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Tag Archives: i materiali

Il cuoio e la pelle

L’uso delle pelli di animali per coprirsi, proteggersi, per fabbricare tende e imbarcazioni risale all’antichità.

Ancora oggi la pelle di molti animali è impiegata per confezionare calzature, articoli di abbigliamento, borse ecc., ma per essere utilizzata deve subire particolari lavorazioni che prendono il nome di concia. La maggior parte delle pelli proviene da bovini, ovini, caprini, suini, equini, serpenti, rettili ecc.

Le pelli grezze sono messe in commercio dopo essere sottoposte a un processo di lavorazione.

L’animale prima di tutto viene abbattuto e scuoiato, la pelle ottenuta deve essere subito sottoposta a trattamenti di conservazione. Essi sono di tre tipi:

  • essiccamento, le pelli fresche, scarnite e pulite sono essiccate all’aria;
  • salatura, la parte e interna delle pelli è cosparsa di sale che blocca la putrefazione;
  • picklaggio, le pelli fresche sono trattate con acidi che impediscono la putrefazione.

Dopo una di queste lavorazioni le pelli vengono portate agli stabilimenti di concia.

La lavorazione delle pelli (concia)

La lavorazione delle pelli per ottenere il cuoio prevede una serie di fasi.

  • Rinverdimento, le pelli vengono lavate per lungo tempo per eliminare sporcizia e residui delle lavorazioni precedenti. Quindi riassorbe l’acqua persa precedentemente.
  • Calcinazione o depilazione, si utilizza calce o enzimi per asportare dalla pelle i peli.
  • Scarnatura, vengono eliminati con delle lame i tessuti rimasti nella parte interna.
  • Spaccatura, la pelle viene tagliata orizzontalmente in due strati.
  • Macerazione, per togliere i residui di calce o altro usati precedentemente.
  • Conciatura, è il trattamento finale che trasforma definitivamente la pelle in cuoio. La pelle è trattata con delle sostanze che reagiscono con le proteine della pelle, mantenendola morbida e flessibile. I materiali concianti possono essere i tannini, sostanze di origine minerale o animale.

Dopo la concia le pelli sono sottoposte a trattamenti di rifinitura cioè pressatura, rasatura, lucidatura ecc.

Quindi, da tutte queste lavorazioni si ottiene il cuoio che è un materiale elastico e flessibile, permeabile all’aria, isolante termico ecc.

Nel linguaggio comune si definisce cuoi quello di spessore notevole usato per cinture , suole ecc. Invece, si parla di pelle quando si tratta di cuoio molto sottile usato per guanti, capi di abbigliamento ecc.

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La produzione dei tessuti

Le due fasi fondamentali per la produzione dei tessuti sono la filatura e la tessitura.

La filatura

In genere le fibre tessili sono troppo corte esse quindi vanno sottoposte a filatura, un procedimento che le trasforma in filati, ossia in fili continui e uniformi. Le due caratteristiche principali dei filati sono la torsione e il titolo.

La tessitura

La tessitura è la tecnica utilizzata per fabbricare una stoffa o tessuto. Tale operazione esegue un intreccio di fili perpendicolari tra loro tramite una macchina detta telaio. Sul telaio vengono tesi i fili nel senso della lunghezza del tessuto, che vanno a costituire l’ordito del tessuto, quindi, grazie ai movimenti meccanici del telaio, un filo viene trasportato e intrecciato con l’ordito in senso longitudinale, andando a costituire la trama del tessuto.

Il sistema con cui l’ordito e la trama si intrecciano è detto armatura. Essa può variare da un tessuto all’altro. Prima di avviare la produzione si effettua una rappresentazione grafica dell’armatura mediante la messa in carta, un’operazione che si esegue su una carta quadrettata e speciale e in base alla quale le colonne verticali rappresentano i fili di ordito, mentre le file orizzontali la trama.

Risultati immagini per tessuto armatura a tela

Tela: è la più semplice, ogni filo della trama passa alternativamente sopra e sotto ogni filo di ordito. Le tele sono molto resistenti e la loro struttura è usata per stoffe leggere ed estive.

Saia: è quella maggiormente impiegata nella produzione dei tessuti di lana è una delle più resistenti. Il filo di trama passa sopra due o al massimo quattro fili dell’ordito; successivamente si sposta di un filo verso destra o sinistra, formando intersezioni diagonali che caratterizzano la struttura ad intreccio.

