trasformato in granulo, le aspettative sulle produzioni di materia prima dagli scarti post industriali o dai compounds post industriali + post consumo, dal punto di vista degli odori, sono decisamente più alte.Così alte, che ci si aspetta di non dover affrontare la problematica di consegnare al cliente, granuli plastici adatti a produrre articoli che fino a pochi anni fa erano fatti con materia prima vergine, che contengano un gradiente odoroso sgradevole. Le ambizioni qualitative di questi clienti che comprano la materia prima in plastica riciclata, rimangono elevate (quasi comprassero ancora una materia prima vergine), così da poter fregiarsi di produzioni green, ma nello stesso tempo non dover rischiare di perdere i loro clienti finali per una questione legata ad odori sgradevoli. Un binomio di richieste davvero difficile da sostenere, dove il produttore di materia prima plastica riciclata deve trovare soluzioni certe per controllare la sua filiera produttiva, con lo scopo di evitare di acquistare scarti e gestire processi che potrebbero incrementare il problema. Ma quali strumenti oggi abbiamo per poter creare una strategia di controllo che ci avverta quando uno scarto plastico in ingresso possa provocare odori nel granulo finale, con la conseguente possibile contestazione del cliente che lo compra, o quali strumenti abbiamo per capire se l’estrusione della materia prima crei dei processi di degradazione che potrebbero generare odori? Per prima cosa possiamo dire che lo strumento per il controllo degli odori in tutte le fasi della produzione esiste, ci dà una fotografia chimica dei nostri processi e ci indica dove può trovarsi l’errore che causerà la contestazione. Questa macchina da laboratorio, grande quanto una stampante da scrivania, è un gascromatografo unito ad uno spettrometro a mobilità ionica che, attraverso un’analisi veloce e senza una preparazione dei campioni particolare, ci dice quale sia, chimicamente, l’origine delle fragranze che il naso umano intercetta ma che non sa separarle e capirne la provenienza. Se pensate possa essere utile solo per dare una patente odorifera al granulo plastico che producete, siete solo a un terzo della strada, in quanto l’aiuto che questo tipo di analisi può dare all’azienda non è solo il controllo finale della materia prima, ma individuare le fasi critiche della produzione in modo da evitare che gli odori si formino. Le aree di impiego della tecnologia si possono qui riassumere: Acquisto degli scarti plastici per la produzioneChe siano post consumo o post industriali, un’azienda che produce granulo riciclato ha diversi fornitori di scarti plastici e, non tutti lo lavorano nello stesso modo: lavaggi con efficacia differenti, selezione del rifiuto con impianti e metodologie diverse, rischi di contaminazioni degli scarti con altre plastiche e molte altre situazioni simili. Quindi è necessario costruire un’anagrafica qualitativa dei fornitori, per quanto riguarda gli odori degli scarti, in modo che si possa, chimicamente, avere una fotografia di cosa lo scarto può contenere e come questo scarto potrebbe comportarsi nella sua trasformazione in granulo plastico. L’analisi chimica dei flussi in ingresso ci fa capire quale fornitore, per materia prima, possiamo utilizzare per creare le nostre ricette di granulo, senza che si possano generare spiacevoli inconvenienti odorosi in fase di produzione. Le analisi dei flussi creano una banca dati attraverso la quale si può attribuire un determinato scarto, di un determinato fornitore ad una nostra determinata ricetta. Se la fotografia chimica di un flusso di scarti plastici contempla la presenza di una serie di composti chimici in una determinata quantità, possiamo sapere con certezza quale impronta odorosa avrà il nostro granulo finale. Granulazione degli scarti plasticiIn questa fase può succedere che, senza una fotografia chimica dell’input che entra nell’estrusore, lo scarto possa essere utilizzato per la produzione di granulo, senza che possiamo intercettare un disturbo odoroso particolare, confidando quindi di produrre un granulo di buona qualità, confortati magari dal fatto che le analisi di laboratorio che normalmente si fanno, come la densità, il DSC, le ceneri e la fluidità, ci dicano che il materiale può essere idoneo. Ma durante la produzione ci possono essere frazioni molto piccole, in termini di quantità, di materiali estranee alla materia prima principale, che possono degradare creando segnali odorosi importanti che potrebbero far contestare il materiale. La fotografia chimica ci restituisce delle indicazioni che sono espresse in valori così piccoli che i composti chimici in ingresso nell’estrusore e quelli che si possono generare durante la lavorazione, siano precisamente intercettati e definiti analiticamente. Quindi anche il controllo della fase di estrusione delle materie plastiche riciclate ci restituisce un quadro preciso, non empirico degli odori, sui quali poter lavorare per un eventuale aggiustamento delle ricette. Controllo di qualità nella vendita e nel post venditaCome si può definire un odore di un polimero riciclato? Visto dal produttore in un modo, visto da un acquirente magari in un altro. Questa differenza di valutazione crea il maggior numero di contestazioni e di imbarazzi commerciali che, a volte, si chiude con una resa del produttore per mancanza di prove certe. Questa resa si trasforma quasi sempre in danni economici da riconoscere al cliente da parte del produttore di polimeri ma, nella maggior parte delle volte, subentra anche un’incertezza commerciale tra cliente e fornitore gestita in modo del tutto empirico attraverso la prova del naso. Il cliente ha i suoi uomini che annusano l’odore del granulo che ricevono e ne danno una valutazione, mentre il fornitore fornisce la sua squadra. In tutte e due i casi il naso umano, per quanto sofisticatissimo, può interpretare l’odore in modo differente. Per risolvere l’incertezza, le possibili contestazioni e la possibile perdita di fiducia da parte del cliente, fornire allo stesso una fotografia chimica di ciò che si sta vendendo è il miglior modo per dimostrare che il prodotto è formato da elementi chimici che possono generare gradienti di odori nei limiti che il cliente ha preventivamente accettato, non attraverso un naso opinabile ma attraverso la chimica. Infatti cliente e fornitore possono creare, in modo certo e analitico, un accordo che limiti certe sostanze chimiche che generano gli odori a dei valori accettati da entrambe le parti.Categoria: notizie - tecnica - plastica - riciclo - odori - post consumo - contestazioniVedi maggiori informazioni sulla gascromatografia
