Bioplastiche: Tecnologia di lavorazione PDF

TEMA 7 – BIOPLASTICHE: Si differenziano dalle plastiche tradizionali perché sono materiali che derivano da fonti vegetali non- fossili. Vantaggi:si usa biomassa che si rigenera e contribuisce a diminuire il CO2. Sono biodegradabili. Cellulosa: Con un processo tecnologico la transformo in zucchero →...

TEMA 7 – BIOPLASTICHE: Si differenziano dalle plastiche tradizionali perché sono materiali che derivano da fonti vegetali non- fossili. Vantaggi:si usa biomassa che si rigenera e contribuisce a diminuire il CO2. Sono biodegradabili. Cellulosa: Con un processo tecnologico la transformo in zucchero → monomero ottimo, per produrre polimeri. Per produrre Bio-plastiche si derivanno delle parte grasse della industria della carne (anche). Con gli scarti degli animali si fa ECONOMIA CIRCOLARE. Biodegradabilità: capacittà di una plastica di essere degradata in sostanze più semplice medainte attività enzimatica di microorganismi. Compostabilità:riguarda il fine vita del prodotto. Capacità di un materiale organico di essere riciclato assieme all'umido, trasformandosi in compost. I 3 principali gruppi: Principali manufatti compostabili industrialmente e diffusi sul mercato: ▪ 1.Non biodegradabili ▪ 2.Biologiche, Biodegradabili. ▪ 3.Fonti fossili, Biodegradabili. 1.Non biodegradabili Bio-PE:(polietilene): bioplastica durevole: Alternativa rigenerabile al polietilene fossile. Ottenuta dalla canna di zucchero. Usi: imbalaggi, cassalinhi, cosmetici, sports Bio-PET:(bioplastica durevole): 70% acido tereftalico, 30% monoetileno. Usi: vaschette, bottiglie, confezioni. 2.Biologiche, Biodegradabili. PLA:(biodegradabile): derivante da almidon (amido di mais, patate e canne di zucchero). Grande limitazione: bassa tenacità, elevata fragilità. Si composta en condizioni controllate → costoso Si può lavorare adattando le sue caratteristiche. PBS:(biodegradabile): Cristallizza rapidamente. Molto flessibile e resistente Buon isolante e é il migliore sustituto tra i polimeri BIO. Molto costoso. Usi: posate, contenitori, imballaggi per alimenti PHA:(biodegradabile): sinterizzato da microorganismi, fermentazione batterica. Buone proprietà meccaniche. Usi: automotive, beverage, imballaggi alimentari, pharma. 3.Fonti fossili, Biodegradabili. TPS:Scarse proprietà meccaniche, assorve molta acqua. Bisogna additivi plasticizzanti. Lavorazione difficile: 100-200°C. Usi: schiume, pellicole, imbalalggi. TEMA 8 – TECNOLOGIE DI LAVORAZIONE: Continue : ◦ Estrusione: ◦ Copre circa il 50% della produzione di manufatti diplastica. ◦ Ideale alla produzione di qualunque oggetto a sezione costante. ◦ Fasi del processo: Il materiale solido (granuli) é progressivamente riscaldato e portato allo stato fluido (fusso). Il fusso é trasportato a bassa velocità ed estruso. Il manufatto ottenuto é progressivamente raffreddato, a velocità controllata. Usi: lastre, tubi, fili, cavi, pellicole. Discontinue : ◦ Stampaggio ad iniezione: ◦ 25% della produzione mondiale da manufatti plastici. ◦ Idonea nella produzione di grandi serie (>10 000 pezzi). ◦ Si può controllare bene la microstruttura del materiale (articoli tecnici). ◦ Fasi del processo: preparazione della base di materiale a iniettare. Avvanzamento della vita, elevata velocità di fusso, riempimento dello stampo. Raffreddamento del pezzo e delle vite. Appertura stampo ed estrazione del pezzo. Usi:prototipazione funzionale Considerazioni progettuali: Raggi di raccordo 2,5°average → Eliminazione dei sottosquadri Angoli di sformo (per estrarre il pezzo) Sezione continue  Termoformatura: Una lastra si applica soppra il materiale plastico e lo riscalda. Solo per produzione di pezzi o geometrie semplice, con cavità aperte: vaschette, bicchieri, piatti. Costi bassi Tecniche di produzione rapida Elevati volumi di produzione Stampaggio rotazionale: Il polimero viene fuso all'interno di uno stampo chiuso, che ruota su se stesso. Produzione di oggetti cavi, di