Raso: i punti d’intersezione fra trama e ordito sono ridotti al minimo indispensabile. Il filo della trama passa sotto quattro o più fili dell’ordito in modo sfalsato, lasciando slegati i fili dell’ordito. I tessuti con questa struttura appaiono lisci e uniformi.

Il telaio

Il telaio è uno strumento antichissimo, che nel tempo si è evoluto.

I componenti principali del telaio sono il subbio, che si trova nella parte posteriore del telaio ed è costituito da un grosso cilindro sul quale sono avvolti i fili di ordito; i licci che contengono le magli ea occhiello all’interno delle quali vengono fatti passare i fili dell’ordito e che ha il compito di aprire il passo, ovvero di distanziare i fili dell’ordito, in modo da permettere il passaggio della navetta; la navetta o spoletta, ovvero la parte di telaio che contiene il filo della trama che viene inserito nell’ordito a movimento alternato; il pettine, ovvero la parte di telaio montato sulla cassa battente che serve a comprimere le trame una contro l’altra ad ogni passaggio della spoletta per compattare il tessuto in formazione; il cilindro, detto anche subbio anteriore, ha il compito di avvolgere il tessuto prodotto.

Risultati immagini per il telaio

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Le fibre tessili vegetali

Le fibre tessili animali

Le fibre chimiche

Le fibre chimiche

Le fibre chimiche sono prodotte negli impianti chimici. Si dividono in due categorie: le fibre artificiali che sono derivate da cellulosa e sono affini alle fibre vegetali; le fibre sintetiche sono derivate dal petrolio.

Le fibre artificiali

Le più importanti fibre artificiali sono:

  • cellulosiche, che derivano da materiali cellulosici di origine vegetale;
  • proteiniche, che derivano da proteine di origine animale

Esistono anche altre fibre artificiali di origine minerale quali le fibre di vetro e i fili metallici.

Le fibre cellulosiche vengono prodotte a partire da linters(fibre di cotone più corte che  restano aderenti ai semi) o cascami di cotone e sono note come rayon. Si distinguono tre tipi di rayon a seconda del procedimento a cui è sottoposto il materiale di partenza.

Rayon viscosa è la fibra artificiale più usata, viene prodotta dai linters di cotone o pasta di legno per dissoluzione di cellulosa. Esso è adoperato per la biancheria intima, camiceria ecc.

Rayon cuproammoniacale si ottiene dai linters di cotone o pasta di legno trattati con soluzione acquosa di solfato di rame e ammoniaca. Viene usato per tessuti, arredamento ecc.

Rayon all’acetato viene fabbricato anch’esso dai linters di cotone o cellulosa di legno. Ma contiene dei radicali dell’acido acetico.

Le fibre sintetiche

Queste fibre sono ricavate dalle resine sintetiche ottenute dai polimeri termoplastici che derivano a loro volta dal petrolio: per esempio il nylon è una fibra che si usa per fare calze, biancheria , ingranaggi ecc.

Quasi tutte le fibre sintetiche rispetto alle naturali presentano dei vantaggi, infatti sono resistenti all’usura e non vengono attaccate dalle tarme, sono leggere e irrestringibili, si asciugano in fretta e spesso non si stirano, resistono alla luce e agli acidi.

Tra gli svantaggi troviamo che non sono igroscopiche( non assorbono l’umidità), non traspirano, si caricano di elettricità statica, sono meno compatibili con la pelle.

Produzione del nylon

La produzione della materia prima è la stessa della plastica. Il prodotto finale è una massa di granuli di nylon, con la proprietà di diventare plastici con il riscaldamento.

I granuli vengono caricati nella vasca della filiera, vanno nella zona dove si effettua la fusione a 260°C e diventa pasta fluida.

La sostanza viene premuta contro la filiera, esce da dei fori e viene fatta solidificare grazie a una corrente d’aria.

I fili continui sono avvolti in una bobina, ne viene aumentata la lunghezza stirandoli tra dei cilindri.

Tali fili vengono arricciati per renderli più simili a quelli naturali.

Alla fine vengono tagliate e uniti a formare delle balle per poi essere venduti.