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Giulio Natta: il Genio della Chimica Applicata alla PlasticaGiulio Natta Ricevette il Premio Nobel per aver inventato il polipropilene. Conosciamolo megliodi Marco ArezioAttraverso lo studio delle macromolecole e dei “catalizzatori dei polimeri” Giulio Natta intuì la potenzialità della chimica applicata alla plastica. Giulio Natta nacque a Porto Maurizio (I) il 26 Febbraio del 1903 da Francesco Maria, magistrato e da Elena Crespi che si adoperò per l’educazione di Giulio nella tenera età. Si diplomò con largo anticipo all’età di 16 anni al liceo classico di Genova specializzandosi successivamente in matematica. Nel 1921 si iscrisse alla facoltà di ingegneria industriale presso il Politecnico di Milano dove fu assistente del professor Bruni presso il dipartimento di chimica generale. Sempre in anticipo sui tempi nel 1924 si laureò a soli 21 anni. Accettò poi nel 1925 una borsa di studio a Friburgo in Germania, presso il laboratorio del professor Seemann, occupandosi di macromolecole. E’ qui che natta intuì l’importanza e la potenzialità delle macromolecole che continuò a studiare al suo ritorno a Milano studiando la struttura cristallina dei polimeri. Tra il 1925 e il 1932 fu professore di chimica al politecnico di Milano e nel 1933 vinse il concorso per diventare professore di chimica generale presso l’università di Pavia e nel 1935 passò a all’università La Sapienza di Roma e nel 1937 al Politecnico di Torino. L’anno successivo ritornò al Politecnico di Milano che lasciò dopo 35 anni nel 1973. Durante questa lunga carriera Natta poté sperimentare numerosi studi come la produzione di Butadiene, collaborò con la ditta Montecatini dedicandosi quasi esclusivamente alla chimica industriale. Dal 1952 Natta cominciò ad interessarsi alle scoperte di Karl Ziegler il quale nel 1953 riuscì a sintetizzare il polietilene lineare, mentre l’anno successivo Natta riuscì a produrre i primi campioni di polipropilene. La Montecatini a questo punto patrocinò la collaborazione tra i due scienziati portando alla creazione di un laboratorio internazionale che coinvolse molti studiosi che portò alla scoperta dei polimeri isotattici, registrati con il nome commerciale di Moplen. La scoperta dei catalizzatori Ziengler-Natta fruttò ad entrambi il premio Nobel per la chimica nel 1963. Ma cosa scoprirono esattamente i due scienziati tanto da vincere il premio Nobel? Nel 1953 Karl Ziegler scopri che una miscela di TiCl4 e AlEt3 (alluminio trietile) catalizzava la polimerizzazione dell’etilene in polietilene. Giulio Natta scoprì che questo catalizzatore non era utilizzabile per la produzione di polimeri del polipropilene, infatti, con questo catalizzatore si ottenevano solo oligomeri del propilene ad elevato contenuto atattico. Nel 1954 Natta e Ziegler scoprirono una nuova ricetta di Dietil Alluminio Cloruro e DEAC che dava una elevata resa di polipropilene isotattico. A questo punto la Montecatini iniziò la produzione industriale con un notevole successo commerciale.Categoria: notizie - tecnica - plastica - giulio natta - PP - storia
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Filtrazione e separazione fluidodinamica: centrifugazione, cicloni e flussi laminariLe tecnologie industriali per la gestione dei fluidi: principi, applicazioni e soluzioni innovative per la separazione delle particelle solide e liquide nei processi produttividi Marco ArezioLa filtrazione e la separazione fluidodinamica costituiscono due tra le operazioni unitarie più importanti nei processi industriali, in quanto permettono di rimuovere impurità, recuperare materiali preziosi o garantire la qualità dei prodotti finali. In termini ingegneristici, queste tecniche sfruttano le proprietà fisiche dei fluidi e delle particelle disperse al loro interno, facendo leva su parametri quali densità, viscosità, velocità di flusso e differenze di pressione. La scelta di un sistema di separazione non dipende solo dall’efficienza desiderata, ma anche dal contesto industriale: nel settore chimico o petrolchimico la priorità è il contenimento dei costi operativi, mentre in campo farmaceutico la precisione e la purezza rappresentano i criteri fondamentali. Le forze in gioco nei sistemi di centrifugazione industriale La centrifugazione sfrutta l’accelerazione centrifuga per aumentare artificialmente la forza che agisce sulle particelle sospese in un fluido. In condizioni statiche, la sedimentazione di una particella dipende unicamente dalla gravità e dalle resistenze viscose, ma introducendo un campo centrifugo l’accelerazione apparente può essere centinaia o migliaia di volte maggiore della gravità terrestre. Questo comporta una drastica riduzione dei tempi di separazione. Nei sistemi industriali la progettazione delle centrifughe ruota attorno a parametri come il fattore g, la velocità di rotazione e il diametro del rotore. Inoltre, il bilanciamento delle masse e la scelta dei materiali resistenti alla corrosione assumono un ruolo centrale per garantire sicurezza e durata. Le centrifughe possono essere a cestello, a decanter orizzontale o a dischi empilati, ognuna con applicazioni specifiche: dalla separazione di emulsioni complesse al recupero di biomassa in sospensioni fermentative. Applicazioni industriali della centrifugazione: dal settore chimico alla farmaceutica Le applicazioni industriali della centrifugazione coprono un ampio spettro. Nel settore chimico, queste macchine vengono impiegate per la separazione di catalizzatori solidi da miscele liquide, oppure per la chiarificazione di soluzioni intermedie. Nella produzione alimentare, il latte viene scremato attraverso centrifughe dedicate, mentre