I materiali

Il legno

Prima di parlare del legno occorre parlare delle piante, organismi pluricellulari (formati da moltissime cellule), eucarioti (cellula evoluta con DNA al suo interno), autotrofi ( autosufficienti)

Le piante si possono classificare in:

- Alghe: Sono le piante più antiche, vivono in ambiente acquatico, sia acqua dolce che salata, non hanno generalmente radici, fusto e foglie distinte .

 A  seconda del pigmento che possiedono le alghe si possono distinguere in: Alghe rosse,alghe brune e alghe verdi.

- Briofite: sono le piante terrestri più semplici, sono ancora in parte legate all'ambiente acquatico, e si riproducono da sole attraverso la produzione di  spore (cellule  della riproduzione)  che vengono disseminate attraverso l'acqua. Le briofite non hanno un vero e proprio sistema vascolare con un sistema conduttore, ma assorbono l'acqua per imbibizione, (come delle spugne).

Le briofite non hanno radici fusto e foglie distinte ma possiedono una parte aerea chiamata fusticino e una parte sotterranea chiamata rizoide. Esempi di di briofite sono i muschi.

- Pteridofite sono le piante più semplici dotate di radici, fusto e foglie, ma sono ancora legate all'acqua per la riproduzione, che avviene attraverso le spore. Tra le pteridofite abbiamo gli equiseti e le felci.

- Spermatofite: Piante evolute e dotate di seme, non più dipendenti dall'acqua per la riproduzione. In queste piante infatti la riproduzione non avviene più per mezzo delle spore ma attraverso la produzione del seme. Le Spermatofite a loro volta si distinguono in 

   1)  Gimnosperme, ossia piante a seme nudo, esse non hanno il fiore e il seme si sviluppa dentro una struttura chiamata pigna. Il gruppo di gimnosperme più grande è quello delle conifere, come pino, abete, cipresso, ecc.. In queste piante le foglie sono aghiformi.

   2)  Angiosperme, ossia piante con seme protetto dal frutto. Le angiosperme si possono suddividere in monocotiledoni ( seme con unico cotiledone, come il mais) e dicotiledoni,( seme con due cotiledoni come i  legumi, 

Il legno è un materiale costituito da fibre di cellulosa (zucchero polisaccaride di cui è composta la parete cellulare) e lignina ( sostanza incrostante che ricopre la parete cellulare); si ricava dai fusti delle piante arboree e dagli arbusti. Il legno è stato tra i primi materiali ad essere utilizzato dall'uomo e ancora oggi, grazie alle sue caratteristiche, come: versatilità, economicità, lavorabilità, reperibilità, ecosostenibilità..., rimane uno dei materiali più diffusi.
il legno prima di essere utilizzato deve essere sottoposto ud un lungo processo di lavorazione:
- taglio
- sramatura, 
- scortecciamento,
- trasposrto
-  lavaggio
- essiccazione



La deforestazione

L'abbattimento di indiscriminato di alberi e foreste (deforestazione)  determina l'insorgenza, purtroppo in crescita, di gravi problemi all'ambiente, che mettono  a rischio i  delicati equilibri presenti nel nostro ecosistema. 

La carta

La carta è un materiale formato da milioni di fibre di cellulosa. Per la sua versatilità si presta a molteplici usi: supporto su cui scrivere e  stampare, per imballaggi, per prodotti igienico sanitari, banconote, ecc..

 Da sempre l'uomo ha avuto il bisogno di comunicare, i primi messaggi venivano infatti incisi su rocce, argilla, ossa. Col tempo però vari popoli inventarono altri supporti più agevoli su cui tramandare la scrittura. Tra questi, gli antichi egiziani, che  producevano dei sottili fogli con il papiro, una pianta acquatica che cresceva lungo il Nilo;  in  medio oriente i rotoli di pergamena, che consistevano in pelli di animali( ovini e bovini) conciate e lisciate. 

L'invenzione della carta si deve ai cinesi e risale a circa 2000 anni fa. Ottenuta sminuzzando e impastando materiale vegetale e vecchi stracci.

Il papiro

 Prima che in Cina nascesse la carta, e mentre in 

Mesopotamia si scriveva ancora su tavolette d'argilla, gli egizi trovarono il modo di ricavare dal fusto di una pianta acquatica molto comune nel Delta del Nilo un supporto leggero, chiaro e pieghevole che avrebbe rivoluzionato il modo di scrivere. Le strisce strappate dal fusto triangolare della pianta (nella foto) venivano affiancate, pressate, essiccate, con un processo che gli egizi tennero a lungo segreto per avere l'esclusiva commerciale nella distribuzione di questa merce. I fogli accostati e incollati con acqua e farina, potevano poi dar vita a lunghi rotoli. I più  antichi papiri mai ritrovati risalgono al III millennio a.C.