Tra le principali fibre sintetiche chiamate anche tecnofibre troviamo il nylon che è la più diffusa e conosciuta anche per le sue innumerevoli proprietà. Infatti, possiede ottima tenacità ed elasticità, ha scarsa tendenza ad assorbire l’acqua e quindi il tessuto si asciuga facilmente, è resistente all’usura e non si sgualcisce. Usato soprattutto per collant, costumi, abbigliamento sportivo ecc.

Poi troviamo le fibre acriliche che hanno notevole sofficità, sono irrestringibili al lavaggio, hanno ottima resistenza alla luce solare, agli agenti atmosferici e allo stropicciamento, non infeltriscono. Sono adatte alla produzione di maglieria, arredamento ecc.

Infine abbiamo le fibre poliestere che sono caratterizzate da elevata resistenza all’umidità, al calore, agli acidi, bruciano con difficoltà ecc. Trovano grande impiego nel settore dell’abbigliamento e arredamento.

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Le fibre tessili vegetali

Le fibre tessili animali

La produzione dei tessuti

Le fibre tessili animali

Le fibre tessili sono strutture sottili di origine naturale o chimica utilizzate per la realizzazione dei tessuti. Le sostanze di cui sono costituite hanno caratteristiche di flessibilità, tenacità e duttilità, che consentono la lavorazione in fili sottili e resistenti.

Ogni fibra ha un aspetto caratteristico che si può osservare al microscopio. Ma tutte hanno una struttura allungata formata dall’unione di monomeri collegati tra loro in lunghe catene (polimeri).

Dall’unione delle fibre si ottiene il filato, più filati insieme formano il tessuto.

Le fibre naturali possono essere di origine vegetale, animale o minerale; quelle chimiche possono essere artificiali o sintetiche.

Fibre tessili animali

L’animale da fibra più diffuso al mondo è la pecora da lana. Altri animali da fibra sono il cammello, il vigogna, l’alpaca. L’animale più piccolo è il baco da seta.

La lana

La lana si ricava dal vello degli ovini, caprini e camelidi (lama o l’alpaca).

La lana di pecora è di qualità variabile poichè dipende dalla razza di provenienza, la più pregiata appartiene alla pecora merinos originaria della penisola iberica.

La fibra della lana è costituita da una sostanza proteica la cheratina, ha una lunghezza tra i 2 e i 40 cm, è rivestita esternamente da squame e presenta numerose ondulazioni. Questa struttura conferisce alla lana morbidezza, elasticità (rende i tessuti molto confortevoli), igroscopicità ed elevata coibenza termica per via dell’aria trattenuta tra le fibre.

Inoltre ha un’elevata attitudine alla tintura e alla lavorazione. Ma non sopporta la stiratura e può infeltrire perdendo la sua morbidezza.

La finezza è l’elemento di maggiore rilievo per valutare la qualità di una lana e come la lunghezza dipende dalla zona da dove si preleva. Più la fibra è sottile e più è pregiata.

La tosatura si compie una volta all’anno. La lana appena tosata è detta sudicia, quindi viene lavata per liberare le trame dalle impurità e sostante untuose. Dai residui del lavaggio si ricava la lanolina, sostanza grassa impiegata in farmacia r in cosmetica.

Dopo l’asciugatura la lana è pronta per la cordatura fatta con una sorta di pettine che pulisce e distende le fibre. A questo punto si può procedere alla filatura.

La seta

La seta è un filamento sottile e lucente, lungo anche più di 1 km. Si ricava dal bozzolo prodotto dal baco da seta. Questo lepidottero emette la sua bava(seta) quando è allo stato di bruco, poi si trasforma in crisalide e infine in farfalla.

Questa fibra tessile è sempre stata molto apprezzata per le sue ottime caratteristiche, perchè è leggera e al tempo stesso molto resistente. Isola il corpo dal caldo e dal freddo, mantiene bene la piega è molto elastica e resiste alla trazione. E’ in assoluto la fibra più costosa.

Il baco adulto da cui si ricava la seta ha due ghiandole dette seritteri, dove si forma la sostanza che diventerà seta. Il baco con un movimento ondulatorio del capo produce il bozzolo all’interno del quale rimane imprigionato. Nel bozzolo il baco si trasforma in crisalide e poi in farfalla pronta a bucare il bozzolo per uscire.