nel settore farmaceutico la separazione di cellule, proteine o componenti attivi richiede centrifughe ad alta precisione e materiali sterili. La versatilità del metodo deriva dalla possibilità di modulare le condizioni operative. Ad esempio, in processi biotecnologici sensibili, si privilegia una centrifugazione dolce con ridotti valori di accelerazione per preservare la vitalità delle cellule. Viceversa, in ambito minerario si ricorre a centrifughe robuste e ad alte velocità per trattare grandi volumi di slurry con elevate concentrazioni solide. I cicloni industriali: efficienza nella separazione delle polveri e dei gas I cicloni rappresentano una soluzione semplice ed efficace per separare particolato da flussi gassosi o da miscele aria-solido. La loro azione si basa sulla forza centrifuga generata da un moto vorticoso: il gas carico di particelle entra tangenzialmente, viene indotto a ruotare e le particelle, a causa della maggiore inerzia, si spostano verso le pareti del ciclone, dove vengono raccolte. Dal punto di vista fluidodinamico, i cicloni costituiscono un compromesso tra semplicità costruttiva ed efficienza di separazione. Essi non richiedono elementi filtranti soggetti a usura o intasamento, ma la loro efficienza diminuisce con particelle di diametro inferiore al micron. Tuttavia, in combinazione con filtri secondari, rappresentano spesso il primo stadio di abbattimento delle polveri in impianti cementieri, siderurgici e nelle centrali a biomassa. Parametri progettuali e prestazionali dei cicloni separatori L’efficienza di un ciclone dipende da variabili geometriche e operative. Il diametro del corpo principale determina il tempo di permanenza del gas e la forza centrifuga generata. L’altezza del cono influenza la traiettoria delle particelle, mentre il design dell’uscita del gas condiziona le perdite di carico. Dal punto di vista industriale, l’ottimizzazione richiede un equilibrio tra efficienza di cattura, caduta di pressione e costi energetici. Un ciclone con elevata efficienza richiede maggiori consumi per la ventilazione, ma consente di ridurre le emissioni e rispettare normative ambientali sempre più stringenti. L’impiego di simulazioni CFD (Computational Fluid Dynamics) ha rivoluzionato il design moderno dei cicloni, permettendo di prevedere con precisione la distribuzione dei flussi e ottimizzare le prestazioni. Il ruolo dei flussi laminari nei sistemi di filtrazione avanzata I flussi laminari rappresentano una condizione idrodinamica in cui il moto del fluido procede in strati paralleli, con scarsa turbolenza e bassi valori di numero di Reynolds. Questa condizione è ideale nei processi di filtrazione che richiedono stabilità e prevedibilità del comportamento delle particelle. In un flusso laminare, la traiettoria delle particelle è determinata principalmente dalle forze viscose, riducendo la dispersione e consentendo separazioni più controllate. In ambito industriale, i flussi laminari vengono sfruttati in camere bianche, sistemi di filtrazione per semiconduttori e processi biotecnologici sensibili. La loro applicazione consente di ridurre contaminazioni, mantenere condizioni sterili e migliorare la qualità dei prodotti. L’ingegneria dei flussi laminari si integra spesso con membrane filtranti, in cui la riduzione della turbolenza allunga la vita utile dei materiali e abbassa i costi operativi. Integrazione dei sistemi di centrifugazione, cicloni e flussi laminari nei processi produttivi La realtà industriale raramente utilizza una singola tecnologia di separazione: più spesso, queste soluzioni vengono integrate per ottimizzare costi ed efficienza. Ad esempio, in un impianto chimico un ciclone può operare come primo stadio per rimuovere gran parte del particolato grossolano, seguito da una centrifuga per affinare la separazione di sospensioni più fini. Nei processi biotecnologici, la combinazione di centrifughe dolci e filtri a flusso laminare garantisce sia la vitalità biologica sia la purezza del prodotto. Il concetto di separazione multistadio consente di affrontare sfide complesse, come la gestione di fluidi multifase o di contaminanti con distribuzioni granulometriche molto ampie. L’integrazione delle tecnologie è supportata da un’analisi economica accurata, poiché l’investimento iniziale deve essere giustificato dal risparmio energetico, dal recupero dei materiali e dalla conformità normativa. Prospettive future e innovazioni tecnologiche nella separazione fluidodinamica Il futuro della separazione fluidodinamica è orientato verso sistemi sempre più intelligenti ed efficienti. L’introduzione di sensori in linea e tecniche di monitoraggio avanzate permette di controllare in tempo reale l’efficienza di separazione, ottimizzando automaticamente i parametri operativi. Allo stesso tempo, l’uso di nuovi materiali compositi e di rivestimenti antiusura prolunga la vita utile delle apparecchiature. Le ricerche più avanzate si concentrano sull’impiego di campi ibridi, che combinano forze centrifughe, campi elettrici o magnetici per separare particelle di natura diversa. Altre innovazioni riguardano la miniaturizzazione: micro-cicloni e micro-centrifughe trovano applicazione nella diagnostica medica e nei processi di laboratorio ad alta precisione. L’obiettivo è comune: ridurre costi, migliorare l’efficienza energetica e garantire standard qualitativi elevati in un contesto produttivo sempre più competitivo e regolamentato. © Riproduzione Vietata
