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Immacolata Niola » 13.Esempi di lavorazioni pericolose: misure di prevenzione e minimizzazione del rischio – La produzione di materie plastiche


Le materie plastiche

Le materie plastiche sono materiali di origine sintetica caratterizzati da plasticità, ossia dalla proprietà di poter essere facilmente modellati in varie forme, in modo da produrre i manufatti più diversi.
Sono costituite da macromolecole, composti ad alto peso molecolare derivanti da un processo di polimerizzazione, vale a dire dalla ripetizione di un numero molto elevato di unità base, dette monomeri, legate fra loro a formare catene di notevole lunghezza. Se i monomeri costituenti sono tutti uguali fra loro, si parla di omopolimeri, se sono di due o più tipi diversi, di copolimeri.

Classificazione
Si distinguono in:

  • termoplastiche: sono quelle materie plastiche che a caldo rammolliscono, potendo essere così foggiate, e a freddo diventano rigide; il processo può essere ripetuto più volte, nel senso che esse possono passare alternativamente allo stato fuso per riscaldamento e allo stato solido per raffreddamento. Es.: polietilene, PVC, polistirolo, resine acriliche ecc.;
  • termoindurenti: sono quelle materie plastiche che a caldo inizialmente rammolliscono, potendo essere così modellate; tuttavia, prolungandosi il riscaldamento, induriscono poiché si realizzano delle reticolazioni tridimensionali, che portano a modificazioni chimiche permanenti, con formazione di una massa non più lavorabile. Es.: poliesteri, poliuretani, siliconi, resine epossidiche ecc.

Le materie plastiche (segue)

Proprietà. Si distingue tra proprietà meccaniche e chimico-fisiche.
Le principali proprietà meccaniche sono:
- la durezza;
- la resistenza alla fatica;
- la resistenza all’urto o resilienza.

Le principali proprietà chimico-fisiche sono:
- la densità;
- la dilatazione termica;
- la conducibilità termica;
- la resistenza agli acidi, alle basi e all’acqua;
- la resistenza ai solventi organici;
- la resistenza agli agenti atmosferici, alla luce ed al calore.

Lavorazione. Consiste in due fasi principali:

  1. la preparazione della miscela;
  2. la formatura.

Ad esse possono seguire trattamenti di finitura dei pezzi ottenuti.

Le materie plastiche (segue)

Lavorazione: Preparazione della miscela
Consiste nel mescolare al polimero (allo stato di polvere, granuli, pasta, liquido ecc.) delle sostanze ausiliarie o additive, allo scopo di migliorare le caratteristiche del prodotto finito o di facilitare la lavorazione. Gli additivi più comunemente usati hanno una funzione di:

  • riempitivi;
  • rinforzanti;
  • plastificanti;
  • stabilizzanti;
  • coloranti;
  • antistatici;
  • antifiamma.

Lavorazione: Formatura
È il processo che serve a conferire al materiale plastico la forma desiderata. Avviene previo riscaldamento dello stesso a temperature variabili, a seconda della natura del polimero (oscillano generalmente tra 160 e oltre 250 °C), fino a raggiungere la fluidità sufficiente alla lavorazione. Si utilizzano appositi stampi, dai quali il pezzo formato viene estratto.
Si può scegliere tra diversi metodi di formatura, in base al tipo di resina e al profilo richiesto.

Alcuni metodi di formatura

Stampaggio a iniezione
Il materiale plastico, in forma granulare, viene aspirato da una tramoggia mediante la rotazione di una vite in un cilindro. Reso fluido mediante riscaldamento, avanza verso la testa di questo, spinto da una forte pressione esercitata dalla vite, che, agendo come un pistone, lo forza a passare attraverso un ugello e a penetrare nello stampo. Dopo raffreddamento, il pezzo viene estratto.

Stampaggio per compressione
Il materiale plastico, in polvere, è messo in uno stampo aperto riscaldato: così rammollito, viene sottoposto a compressione da parte di un punzone, assumendo la forma desiderata.