Prima che essi rompano il bozzolo i bachi vengono riscaldati a 90°C in una stufa a vapore, per ucciderli.

I bozzoli poi sono immersi in acqua calda, dove si rammollisce la sostanza gommosa che lega i fili di seta; poi si ha la scopinatura cioè si trova il capo del filo dei bozzoli; la trattura dove la seta viene avvolta su un  aspo.

La prima seta che si ricava da questi trattamenti si chiama seta greggia che è rigida e opaca. Poi si ha la seta cotta detta anche sgommata, ha subito un lavaggio in acqua calda e sapone che ha sciolto la gomma, cioè sericina; è morbidissima e molto lucente.

Infine si ha la seta caricata che ha subito un’immersione in un bagno di sali minerali che aderiscono alla fibra; è più rigida e pesante della seta cotta.

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Le fibre tessili vegetali

Le fibre chimiche

La produzione dei tessuti

Le fibre tessili vegetali

Le fibre tessili sono strutture sottili di origine naturale o chimica utilizzate per la realizzazione dei tessuti. Le sostanze di cui sono costituite hanno caratteristiche di flessibilità, tenacità e duttilità, che consentono la lavorazione in fili sottili e resistenti.

Ogni fibra ha un aspetto caratteristico che si può osservare al microscopio. Ma tutte hanno una struttura allungata formata dall’unione di monomeri collegati tra loro in lunghe catene (polimeri).

Dall’unione delle fibre si ottiene il filato, più filati insieme formano il tessuto.

Le fibre naturali possono essere di origine vegetale, animale o minerale; quelle chimiche possono essere artificiali o sintetiche.

Le fibre tessili vegetali

La pianta di fibra più diffusa nel mondo è il cotone. Segue il lino, invece la canapa e la iuta si coltivano in pochi paesi.

Il cotone

Il cotone è una fibra tessile di origine vegetale con filamenti sottili e giallastri, lunghi 2 0 3 cm, formata per il 95% da cellulosa. Nasce dentro la capsula della pianta omonima, e ha l’aspetto di una bambagia soffice che avvolge i grossi semi. Le qualità più pregiate sono a fibra lunga, di colore bianco.

Esso è la fibra più economica e più diffusa grazie anche alla sua compatibilità con la pelle, disperde abbastanza facilmente il calore, è molto igienica, ha una buona igroscopicità, permeabilità all’acqua e all’aria. Viene impiegata per le camicie, biancheria ecc.

La pianta del cotono cresce nei paesi con una stagione umida e una stagione secca (Stati Uniti, Cina, India, Brasile, Russia ecc.).

E’ una pianta annuale con un ciclo vegetativo di circa 6 mesi. Il frutto è una capsula che comincia a maturare dopo i primi tre mesi; nei tre mesi successivi la capsula cresce e si indurisce, crescono quindi tantissimi peli all’interno che si avvolgono a spirale..

Quando il frutto è maturo la capsula scoppia, cioè si apre liberando una bambagia soffice di fibre detta lint.

La raccolta viene effettuta quando le capsule si aprono. Può essere manuale, soprattutto nei paesi poveri, o con le macchine.

Le capsule vengono trasportate in uno stabilimento dove una macchina sgranatrice separa le fibre dai semi. Poi le masse di fibre vengono unite per formare masse di balle che verranno vendute all’industria dei filati.

Con i peli più lunghi si confezionano i filati più pregiati. , quelli più corti sono usati nella fabbricazione del raion e della celluloide.

Dai semi si ricava olio, mangimi per il bestiame e fertilizzanti.

Il lino

Il lino è una fibra tessile di origine vegetale, lunga circa 1 m. La fibra è contenuta nel fusto della pianta del lino. Le fibre sono i vasi conduttori che trasportano l’acqua dalle radici alle foglie. Esso non è formato da solo cellulosa come il cotona ma contiene  anche lignina, grassi e cere che gli conferiscono una brillantezza molto apprezzata.

Essa è una fibra fresca, perchè disperde facilmente il calore, è molto resistente, infatti dura a lungo. Viene usata per confezionare abiti estivi, lenzuola ecc.

La pianta di lino cresce un po’ ovunque. Esso è una pianta annuale, con un ciclo vegetativo di circa 4 mesi.