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La Riparazione delle Vetrate Istoriate: Come la Saldatura a Freddo Protegge il Patrimonio ArtisticoUn’innovativa tecnica di restauro che preserva l’integrità e la bellezza delle vetrate istoriate senza stress termicidi Marco ArezioLe vetrate istoriate sono tra le espressioni più affascinanti dell’arte decorativa, capaci di raccontare storie, evocare emozioni e catturare la luce in modi straordinari. Questi capolavori di vetro e colore, spesso ospitati in chiese, palazzi storici e dimore prestigiose, sono però vulnerabili al trascorrere del tempo e alle condizioni ambientali. Crepe, rotture o deformazioni possono compromettere la loro bellezza e, con essa, il valore artistico e culturale. La riparazione di una vetrata istoriata è un compito delicato, che richiede competenza, pazienza e rispetto per l’opera originale. Tra le tecniche più moderne ed efficaci emerge la saldatura a freddo, una metodologia che, evitando l’uso di calore, protegge il vetro da stress termici e garantisce risultati duraturi e reversibili. Il fascino fragile del vetro: una sfida per il restauro Il vetro, nonostante la sua durezza apparente, è un materiale fragile, che risente delle sollecitazioni meccaniche e termiche. Nelle vetrate istoriate, questa fragilità è ulteriormente amplificata dalla presenza di giunti metallici, spesso in piombo, che col tempo possono corrodersi o deformarsi. Quando si interviene su un’opera danneggiata, il rischio di peggiorare la situazione è alto: basta una variazione improvvisa di temperatura per provocare microfratture o altri danni irreversibili. Ecco perché la saldatura a freddo è diventata una soluzione sempre più apprezzata. Questa tecnica innovativa sfrutta adesivi ad alte prestazioni per unire i frammenti di vetro senza sottoporli a calore. Il risultato è una riparazione precisa e rispettosa, che conserva l’integrità del materiale originale. La magia discreta della saldatura a freddo La saldatura a freddo è una metodologia che unisce precisione tecnica e delicatezza. A differenza dei metodi tradizionali, che utilizzano il calore per fondere e sigillare i materiali, questa tecnica sfrutta resine polimeriche o adesivi specializzati, progettati per offrire resistenza meccanica e flessibilità. Questi adesivi, oltre a essere incredibilmente efficaci, possono essere formulati per integrarsi perfettamente con i colori e le trasparenze del vetro, garantendo un risultato che rispetta l’estetica originale della vetrata. Inoltre, la saldatura a freddo consente interventi mirati e localizzati, riducendo il rischio di compromettere l’intera struttura. Formulazioni degli Adesivi per la Saldatura a Freddo nelle Vetrate Istoriate La scelta dell’adesivo giusto è una delle fasi più critiche nella saldatura a freddo per il restauro delle vetrate istoriate. La formulazione dell’adesivo deve rispondere a esigenze specifiche, come l’aderenza al vetro, la resistenza alle sollecitazioni meccaniche, la trasparenza, e la capacità di rimanere stabile nel tempo senza alterarsi chimicamente o otticamente. Di seguito, vengono presentati alcuni esempi pratici di formulazioni utilizzate in questo campo, con particolare attenzione alle loro applicazioni e ai vantaggi. 1. Resine epossidiche trasparenti ad alta resistenza Le resine epossidiche sono tra gli adesivi più utilizzati per la riparazione del vetro grazie alla loro eccezionale resistenza meccanica e chimica. Una formulazione tipica potrebbe includere: - Componente base (resina epossidica): Bisfenolo-A o Bisfenolo-F, materiali noti per le loro proprietà adesive e trasparenza ottica. - Agente indurente: Ammina ciclica o poliammide, che garantiscono un processo di polimerizzazione a temperatura ambiente senza contrazioni significative. - Additivi stabilizzanti: Per prevenire l’ingiallimento causato dalla luce UV, si aggiungono stabilizzatori ottici, come benzofenoni. - Diluenti reattivi: Per migliorare la lavorabilità e consentire l’applicazione su superfici di piccole dimensioni, possono essere inclusi diluenti come il glicidil etere. Esempio d’uso: Una crepa lineare in una sezione di vetro blu viene riparata utilizzando una resina epossidica con stabilizzatori UV. Il risultato è una giunzione resistente, invisibile alla luce naturale, che non altera la trasparenza o il colore del vetro. 2. Adesivi a base di resine acriliche per interventi cromatici Le resine acriliche offrono un eccellente equilibrio tra adesione e flessibilità, rendendole ideali per situazioni in cui il vetro riparato sarà sottoposto a leggere deformazioni o vibrazioni. Una formulazione tipica comprende: - Monomeri acrilici: Come il metacrilato di metile (MMA) o l’etacrilato di etile (EMA), che offrono alta trasparenza e resistenza agli urti. - Inibitori di polimerizzazione: Come l’idrochinone, per evitare la solidificazione prematura durante lo stoccaggio. - Additivi per il controllo della viscosità: Utili per applicazioni di precisione, specialmente su giunzioni strette. - Coloranti compatibili: Aggiunti in tracce per abbinare il colore della giunzione al vetro circostante. Esempio d’uso: Una sezione di vetro verde chiaro è stata frammentata in più pezzi. Un adesivo acrilico leggermente colorato, con pigmenti compatibili, viene utilizzato per ricostruire il pezzo, ottenendo una giunzione praticamente invisibile, sia alla luce naturale che artificiale. 3. Polimeri siliconici per flessibilità e resistenza ambientale I siliconi adesivi sono apprezzati per la loro capacità di adattarsi a variazioni termiche ed elastiche, rendendoli particolarmente adatti per vetrate istoriate installate in ambienti esterni. Una formulazione comune include: - Polidimetilsilossano (PDMS): Materiale base, noto per la sua flessibilità e resistenza alle temperature estreme. - Reticolanti: Come il triacetossisilano, che consente la formazione di legami forti a temperatura ambiente. - Riempitivi trasparenti: Silice colloidale o ossido di titanio in tracce per migliorare la stabilità dimensionale. - Catalizzatori: Come il platino, per accelerare la reticolazione in presenza di umidità. Esempio d’uso: Una vetrata esposta alle intemperie presenta diverse microfratture. L’adesivo siliconico, applicato con precisione, garantisce la tenuta delle giunzioni, preservando la flessibilità necessaria per far fronte alle dilatazioni termiche stagionali. 