Schema di un impianto per stampaggio a iniezione. 
Fonte: las.provincia.venezia

Schema di un impianto per stampaggio a iniezione. Fonte: las.provincia.venezia

Rappresentazione schematica di stampaggio a compressione. 
Fonte: las.provincia.venezia

Rappresentazione schematica di stampaggio a compressione. Fonte: las.provincia.venezia


Alcuni metodi di formatura (segue)

Estrusione
Serve a formare pezzi continui, quali lamine, tubi, film, barre. Il materiale, reso molle, viene spinto da una vite all’interno di un cilindro riscaldato e costretto a passare in uno stampo (matrice o filiera), nel quale assume la forma desiderata, fuoriuscendo in continuo.

Estrusione con soffiatura
Serve a produrre oggetti cavi, quali bottiglie, barattoli, barili. In questo processo il materiale plastico, estruso in forma di tubo (parison), viene inserito nello stampo e riscaldato: in esso viene iniettato un flusso di aria sotto pressione, che lo dilata costringendolo ad aderire alle pareti dello stampo. Così formato, viene raffreddato ed estratto.

Rappresentazione schematica di un estrusore. 
Fonte: las.provincia.venezia

Rappresentazione schematica di un estrusore. Fonte: las.provincia.venezia

Rappresentazione schematica di un estrusore con soffiatura. 
Fonte: materioteca

Rappresentazione schematica di un estrusore con soffiatura. Fonte: materioteca


Alcuni metodi di formatura (segue)

Calandratura
Serve a produrre lastre e film per teloni industriali, rivestimenti e pavimentazioni sintetiche, tovagliati ecc. Il polimero, rammollito, viene fatto passare tra coppie di rulli ad assi paralleli, riscaldati e rotanti in senso inverso: la loro distanza, regolabile, determina lo spessore del foglio plastico.

Termoformatura
Consente di realizzare film plastici rigidi dotati di alveolature e cavità (es. blister per farmaci, imballaggi per alimenti, interni di elettrodomestici, componenti di autoveicoli ecc.). Può essere effettuata sotto vuoto e sotto pressione.
Nella termoformatura sotto vuoto il polimero viene fissato ad un supporto posto al di sopra dello stampo e riscaldato, mentre l’aria presente tra quest’ultimo ed il polimero stesso viene aspirata: il vuoto prodottosi fa sì che il film aderisca alla matrice, assumendone la forma.
Nella termoformatura sotto pressione il polimero è sottoposto ad una pressione sovrastante di 3-5 atmosfere, che lo costringe ad aderire allo stampo.

Rappresentazione schematica della calandratura. 
Fonte: materioteca

Rappresentazione schematica della calandratura. Fonte: materioteca

Rappresentazione della termoformatura sotto vuoto. 
Fonte: las.provincia.venezia

Rappresentazione della termoformatura sotto vuoto. Fonte: las.provincia.venezia


Rischi professionali

Nella lavorazione delle materie plastiche sono presenti rischi per la salute e per la sicurezza.

Rischi per la salute
Sono associati soprattutto allo sviluppo di sostanze pericolose durante la fase di formatura a caldo. Le alte temperature richieste possono comportare, infatti, la decomposizione termica del polimero e degli additivi utilizzati, con liberazione dei monomeri di base e di altri composti tossici.
Sono da considerare, inoltre, i prodotti utilizzati per le operazioni di pulizia/manutenzione degli impianti.

Variabili che incidono sul rischio

  • tipo di polimero;
  • tecnologia impiegata;
  • presenza di aspirazioni efficaci;
  • ricambi d’aria adeguati.

Rischi professionali (segue)

Esempi di sostanze che possono liberarsi con i fumi di stampaggio

  • monomeri:
    • dal PVC > cloruro di vinile;
    • dal polistirolo > stirene;
    • dalle resine fenoliche, melaminiche, ureiche > formaldeide;
    • dalle resine poliuretaniche > isocianati.
  • altri composti:
    • idrocarburi;
    • acido cloridrico;
    • aldeidi;
    • ammine alifatiche;
    • ftalati.
  • polveri

Effetti patologici che possono derivarne
- dermatiti irritative e allergiche;
- infiammazioni o allergie dell’apparato respiratorio;
- cancro e/o mutazioni.