Dopo tre mesi dalla semina lo stelo è lungo circa 1 m. Si seminano molto vicine per far in modo che la pianta non aumenti di volume e i vasi conduttori rimangano esili.

Una volta raccolti con una macchina li si fanno seccare.

Le fasi successive sono:

  • macerazione. Gli steli vengono battuti sulle cime per eliminare le capsule. Poi sono immersi in vasche piene d’acqua, in cui si sciolgono le sostanze gommose che legano le fibre. Infine vengono lasciati essiccare;
  • maciullatura. Gli steli secchi vengono fatti passare attraverso dei rulli che frantumano la parte legnosa. Si libera così la fibra; si allontanano gli ultimi frammenti di legno e si ottiene il lino grezzo;
  • pettinatura. Le fibre sono passate attraverso dei pettini che le rendono parallele ed eliminano le fibre più corte. Le fibre vengono unite in una coda e vendute.

Altre fibre vegetali

La canapa la cui fibra si ricava dal fusto della cannabis sativa, una pianta erbacea annuale. Rispetto al cotone è più resistente, ruvida e grossolanea.

L’agave è una pianta erbacea perenne. Dalle sue foglie si ricavano le fibre che sono molto robuste ed adatte per fabbricare stuoie e cordami.

La juta è una pianta erbacea perenne originaria dell’India. Si ricava dal fusto come la canapa,. Ruvida e grossolana viene usata per fabbricare tappeti, teli ecc.

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Le fibre tessili animali

Le fibre chimiche

La produzione dei tessuti

Le gomme

La gomma è un materiale che ha come caratteristica principale l’elasticità. Questa proprietà dipende dalla sua struttura interna, formata da lunghe catene di molecole (polimeri) intrecciate e increspate tra loro. Con la trazione queste molecole si allungano, passando da increspate a distese; quando finisce la trazione ritornano allo stato primitivo.

Le gomme sono dunque dei polimeri elastici, che i tecnici chiamano elastomeri.

Esse si ottengono in due modi: la gomma naturale è ricavata dagli alberi tipo Hevea; la gomma sintetica è ricavata dal petrolio.

La gomma naturale

La gomma naturale (o caucciù) si ricava dal lattice, un liquido bianco e di aspetto simile al latte di mucca, ma più denso e vischioso. Esso è secreto da alcune piante che crescono nei climi caldi e umidi delle zone equatoriali.

La pianta più importante è l’Helvea brasiliensis, coltivata in grandi piantagioni. Tale piantagione resta in produzione per 30-40 anni.

Gli addetti alla raccolta si recano alla base degli alberi e incidono la corteccia con tanti tagli obliqui: il lattice sgorga e viene raccolto e portato allo stabilimento.

Nello stabilimento il lattice viene mescolato con un acido che fa coagulare i globuli di caucciù;

La massa globulosa è passata tra cilindri che la riducono in fogli sottili che vengono stesi ad asciugare. I fogli vengono poi uniti in grosse balle e inviate alle industrie di gomme in tutto il mondo.

Qui subisce una serie di lavorazioni che servono a migliorarne le proprietà:

  • masticazione, effettuata con speciali macchine, allo scopo di ammorbidire il materiale;
  • impasto, operazione con cui il materiale grezzo viene impastato a caldo con vulcanizzanti(si usa lo zolfo che la rende più elastica), plastificanti, antiossidanti (per ridurre il degrado)ecc.;
  • foggiatura, mediante cui l’impasto viene foggiato nella forma voluta.

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Produzione delle plastiche

Fabbricazione delle materie plastiche

L’impianto petrolchimico

Le plastiche sono materiali che non esistono in natura. Vengono prodotte negli impianti chimici manipolando le molecole di una materia prima, che può essere la virgin nafta(una frazione del petrolio) o il gas naturale. Le molecole vengono prima spezzate in elementi semplici, detti monomeri, e poi ricostruite in lunghe catene, dette polimeri. Il prodotto finale ha in genere l’aspetto di polveri o granuli colorati, talvolta è un liquido.