     

Ciclo di vita dei materiali

Solitamente le materie prime  prima di essere utilizzate devono essere trasformate. Esse subiscono delle trasformazioni e diventano “materiali  semilavorati”. (es. tavola di legno, gomitolo di lana)

I materiali semilavorati subiscono altre trasformazioni e lavorazioni per diventare “prodotti finiti”. (es.mobile in legno, maglione di lana)
Il prodotto finito viene utilizzato dall’uomo e dopo un certo periodo, che può essere breve (ad esempio un quotidiano) o lungo (ad es. un'automobile), esaurisce il suo ciclo di vita e diviene un “rifiuto”. E' importante, al fine di limitare i danni all'ambiente riciclare i materiali.

PRINCIPALI MATERIALI UTILIZZATI DALL'UOMO

I principali materiali utilizzati dall'uomo  sono:

Minerali e metalli

Legno

Carta

Fibre Tessili

Vetro

Plastica

I minerali

Si definiscono minerali quei corpi  a struttura cristallina (formate cioè da un insieme di particelle disposte in modo regolare, secondo determinati reticoli ), solitamente solidi che si trovano nella litosfera (la parte più esterna della della Terra detta crosta terrestre). I minerali si  trovano nelle rocce, che sono miscugli di minerali e altre sostanze non cristalline, e quelli conosciuti dall'uomo sono oltre cinquemila.

I minerali possono essere classificati in:

Minerali metallici, da cui si estraggono i metalli

Minerali da costruzione, da cui si estraggono materiali per uso edilizio

Minerali per industria energetica, da cui si estraggono combustibili fossili.

I minerali sono delle risorse non rinnovabili, pertanto l'attività di estrazione delle industrie minerarie porta ad un costante ed irreversibile processo di  impoverimento di tali risorse, con gravi ripercussioni anche sotto il profilo ambientale, poichè le attività di estrazione mineraria ed i processi successivi di lavorazione dei minerali sono altamente inquinanti. Per questi motivi  è di fondamentale importanza il riciclo dei materiali.

La materia: Atomi  ed  elementi chimici

Ogni cosa che ci circonda è fatta di materia, ma di cosa è fatta la materia? La materia è fatta di atomi.

L'atomo rappresenta l'unità elementare che conserva le caratteristiche fisico chimiche della materia.

L'atomo è composto da particelle subatomiche: protoni (con carica positiva), neutroni (privi di carica) ed elettroni (con carica negativa). Protoni e neutroni compongono il nucleo e gli  elettroni orbitano attorno. 

In base alla natura della materia possiamo avere

- Materia organica ( quella di cui sono composti gli esseri viventi)

- Materia inorganica ( per esseri non viventi)

- Materia artificiale e sintetica (se creata dall'uomo).

In natura le tipologie di atomi sono circa un centinaio e prendono il nome di  elementi chimici, 

Gli elementi chimici vengono  rappresentati dagli scienziati nella tavola periodica,  in base alle loro caratteristiche si classificano in: 

- Metalli (oro, argento, magnesio, zinco, alluminio, piombo, tungsteno, molibdeno, titanio)

-  Non metalli (idrogeno, carbonio, azoto, fosforo, ossigeno, zolfo, selenio, fluoro, cloro, bromo, iodio)

- Semimetalli o semiconduttori (silicio, germanio) 

- Gas nobili, (elio, argon, cripto, xeno, radon)

Unendosi tra di loro attraverso dei legami chimici gli elementi formano tutte le sostanze presenti in natura.

I metalli

 I metalli, sono un gruppo di elementi chimici con determinate caratteristiche: sono generalmente resistenti e brillanti, e soprattutto sono buoni conduttori di calore ed elettricità, temperatura ambiente sono solidi, (ad esclusione del mercurio). Alcuni metalli, come il sodio, sono estremamente reattivi, cioè tendono a reagire con altri elementi per formare composti. Altri, come l’oro, non lo sono quasi per niente.

 La metallurgia

L'insieme delle tecnologie utilizzate per estrarre i metalli dai loro minerali, combinarli fra loro e lavorarli in modo da far loro acquistare determinate proprietà e forme prende il nome di metallurgia. La metallurgia è  nata nella preistoria ed  ha accompagnato l'evoluzione della civiltà dell'uomo. L'importanza dei materiali metallici è tale che lo sviluppo economico e sociale dell'umanità è stato condizionato dai progressi raggiunti nella produzione e nell'elaborazione dei metalli al punto da caratterizzare le varie epoche storiche.  I primi metalli a essere utilizzati furono quelli che si trovano allo stato nativo, quali il rame, l'oro e l'argento, che, possedendo mediocri proprietà meccaniche e in particolare bassa durezza, ebbero prevalente applicazione per oggetti ornamentali. Ma l'origine della metallurgia vera e propria si fa solitamente risalire alla scoperta (attorno al 3500 a. C.) del bronzo, lega di rame e stagno, che abbina a una facile fusibilità un'elevata durezza. Con ogni probabilità i primi bronzi furono prodotti accidentalmente. La metallurgia, dall'Età del Bronzo, assunse sempre maggiore importanza dal punto di vista sia bellico sia commerciale, come dimostra l'elevato e vario numero di oggetti a noi pervenuti. Con la successiva Età del Ferro, sviluppatasi nel I millennio a. C., si ebbe un nuovo incremento delle attività metallurgiche dovuto soprattutto alle migliori caratteristiche meccaniche delle sue leghe rispetto a quelle del bronzo. 