4. Adesivi ibridi per riparazioni specialistiche Gli adesivi ibridi combinano le proprietà migliori di diversi tipi di polimeri, offrendo soluzioni versatili per le riparazioni più complesse. Una formulazione ibrida potrebbe includere: - Base poliuretanica: Per resistenza chimica e meccanica. - Componenti epossidiche: Per aumentare l’adesione e la trasparenza. - Agenti elastomerici: Come la gomma nitrilica, per migliorare la flessibilità. Esempio d’uso: Una vetrata istoriata danneggiata da un urto presenta schegge mancanti lungo i bordi. Un adesivo ibrido viene impiegato per riempire e rinforzare le aree danneggiate, garantendo una riparazione discreta e duratura. Considerazioni per la scelta dell’adesivo La selezione della formulazione dipende da diversi fattori, tra cui: Tipo e colore del vetro: Alcuni adesivi possono alterare la tonalità del materiale. Ambiente d’installazione: Le vetrate esposte a luce solare diretta o intemperie richiedono adesivi con alta stabilità UV e resistenza agli agenti atmosferici. Dimensione e posizione della frattura: Riparazioni su bordi o superfici interne possono necessitare adesivi con caratteristiche specifiche di viscosità. Le formulazioni degli adesivi per la saldatura a freddo rappresentano un equilibrio tra scienza e arte. Ogni intervento richiede un’attenta valutazione delle esigenze specifiche dell’opera, dimostrando come l’innovazione chimica possa preservare la bellezza del passato per il futuro. Un processo di restauro rispettoso e sostenibile Ogni intervento di restauro con saldatura a freddo inizia con un’accurata analisi della vetrata. I frammenti danneggiati vengono puliti con cura per rimuovere residui e impurità, creando una superficie adatta all’applicazione dell’adesivo. Successivamente, la resina viene stesa con strumenti di precisione, evitando eccessi che potrebbero compromettere l’estetica dell’opera. Una volta uniti i pezzi, il fissaggio è temporaneo, per dare al materiale il tempo necessario per indurirsi senza alterazioni. Infine, eventuali discontinuità cromatiche o estetiche vengono corrette con sottili interventi di pittura a freddo o l’applicazione di pellicole decorative. Uno degli aspetti più importanti di questa tecnica è la sua reversibilità: gli adesivi utilizzati possono essere rimossi senza danneggiare il vetro, un principio fondamentale per il restauro conservativo. Questo approccio non solo protegge le opere per il futuro, ma si allinea anche ai principi di sostenibilità, eliminando il consumo energetico e le emissioni legate all’uso del calore. Tradizione e innovazione per il futuro del patrimonio artistico La saldatura a freddo non è solo una tecnica; è una filosofia che unisce tradizione e innovazione per preservare il nostro patrimonio artistico. Permette di affrontare il restauro con un approccio rispettoso, che valorizza l’opera originale senza comprometterne l’autenticità. Grazie a questa metodologia, le vetrate istoriate danneggiate possono tornare a splendere, continuando a raccontare le loro storie senza interruzioni. In un’epoca in cui la conservazione del patrimonio culturale è sempre più importante, tecniche come la saldatura a freddo dimostrano che l’arte del restauro può essere anche un atto d’amore per il passato e per le generazioni future.© Riproduzione Vietata
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Fibra elastica di poliuretano: storia, produzione ed applicazioniFibra elastica in poliuretano: dagli anni 30 del secolo scorso alla chimica dell’abbigliamento elasticizzato modernodi Marco ArezioSe vogliamo dare una definizione di cosa sia la fibra di poliuretano possiamo dire che è una sostanza chimica sintetica caratterizzata da un comportamento simile alla gomma. Questa fibra è formata da una catena molecolare composta da segmenti molli, detti glicoli, intervallati da segmenti rigidi detti isocianati. La fibra di poliuretano nasce intorno al 1937 quando la tensione politica-militare in Europa rese più difficile il commercio delle materie prime, infatti fino ad allora gli elastomeri erano prevalentemente naturali, importati dal sud America e dal Sud Est Asiatico. Come si può leggere nell’articolo presente nelle NEWS sulla storia della gomma naturale, questa era un elemento conosciuto fin dai tempi dei Maya e utilizzato in tutto il mondo in diversi settori. La vera svolta nel campo dei tessuti avvenne nel 1823 quando Charles Macintosh, brevettò un composto fatto di gomma naturale e di oli, adatto all’impermeabilizzazione dei tessuti e, successivamente nel 1830, Thomas Hancock, sottopose il composto gommoso ad azioni meccaniche, mischiando additivi oleosi, cariche e pigmenti, così da rendere industrialmente lavorale in macchina il compound. Fu un tale successo che le esportazioni dal Brasile della gomma naturale aumentarono in modo esponenziale, passando da poche centinaia di tonnellate del 1846 a più di 10.000 nel 1880. Fu così che gli inglesi fiutarono il business e nel 1876 ottennero, da alcuni semi importati dal Brasile, duemila piantine di Hevea Brasilienis, che furono inviate poi nell’attuale Sri Lanka per essere ripiantate. Questo intervento botanico Inglese fece nascere una fiorente produzione, attiva ancora oggi, in Malaysia, Indonesia e Thailandia, area nella quale si produce oggi l’80% della gomma naturale. Negli anni 30 del secolo scorso, periodo nel quale la ricerca chimica stava facendo passi enormi, iniziarono i primi studi per creare una gomma sintetica replicabile in qualunque paese al mondo, senza dipendere dall’importazione della materia prima naturale. Gli studi più interessanti del periodo furono eseguiti dalla tedesca Bayer e fu così che nel 1939, Paul Schlack, sintetizò un polimero con alte proprietà elastiche, ma si dovette attendere la fine della seconda guerra mondiale per vedere la produzione, nel 1951, della prima fibra poliuretanica attraverso il processo di filatura ad umido. Anche negli Stati Uniti la ricerca portò l’azienda DuPont, a seguito di importanti investimenti fatti sulla fibra elastica in poliuretano, nel 1959, a produrre la fibra poliuretanica elastica, attraverso il processo di filatura a secco, che mise sul mercato nel 1962. La vera esplosione della produzione di questi filati avvenne alla fine degli anni 60 del secolo scorso, quando si diffuse la moda della minigonna e il relativo uso delle calze da donna. Come viene prodotta e lavorata la fibra in sintetica in Poliuretano? La fibra elastomerica sintetica è prodotta estrudendo il polimero poliuretano in soluzione o fuso, utilizzando una filiera di un impianto di filatura meccanica. Vi sono normalmente quattro metodologie per la produzione della fibra: Filatura