La produzione segue le seguenti fasi:

  1. Virgin nafta: in genere essa è la materia prima utilizzata, un prodotto ottenuto dalla distillazione del petrolio. Questo liquido oleoso viene inviato per mezzo di un oleodotto all’impianto petrolchimico, dove si producono le plastiche.
  2. Monomero: viene prodotto nell’impianto per lo steam-cracking, una costruzione metallica fatta di tubi, caldaie e recipienti a pressione. Qui la virgin nafta viene riscaldata e investita da potenti getti di vapore, che spaccano le sue molecole molto complesse. Alla fine si ottiene una sostanza liquida o gassosa, formata da molecole molto semplici (monomeri).
  3. Polimero (resina sintetica): viene prodotto in grossi recipienti a pressione detti “autoclavi di polimerizzazione”.Qui il liquido o il gas, viene scaldato a temperature elevate (oltre 300°C) e compresso a pressione altissima. In questo modo le molecole semplici, cioè i monomeri, sono costrette ad aprire i loro legami per formare delle molecole molto grandi, i polimeri.
  4. Plastica: il polimero che esce dalle autoclavi è una resina sintetica, cioè un prodotto molle e pastoso con proprietà plastiche. Esso viene mescolato con coloranti e altre sostanze di carica come indurenti, plastificanti, ecc. La miscela viene infine trasformata in “spaghetti” che poi sono tagliati per ottenere dei granuli.

Tecniche di lavorazione degli oggetti in plastica

I materiali plastici, in granuli o in polvere, vengono lavorati velocemente con macchine di vario tipo. Esse hanno in comune un sistema per il riscaldamento del materiale, che diventa pastoso e quindi plastico, cioè malleabile.

Le lavorazioni principali sono l’estrusione, la calandratura, lo stampaggio per iniezione, compressione,soffiaggio e sottovuoto.

Estrusione

Consiste nell’iniettare in modo continuo, a caldo, il materiale plastico attraverso fori di dimensioni opportune in modo da ottenere dei profilati di diametro differente in relazione alla dimensione dei fori. Tra le materie plastiche che subiscono questo processo ci sono il PVC e il polistirolo.

Calandratura

La macchina per la calandratura, detta calandra, è formata da pesanti cilindri riscaldati tramite i quali la plastica fusa viene ridotta allo spessore desiderato. Si ottengono lastre rigide impiegate nell’edilizia, rotoli per pavimenti ecc.

Stampaggio per iniezione

E’ una tecnologia che si applica alle resine termoplastiche: il materiale plastico, sotto forma di granuli, viene caricato in un iniettore cilindrico riscaldato, all’interno del quale è presente una vite senza fine che spinge il materiale plastico verso il foro d’uscita. La resina è compressa tra la parte fissa e quella mobile di uno stampo e assume la forma del volume vuoto.

Stampaggio per compressione

E’ un metodo usato solo con materiale termoindurente. La macchina è una pressa, sulla quale sono sistemate le due parti dello stampo. Il materiale pastoso è posto sul semi-stampo inferiore; questo viene premuto dal semi-stampo superiore (mobile), fino ad assumere la forma della cavità interna.

Soffiaggio

Si usa per fare oggetti cavi con il collo stretto. La tecnica è simile a quella del vetro. Il materiale pastoso esce dalla macchina come tubo, che viene chiuso nello stampo. Qui un getto d’aria compressa lo soffia contro le pareti di cui assume la forma.

Sottovuoto

In questo caso si usa una lastra di materiale termoplastico, che viene prima ammorbidita con i raggi infrarossi e poi gonfiata parzialmente. Infine viene creato il vuoto sotto la lastra, questa si affloscia e aderisce alle pareti dello stampo, di cui assume la forma.

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Le plastiche

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Le plastiche

Con l’espressione materie plastiche si intende una vasta gamma di prodotti ottenuti dalla lavorazione del petrolio e caratterizzati da grande facilità di lavorazione, economicità, lavorabilità. isolamento acustico, termico, elettrico, meccanico, resistenza alla corrosione, idrorepellenza e inattaccabilità da parte di muffe, funghi e batteri.

Le plastiche sono materiali abbastanza recenti, progettati dalle industrie chimiche dopo il 900. Oggi i settori di impiego principali sono gli imballaggi (buste per la spesa, tappi, nastri ecc), gli oggetti di vario tipo(articoli sportivi, giocattoli ecc.) e l’edilizia (tubi di scarico, pannelli per isolare i muri).