Rischi professionali (segue)

Altri fattori di rischio per la salute

  • rumore, dovuto alla presenza di apparecchiature rumorose (ad es., compressori d’aria, trituratori per il recupero delle materie prime);
  • rischi di natura ergonomica: spostamenti manuali di carichi, posture incongrue, movimenti ripetitivi;
  • condizioni microclimatiche sfavorevoli.

Rischi per la sicurezza
Sono costituiti dal:

  • rischio infortunistico;
  • rischio di incendi ed esplosioni.

Rischi professionali (segue)

Rischio infortunistico
Può essere di tipo generico (dovuto, ad es., a movimentazione manuale di carichi, uso di carrelli elevatori ecc.), oppure specifico, in quanto legato al processo produttivo. Questo è determinato essenzialmente dal non corretto funzionamento degli impianti di stampaggio o dall’errore umano e consiste nella possibilità di:

  • schiacciamento e cesoiamento delle mani, nella fase di chiusura o apertura dello stampo (v. formatura ad iniezione);
  • lesioni degli arti superiori, dovuti a movimenti improvvisi di parti delle macchine durante le operazioni di controllo e di pulizia;
  • ustioni per contatto con superfici calde.

Rischio di incendi ed esplosioni
Deriva dalla presenza di:

  • materiali combustibili: plastiche, solventi, vernici, oli diatermici*;
  • possibili fonti di innesco: impianti elettrici;
  • sorgenti termiche localizzate: motori elettrici, estrusori, manufatti plastici caldi in uscita dalle macchine.

* Fluidi impiegati negli impianti di termoregolazione per lo stampaggio a caldo (possono essere utilizzati fino a T di 350°C).

Misure di Prevenzione

Misure di carattere generale

  • predisposizione di impianti di ventilazione generale e di aspirazione localizzata, con velocità di flusso sufficiente ad allontanare sostanze dannose per la salute, vapori infiammabili e residui di combustibili;
  • ottimizzazione delle condizioni microclimatiche;
  • adeguata informazione dei lavoratori sulla tossicità delle sostanze che possono liberarsi durante la lavorazione;
  • adeguata informazione, formazione e addestramento degli addetti sui comportamenti da tenere in tutte le fasi del ciclo di lavorazione;
  • corretto uso dei DPI.

Misure specifiche per la prevenzione incendi

  • adeguata struttura dei locali di lavoro e delle cabine di verniciatura;
  • uso di locali adeguati per lo stoccaggio di materiali infiammabili;
  • rimozione di rivestimenti infiammabili;
  • rimozione di rifiuti e scarti di materiali plastici;

Misure di Prevenzione (segue)

Misure specifiche per la prevenzione incendi (segue)

  • controllo della scadenza del Certificato Prevenzione Incendi, in caso di lavorazione o deposito di materiali plastici in quantità superiore a 50 quintali;
  • eliminazione di tutte le potenziali fonti di innesco;
  • uso di impianti elettrici conformi alle normative vigenti e del tipo antideflagrante;
  • uso di impianti di rivelazione incendio/fumo;
  • schermatura delle sorgenti di calore pericolose;
  • controllo dell’efficienza degli impianti di spegnimento;
  • in caso di presenza di impianti ad olio diatermico, adozione di misure adeguate, quali:
    • controllo e monitoraggio delle caratteristiche fisiche dell’olio;
    • localizzazione del riscaldatore all’interno di una struttura in grado di resistere al fuoco almeno per 60 minuti;
    • blocco, in caso di aumento anomalo della temperatura, delle pompe di mandata dell’olio;
    • isolamento dell’impianto a monte e a valle dei punti di possibile perdita, mediante valvole preferibilmente ad azionamento automatico;
    • predisposizione di pavimenti provvisti di cordoli di contenimento.
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