a umido consiste nell’estrusione del polimero in bagno d’acqua calda, formando il filo per coagulazione, ed il successivo lavaggio, essiccazione, lubrificazione e avvolgimento in bobina. Filatura a secco è indubbiamente il sistema più usato al mondo e consiste nell’estrusione del polimero in una cella cilindrica verticale all’interno del quale è presente un gas caldo, che normalmente è azoto. Il filo passa dalla cella e viene successivamente lubrificato, con olio siliconico o stearato di magnesio e poi arrotolato su una bobina posta alla fine di essa. Filatura per fusione consiste nella plastificazione di granuli in un estrusore creando una messa fluida, la quale viene fatta passare attraverso una filiera in verticale che si incontra con un flusso di aria fredda che porta alla solidificazione della materia prima. Il filo in uscita, viene poi lubrificato e avvolto su bobine. La filatura per fusione, tra i quattro processi presentati, è sicuramente quello a più basso impatto ambientale in quanto non richiede solventi e ha una necessità minore di energia. Filatura reattiva consiste nell’estrusione del pre-polimero in un bagno di soluzione contenente ammine polifunzionali. Le parti di isocianato che costituiscono la materia prima reagiscono con le ammine formando un poliuretano a più alto peso molecolare. È una tecnologia oggi poco usata a causa delle basse caratteristiche elastiche del filo rispetti ad altri procedimenti produttivi. Quali sono le applicazioni principali della fibra in poliuretano? Gli utilizzi di questa fibra sono molteplici, quindi raccogliamo solo alcune indicazioni di produzione degli articoli: – Tovaglie – Copri divani – Calze per uso chirurgico – Bende elastiche – Calze a compressione graduata – Pannolini – Tute per attività sportiva – Mute da sub – Pantaloni da sci e pantacollant – Jeans e altri tessuti elasticizzati – Corsetteria – Calzini e collant – Nastri elastici – E molti altri articoliCategoria: notizie - plastica - economia circolare - PU - fibra elastica
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Tegole Bituminose Riciclate: Innovazione Sostenibile nel Settore EdileScopri i Benefici Ambientali, Tecnici ed Economici delle Coperture in Tegole Bituminose Riciclate di Marco ArezioNel panorama dell'edilizia moderna, l'attenzione verso soluzioni sostenibili e rispettose dell'ambiente ha portato alla riscoperta e innovazione di materiali e tecnologie tradizionali, tra cui spiccano le tegole bituminose realizzate con materiali riciclati. Questo articolo si propone di esplorare, attraverso cinque punti dedicati, le diverse facce di questa soluzione di copertura: dalla sua natura e processo produttivo, passando per le tecniche di montaggio, ai vantaggi tecnici, economici e ambientali, fino alle strategie di riciclo e gestione a fine vita. L'obiettivo è fornire una panoramica completa che evidenzi non solo l'importanza delle tegole bituminose riciclate nell'edilizia sostenibile ma anche come queste si inseriscono in un più ampio contesto di economia circolare e rispetto ambientale. Cosa Sono le Tegole Bituminose Realizzate con Materiali Riciclati Le tegole bituminose ricavate da materiali riciclati costituiscono una soluzione innovativa nel panorama delle coperture edilizie, offrendo una risposta efficace alle crescenti esigenze di sostenibilità ambientale. Queste tegole mantengono le proprietà di resistenza e durabilità tipiche delle tegole bituminose tradizionali, ma si distinguono per l'impiego di materiali recuperati, contribuendo significativamente alla riduzione dei rifiuti e all'uso efficiente delle risorse.Composizione e Materiali Le tegole bituminose sono composte principalmente da bitume, un derivato del petrolio, rinforzato con fibre di vetro o cellulosa, e ricoperte da granuli minerali che forniscono colore e ulteriore protezione. Nella versione eco-sostenibile, parte dei componenti tradizionali viene sostituita con materiali riciclati: plastica, gomma da pneumatici fuori uso, scarti di asfalto, e vetro. Questi materiali, altrimenti destinati alla discarica, vengono trattati e riutilizzati, riducendo l'impatto ambientale associato alla produzione delle tegole.Vantaggi Ambientali L'utilizzo di materiali riciclati nelle tegole bituminose presenta diversi benefici ambientali: Riduzione dei Rifiuti: L'incorporazione di materiali riciclati contribuisce a diminuire la quantità di rifiuti inviati alle discariche. Conservazione delle Risorse: Diminuisce la necessità di estrarre e processare materie prime, preservando le risorse naturali. Riduzione delle Emissioni: Il processo produttivo delle tegole riciclate, in genere, richiede meno energia rispetto alla produzione di tegole tradizionali, contribuendo alla riduzione delle emissioni di gas serra.Processo di RicicloIl processo di riciclo per la produzione di tegole bituminose include diverse fasi: Raccolta e Selezione: I materiali destinati al riciclo, come pneumatici fuori uso e plastica, vengono raccolti e accuratamente selezionati per eliminare impurità. Trattamento: I materiali selezionati vengono poi triturati o fusi, a seconda della loro natura, per ottenere una forma utilizzabile nella produzione delle tegole. Integrazione nel Processo Produttivo: I materiali riciclati trattati vengono miscelati con bitume e altri componenti per formare la massa da cui saranno ricavate le tegole.Contributo alla Sostenibilità L'adozione di tegole bituminose realizzate con materiali riciclati rappresenta un importante passo avanti verso la sostenibilità nel settore delle coperture. Queste soluzioni non solo rispondono alle esigenze funzionali ed estetiche ma promuovono anche un modello di economia circolare, in cui i materiali mantengono il loro valore attraverso cicli successivi di uso e riutilizzo, riducendo l'impatto ambientale complessivo. In conclusione, le tegole bituminose ricavate da materiali riciclati incarnano un esempio emblematico di come le pratiche di sostenibilità possano essere integrate efficacemente nel settore dell'edilizia, offrendo prodotti che sono al contempo ecologici, funzionali, e duraturi. La loro diffusione rappresenta una strategia vincente per contribuire alla