Che cosa sono le plastiche

Le plastiche sono materiali che diventano pastosi con il calore e possono essere modellati per creare oggetti; con il raffreddamento induriscono e conservano la forma ricevuta.

Le materie plastiche – chiamate più propriamente resine- sono costituite da macromolecole dette polimeri. Le macromolecole sono formate da una sequenza di unità fondamentali, dette monomeri, tenute insieme da legami chimici.

Esse vengono suddivise in due grandi categorie, in base al loro comportamento quando sono esposte al calore:

  • il materiale termoplastico si rammollisce sempre al calore e può essere formato molte volte (è infatti riciclabile). Una volta raffreddati tornano a essere rigidi. Questo materiale è formato da polimeri a catena le cui macromolecole sono capaci di scorrere le une sulle altre a causa dell’agitazione termica;
  • il materiale termoindurente una volta formato resta duro per sempre (non sono riciclabili). Le catene polimeriche che li costituiscono vengono reticolate per effetto del calore. Tale reticolo tridimensionale non consente alle catene di scorrere le une sulle altre, dando al polimero una maggiore rigidità.

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L’alluminio il rame e le loro leghe

Alluminio

L’alluminio (simbolo chimico Al), è un metallo presente in quasi tutte le rocce. E’ un metallo “giovane”, perchè è diventato un prodotto industriale verso il 1880, quando furono costruite le prime centrali elettriche.

Oggi l’alluminio è il secondo metallo per importanza dopo il ferro. Il suo rapido successo è dovuto alle sue proprietà:

  • è leggero (pesa un terzo del ferro), con la resistenza meccanica di un acciaio normale;
  • è un buon conduttore di elettricità e di calore, quasi come il rame;
  • se ossidato diventa opaco e resiste bene alla corrosione;
  • è duttile e malleabile;
  • amagnetico, per questo lo si usa nella costruzione di apparecchi radar

L’alluminio si ricava da un minerale detto bauxite, con un processo di elettrolisi , la cui estrazione è complessa e richiede tempi lunghi , ma soprattutto richiede molta energia elettrica: alla fine si ottiene l’alluminio metallico; da esso si ricava quello elettrolitico con ulteriori trattamenti.

Esistono due tipi di alluminio (metallico ed elettrolitico e molti tipi di leghe leggere.

Alluminio metallico. E’ il metallo comune da costruzione, puro al 99%: serve per fare barre e profilati(per porte e finestre), nastri per lattine, fogli per le vaschette degli alimenti ecc.

Alluminio elettrolitico. E’ molto costoso perchè è puro al 99,9%. Sostituisce il rame nei cavi dell’alta tensione perchè pesa la metà, a parità di potenza elettrica trasportata.

Leghe leggere. Sono formate da alluminio metallico (metallo base) con l’aggiunta di altri elementi. Sono resistenti come l’acciaio, ma molto più leggere. Queste leghe sono impiegate per l’industria aeronautica, ferroviaria e automobilistica. In lega con il rame si ottiene anche un’eccellente lavorabilità; in lega con il silicio si ottiene anche un’ottima fusibilità; in lega con il magnesio si ottiene anche un’ottima durezza e resistenza alla corrosione.

Il rame

Il rame simbolo chimico (Cu) fonde a 1083°C. Esso è un metallo antico, infatti la sua diffusione inizia nell’età del rame (o del bronzo), al tempo degli Egiziani e dei Babilonesi. Oggi è il terzo metallo più importante dopo il ferro e l’alluminio. La sua grande diffusione è dovuta alle sue proprietà:

  • resiste alla corrosione, grazie alla sottile patina di solfato (verde rame) che si forma in superficie;
  • è un ottimo conduttore di elettricità e di calore, superato di poco solo dall’argento;
  • si lavora facilmente, perchè è malleabile e duttile (invece è difficilmente fusibile);
  • Si lascia lavorare sia a caldo che a freddo.

Il rame è presente in natura allo stato puro o sotto forma di ossidi e solfuri oppure in minerali che contengono ferro.

La sua estrazione è molto complessa, il primo prodotto che si ottiene dai forni prende il nome di metallina nera che contiene rame in percentuale dal 30  al 50%; la metallina nera viene raffinata in forni convertitori e trasformata in  rame metallurgico detto anche rame nero, è il metallo comune, puro al 95% . Viene impiegato nelle tubazioni dell’acqua e nelle grondaie dei tetti, per i quali serve la resistenza alla corrosione.