grandi dimensioni, e geometrie semplice. Bassi costi dello stampo Spessore di parete costante Pocchi scarti Non adatto a spigoli vivi e spessori piccole Materiali idonee: PVC e HDPE Fasi del processo: 2 semigusci, inizialmente aperti, con uno dei 2 dove meto la polvere/granuli, chiudo lo stampo e comincio a scaldare. Lo stampo viene posto in rotazione dopo riscaldare il materiale. Lo stampo raffredda e viene aperto para l'estrazione. Soffiaggio: Un piccolo tubo si gonfia con aria contro la parte di uno stampo raffreddato. Estrussione + soffiaggio: Iniezione + soffiaggio: Stampa additiva 3D: Tecnologia di fabbricazione digitale additiva, per dare forma al pezzo, non si richiede l'uso di uno stampo, ma di un modello 3D dell'oggetto, ottenuto con software CAD. Forme complesse Layers TEMA 9: RICICLO DEI MATERIALI. Degradazione: maggiormente nel processo di lavorazione. Per T°troppo elevate Sforzi meccanismi O2 del aria Invecchiamento: T° luce solare aggiunti aggressivi invecchiamento fisico → effetti macroscopici → infragilimento → modificazione fisiche e chimiche delle catene molecollare ◦ Rottura delle catene: diminuzione del peso molecollare/durabilità/Tg/diminuzione delle proprietà meccaniche/fragilità ◦ Ossidazione (O2 aria):cambio morfologico/aumento della idrofilicità ◦ Reazioni fotopolimeriche: UV → ingrollimento ◦ Perdita di compatibilità: la gomma non assorbe l'urto → espulsione del dominio gommoso della matrice → compatibilità gomma-pp. RICICLO: 1°, 2°, 3°, 4°, deposito in discarica R1:RIUSO Riutilizzazione dell'oggetto per le stesse funzione dopo la perduta delle proprietà. Adatto per alcuni materiali a contatto con alimenti: bottiglie PET, HDPE, etc Close loop R2:RILAVORAZIONE I termoindurenti non possono essere rilavorati. I termoplastici possono essere ri-fusi, ma con additivi. Richiede la separazione delle componenti polimeriche. R3:CHIMICO Viene ridotto il peso delle catene molecollare. Pirolisi, Chemolisi, Pirogassificazione Si riutilizzano come nuovi polimeri o come combustibili. R4:RECUPERO ENERGETICO Combustione dei rifiuti plastici, sfruttando il potere calorifico. Addatto ai termoindurenti. TEMA 10: COMPOSITI A MATRICE POLIMERICA: Definizione: hanno alte prestazione per esiguenze elevate. Resistenze tecniche oltre i 200°C Leggerezza dei polimeri Alte resistenze meccaniche Composito: combinazione: sandwich, layers... 3 costituenti principali: Matrice:assorbe i carichi dall'esterno, fase continua Interfacce:punto di contatto tra matrice e rinforzo--> trasmissione di carico Rinfrozo:sostengono alcune sollecitazioni Sostituiscono a volte ai metalli: sono resistenti e rigidi ma molto leggeri → le resine rinforzate con fibra di vetro. Orientamento: uniassaile / cross-play / angle-play Le fibre devono essere flessibili per avere performance superiori. RINFORZI: Bassa rigidezza Rinovabili Biodegradabili 1.FIBRA DI VETRO: Viene impregnata di materiale polimerico Composizione più comune é a base di silicio Buon isolamento, buona reisstenza alla corrosione chimica-ambientale Alte prestazione 2.FIBRA DI BORO: Intrinsecamente fragile. Viene prodotta → deposizione chimica di vapore di Boro Materiale fragile che non deforma plasticamente Ambito militare Molto costoso 3.FIBRA DI Ca expanso: Elemento molto leggero e cristallino Grafito: reticolo o maglia essagonare lamellare. Diventa stabile quando raggiunge a 2500°C. 4.FIBRE POLIMERICHE – ARAMIDA: Kevlar → fibre organiche forte e rigide, struttura a bastoncini Leggera, sensibile ai UV Tenace, resistenza a vibrazioni Bassa resistenza a compressione 5.FIBRE NATURALI. RESINE: 1.RESINA EPOSSIDICA: EPOXY: Si ussano additivi per modificare ▪ stabilizzatori UV caratteristiche degli epossidiche. Quanto più reticolata meno tenace ▪ Diluenti per ridurre viscosità Molto inquinante ▪ agenti flessibilizzanti 2.RESINE DI POLIESTERE: Alta resistenza all'acqua e agli agenti atmosferici. Alta stabilità chimica Molto economiche Si combina con fibra di vetro