protezione dell'ambiente, promuovendo al contempo l'innovazione e la resilienza nel settore delle costruzioni. Processo Produttivo delle Tegole Bituminose con Materiali Riciclati Il processo produttivo delle tegole bituminose realizzate con materiali riciclati rappresenta un'eccellente dimostrazione di come l'innovazione tecnologica possa incontrare la sostenibilità. Questo processo non solo mira a produrre un materiale da costruzione resistente e affidabile ma si impegna anche a ridurre l'impatto ambientale attraverso l'uso efficiente di risorse riciclate.Selezione e Preparazione dei Materiali Riciclati Il punto di partenza è la selezione accurata dei materiali riciclati, che devono rispondere a criteri di qualità ben definiti per garantire la performance del prodotto finale. Materiali come plastica, gomma da pneumatici e scarti di asfalto vengono raccolti da centri di riciclaggio certificati. Plastica: Viene triturata in piccoli pezzi e pulita per rimuovere contaminanti. Gomma dagli Pneumatici: Dopo essere stata triturata, la gomma subisce un processo di liberazione dalle fibre metalliche e tessili. Scarti di Asfalto: Vengono macinati fino a raggiungere la granulometria desiderata.Miscelazione con Bitume I materiali preparati vengono quindi miscelati con il bitume. Questa fase richiede un controllo preciso della temperatura per assicurare che il bitume e i materiali riciclati si legano efficacemente, formando una miscela omogenea. La proporzione tra bitume e materiali riciclati varia a seconda delle specifiche tecniche desiderate per la tegola finale.Formazione della Tegola La miscela ottenuta viene poi trasferita su una linea di produzione dove avviene il processo di formazione della tegola: Impregnazione del Rinforzo: Un tappeto di fibre di vetro o cellulosa passa attraverso un bagno di miscela bituminosa, assorbendola e garantendo la struttura portante della tegola. Stratificazione: Vengono aggiunti strati successivi di miscela per aumentare lo spessore e le proprietà fisiche della tegola. Raffreddamento e Taglio: Dopo la stratificazione, la tegola viene raffreddata e tagliata nelle dimensioni desiderate.Aggiunta di Granuli Minerali Una volta formata la base della tegola, sulla superficie viene applicato uno strato di granuli minerali. Questi non solo conferiscono colore e estetica alla tegola ma migliorano anche la resistenza agli UV e alle intemperie. In alcune varianti, i granuli possono essere sostituiti o integrati con materiali riciclati finemente macinati.Controllo Qualità Ogni fase del processo produttivo è sottoposta a rigorosi controlli di qualità per assicurare che le tegole soddisfino gli standard richiesti in termini di resistenza, durabilità, e prestazioni. Vengono eseguiti test per verificare l'aderenza, la flessibilità, e la resistenza agli agenti atmosferici.Impatto Ambientale del Processo Produttivo Il processo produttivo delle tegole bituminose con materiali riciclati è progettato per minimizzare l'impatto ambientale. L'uso di materiali riciclati riduce la dipendenza dalle risorse naturali e diminuisce la quantità di rifiuti destinati alle discariche. Inoltre, l'ottimizzazione energetica delle fasi produttive contribuisce a ridurre le emissioni di CO2, rendendo il processo più sostenibile. Montaggio delle Tegole Bituminose Realizzate con Materiali Riciclati Il montaggio delle tegole bituminose riciclate rappresenta una fase critica che determina la funzionalità, l'estetica e la durabilità della copertura. Questo capitolo esplora le pratiche ottimali di installazione, integrando considerazioni architettoniche che influenzano la scelta e l'applicazione di questi materiali.Preparazione della Superficie Prima di procedere con il montaggio delle tegole, è essenziale preparare adeguatamente la superficie di copertura. Questo include: Pulizia: Rimozione di detriti, vecchie tegole, o altri materiali dalla superficie di copertura. Ispezione: Verifica dell'integrità della struttura portante e dell'eventuale presenza di aree danneggiate che necessitano di riparazione. Impermeabilizzazione: Applicazione di uno strato di sottocopertura impermeabile per proteggere ulteriormente l'edificio da infiltrazioni d'acqua.Linee Guida per il Montaggio Il montaggio delle tegole bituminose riciclate segue procedure specifiche che garantiscono la massima efficacia: Posizionamento Iniziale: Le tegole devono essere posizionate partendo dal bordo inferiore del tetto, procedendo verso l'alto. Questo assicura una sovrapposizione ottimale che favorisce il deflusso dell'acqua. Fissaggio: Le tegole vengono fissate alla superficie di copertura mediante chiodi o adesivi specifici. È importante seguire le indicazioni del produttore per il numero e la disposizione dei punti di fissaggio. Allineamento: Mantenere un allineamento preciso delle tegole è cruciale per l'aspetto estetico e la funzionalità del tetto. L'uso di linee guida o di strumenti di misurazione può aiutare a garantire l'uniformità dell'installazione.Considerazioni Architettoniche Durante il montaggio delle tegole bituminose riciclate, diverse considerazioni architettoniche devono essere prese in conto: Design del Tetto: La forma e la pendenza del tetto influenzano la scelta delle tegole e delle tecniche di installazione. Tetti con pendenze elevate o con molte interruzioni (camini, lucernari, ecc.) richiedono una pianificazione dettagliata per assicurare l'integrità della copertura. Estetica: La varietà di colori e texture disponibili permette di integrare le tegole con l'architettura dell'edificio, contribuendo all'armonia estetica complessiva. La selezione deve considerare il contesto ambientale e le normative locali, se presenti. Ventilazione del Tetto: Una corretta ventilazione sotto la superficie di copertura è fondamentale per prevenire l'accumulo di umidità e prolungare la vita delle tegole. La progettazione architettonica deve includere soluzioni per la ventilazione adeguata. Vantaggi delle Tegole Bituminose Riciclate Rispetto ad Altre Coperture Le tegole bituminose realizzate con materiali riciclati offrono numerosi vantaggi rispetto ad altre soluzioni di copertura, sia da un punto di vista tecnico ed