Il rame metallurgico  viene di nuovo raffinato per via elettrolitica in modo che si ottiene il rame elettrolitico detto anche rosetta puro dal 97% al 99%. Serve per fare i cavi elettrici, i cavi telefonici ecc.

Le leghe del rame

I rottami di rame e le leghe di rame sono da considerarsi una vera e propria materia prima pregiata. Il recupero del rame permette un risparmio energetico dell’85%. Oltre la metà del rame prodotto è impiegato nella formazione delle leghe.

Il bronzo

E’ una lega composta da da rame e stagno. Serve per fare cuscinetti, ingranaggi ecc, perchè resiste bene alla corrosione e all’usura.

L’ ottone

L’ottone è una lega composta da rame e zinco. Ha colore giallo lucente ed è praticamente inattaccabile dagli agenti chimici. Viene utilizzato nella realizzazione di rubinetterie, viti ecc. Gli ottoni speciali contengono piccole percentuali di stagno, alluminio e nichel.

Resiste alla corrosione come il rame, ma ha caratteristiche superiori: è più duro, resiste meglio alle sollecitazioni meccaniche, sono facilmente fusibili.

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I metalli

Produzione e lavorazione dei metalli

Il ferro e le sue leghe

Produzione di ghisa e acciaio

 

 

Produzione di ghisa e acciaio

Produzione di ghisa e acciaio

Prima di tutto i minerali di ferro devono essere sottoposti a una serie di trattamenti preliminari:

  • la frantumazione, per ottenere un materiale di pezzatura uniforme;
  • il lavaggio, per liberare i minerali dalle impurità più grossolane;
  • la cernita, per selezionare i minerali secondo le dimensioni dei pezzi;
  • l’essiccamento, con cui il minerale riscaldato perde l’umidità in eccesso.

I minerali di ferro vengono fusi nell’altoforno. Esso è un gigantesco forno alto 20-30 metri, funziona a ciclo continuo; le materie prime sono caricate dall’alto; l’interno è sempre pieno di minerali ferrosi e di carbon coke disposti a strati alterni; dal fondo vengono estratti a intervalli regolari la ghisa fusa e le scorie. Una parte di ghisa viene colata in lingotti e fatta solidificare: questa ghisa greggia è destinata alle fonderie. Il resto della ghisa liquida è portata nell’acciaieria  per fare acciaio.

Struttura dell’altoforno

L’altoforno è un recipiente conico-cilindrico molto alto con le pareti d’acciaio. L’interno è rivestito di mattoni refrattari che sopportano altissime temperature.

Una valvola formata da due campane è situata sulla bocca. Essa permette di far entrare le materie prime senza far uscire gas di scarico.

Un crogiolo, dove si raccoglie la ghisa fusa, è ricavato sul fondo. Attorno ci sono molti ugelli per il soffiaggio dell’aria compressa e surriscaldata, necessaria per la combustione e proveniente da un impianto ausiliario (recuperatori di Cowper).

I tubi per il tiraggio dei gas sono inseriti sulla bocca e salgono fino a 100 m di altezza. Alla sommità confluiscono in un enorme tubo inclinato verso il basso, che termina in un impianto ausiliario per la depurazione e il recupero dei gas ancora combustibili.

La ghisa che esce dall’altoforno viene colata nel carro siluro che la trasporta alla vicina acciaieria.

L’acciaieria

L’acciaieria è un capannone attrezzato con potenti gru dette carriponte ed enormi recipienti detti siviere. Nell’acciaieria entra da un lato la ghisa liquida per essere convertita in acciaio, dall’altro lato esce l’acciaio sotto forma di barre o lingotti.

La ghisa proveniente dall’altoforno ha un elevato contenuto di carbonio e quindi per essere trasformata in acciaio, occorre sottoporla a:

  • decarburazione, cioè riduzione della percentuale di carbonio;
  • desolforazione, necessaria per diminuire la percentuale di zolfo;
  • defosforazione, per ridurre la percentuale di fosforo.

Tali reazioni sono realizzate mediante convertitori e forni elettrici.

Una volta ottenuto l’acciaio esso viene portato ai laminatoi per ottenere il prodotto finito (nastri di acciaio, barre, profilati ecc.).

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