economico che ambientale. La comparazione con altre tipologie di coperture impermeabili evidenzia l'efficacia di questa soluzione innovativa nel contesto dell'edilizia sostenibile. Vantaggi Tecnici Durabilità: Le tegole bituminose riciclate sono estremamente resistenti agli agenti atmosferici, tra cui pioggia, neve, e raggi UV, garantendo una lunga vita utile della copertura. Facilità di Installazione: La leggerezza e la flessibilità delle tegole bituminose facilitano il montaggio su una vasta gamma di strutture edilizie, riducendo i tempi e i costi di installazione. Versatilità Estetica: Disponibili in vari colori e texture, permettono una facile integrazione con l'architettura dell'edificio. Comparazione con Altre CopertureTegole in Ceramica o Cemento: Pur offrendo un'estetica tradizionale e una buona durabilità, sono generalmente più pesanti e costose, sia in termini di materiale che di installazione. Coperture Metalliche: Anche se resistenti e leggere, possono essere più costose e richiedere una manutenzione specifica per prevenire la corrosione. Membrane EPDM (Etilene Propilene Diene Monomero): Sebbene offrano una buona impermeabilizzazione, non forniscono la stessa varietà estetica delle tegole bituminose e possono essere più impegnative da installare su tetti con molte interruzioni. Vantaggi Economici Costo-Efficienza: Le tegole bituminose riciclate sono spesso più economiche rispetto ad altre soluzioni di copertura, grazie ai minori costi di materiale e alla facilità di installazione. Manutenzione: Richiedono una manutenzione limitata, contribuendo a ridurre i costi nel lungo termine. Vantaggi Ambientali Riduzione dei Rifiuti: L'uso di materiali riciclati nel loro processo produttivo contribuisce significativamente alla riduzione della quantità di rifiuti destinati alle discariche. Minore Impatto Ambientale: La produzione di tegole bituminose riciclate comporta, in genere, un consumo energetico inferiore e minori emissioni di CO2 rispetto alla produzione di tegole tradizionali o di altri materiali da copertura. Comparazione Ambientale Tegole in Ceramica o Cemento: Sebbene possano avere una lunga vita utile, il loro processo produttivo è energivoro e produce un'impronta di carbonio significativamente più alta. Coperture Metalliche: Possono essere riciclate al termine della loro vita utile, ma la loro produzione richiede grande quantità di energia e risorse. Membrane EPDM: Nonostante siano durevoli, la produzione di EPDM è basata su idrocarburi, e il materiale è meno facilmente riciclabile alla fine della vita utile rispetto alle tegole bituminose riciclate. Riciclo e Fine Vita delle Tegole Bituminose Realizzate con Materiali Riciclati Il ciclo di vita delle tegole bituminose non termina con la loro rimozione dal tetto. Queste possono essere riciclate e riutilizzate in vari modi, contribuendo significativamente alla riduzione dell'impatto ambientale del settore delle costruzioni. Il processo di riciclo è articolato in diverse fasi, ciascuna delle quali svolge un ruolo cruciale nel trasformare le tegole usate in risorse preziose per nuovi utilizzi. Raccolta e Trasporto Il processo inizia con la raccolta delle tegole bituminose rimosse durante lavori di ristrutturazione o demolizione. Queste vengono quindi trasportate a impianti di riciclaggio specializzati. È importante che il trasporto sia organizzato in modo efficiente per minimizzare l'impatto ambientale e i costi associati. Selezione e Pulizia All'arrivo all'impianto di riciclaggio, le tegole sono soggette a un processo di selezione per separare eventuali materiali non riciclabili o contaminanti. Successivamente, vengono pulite per rimuovere chiodi, residui di adesivo e altri detriti. Triturazione Una volta pulite, le tegole vengono triturate in piccoli pezzi o granuli. Questo processo è fondamentale per facilitare la successiva fase di trasformazione. La dimensione dei frammenti è attentamente controllata per soddisfare i requisiti specifici dei vari utilizzi finali. Ulteriore Elaborazione I frammenti di tegola possono subire ulteriori processi di elaborazione, a seconda delle necessità. Questo può includere la separazione di ulteriori materiali, come la fibra di vetro dal bitume, o trattamenti per modificare le proprietà chimico-fisiche dei materiali riciclati. Riutilizzo I materiali riciclati trovano impiego in una varietà di applicazioni, che includono: Asfalto per le Strade: I granuli di tegola bituminosa riciclata possono essere integrati nell'asfalto utilizzato per la pavimentazione stradale, migliorando la resistenza e la durata del manto stradale. Nuove Coperture: Parte del materiale riciclato può essere riutilizzato nella produzione di nuove tegole bituminose, contribuendo a ridurre il consumo di risorse vergini. Sottofondi per Pavimentazioni: I frammenti di tegola possono essere usati come materiale per sottofondi in progetti di pavimentazione, offrendo una soluzione economica e sostenibile. Libri e Manuali Tecnici "Materiali da costruzione sostenibili" di Paolo Fumagalli. Questo testo, disponibile in italiano, offre una panoramica completa sui materiali da costruzione eco-compatibili, con un focus particolare sul riciclo e sul riutilizzo dei materiali nel settore edile, inclusa una sezione sulle tegole bituminose riciclate. "Sustainable Construction: Green Building Design and Delivery" di Charles J. Kibert. Benché in inglese, questo libro è una risorsa chiave per comprendere i principi della costruzione sostenibile, inclusi i materiali riciclati per le coperture e le loro implicazioni ambientali. "Recycling of Roofing Materials", articolo presente sul Journal of Green Building. Questo studio, sebbene in inglese, approfondisce il processo di riciclaggio delle tegole bituminose e il loro impatto ambientale, fornendo dati e analisi dettagliate. "L'impiego di materiali riciclati nell'edilizia: normative, prestazioni e casi studio" – Un articolo disponibile attraverso le risorse universitarie italiane, che esplora le normative italiane ed europee relative all'utilizzo di materiali riciclati in edilizia, inclusi i casi studio sulle tegole bituminose.
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