Altri metalli

Rame

l rame, (simbolo chimico Cu) è un elemento relativamente scarso dato che ne costituisce appena lo 0,01%, ma si rinviene per la maggior parte concentrato in giacimenti relativamente ricchi, ciò che ne facilita l'estrazione. L'estrazione del rame dai suoi minerali è  complicata e presenta caratteristiche diverse secondo la natura del minerale di partenza.  Dal punto di vista chimico è relativamente inerte, gli agenti atmosferici lo possono però lentamente attaccare e trasformare nel cosiddetto verderame. Tra i metalli non ferrosi più usati nel mondo, il rame viene al secondo posto dopo 'alluminio. Di tutto il rame impiegato nel mondo solo il 60% proviene dalle miniere; il restante 40% è ricavato dal riciclo dei rottami.

Alluminio

L'alluminio,( simbolo chimico Al) è un metallo dal caratteristico colore bianco argenteo, molto leggero. L'alluminio presenta una conducibilità elettrica assai elevata, anche se inferiore a quella del rame, vista  la sua leggerezza (il suo peso specifico è meno di 1/3 di quello del rame), i conduttori elettrici di alluminio presentano, rispetto al peso, una conducibilità elettrica circa doppia di quella del rame e ciò ne ha consentito l'impiego anche nella costruzione di elettrodotti. Il minerale più importante dal quale si ricava il metallo è la bauxite.  L'alluminio è apparso alla ribalta metallurgica solo all'inizio del secolo scorso, nonostante alcuni suoi composti, come l'allume, fossero noti già in epoche più remote. Per migliorare le caratteristiche meccaniche del metallo puro e per non comprometterne alcune proprietà peculiari, come la resistenza alla corrosione e la conducibilità elettrica, vengono effettuate aggiunte dosate di altri elementi, pervenendo così a un elevatissimo numero di leghe atte a soddisfare le molteplici esigenze della tecnica. I principali elementi che vengono aggiunti sono il rame (Cu), il silicio (Si), il magnesio (Mg), lo zinco (Zn) e il manganese (Mn); in minor quantità e al fine di soddisfare particolari esigenze metallurgiche o tecnologiche vengono introdotti altri metalli come il titanio (Ti), il nichel (Ni), il cromo (Cr), il ferro (Fe), lo stagno (Sn)

   Riassunto ghisa e acciaio👀👈

Le Fibre tessili

Le fibre tessili sono l'insieme di prodotti fibrosi, di diversa natura, che  per la loro struttura, lunghezza, resistenza ed elasticità, hanno la proprietà di unirsi, attraverso la filatura  in fili sottili, tenaci e flessibili che vengono utilizzati nell'industria tessile per la fabbricazione di filati, i quali, a loro volta, mediante lavorazioni (tessitura) vengono trasformati in tessuti 

Classificazione delle fibre tessili

Caratteristiche o proprietà delle fibre tessili.

Molto numerose sono le varietà di fibre tessili prodotte dall'uomo, ognuna delle quali presenta caratteristiche particolari.  Le proprietà principali di cui si tiene conto nella scelta di una fibra sono:

Proprietà fisico chimiche: 

- densità: corrisponde al peso specifico,

- igroscopicità: capacità di assorbire un liquido,

- finezza: spessore medio della fibra  espresso  in micrometri (1 micrometro corrisponde ad un       milionesimo di metro)

- resistenza alle sostanze chimiche: capacità di una fibra di resistere ad acidi e muffe

- lunghezza della fibra.

- capacità di condurre il calore

Proprietà meccaniche: 

- resistenza all'allungamento,

- resistenza alla rottura,

- resistenza al calore, 

Proprietà tecnologiche: 

- lavorabilità,

- attitudine alla tintura

Il cotone

Il cotone è un arbusto i cui frutti, (capsule)  quando maturano si aprono, facendo intravedere  i semi avvolti da una morbida bambagia di pura cellulosa. 

Il cotone è una pianta conosciuta e coltivata da millenni.

La coltivazione  del cotone nella storia è sempre stata in crescita, ma negli ultimi decenni, con l'introduzione di fibre sintetiche, a basso costo e di facile produzione,  la richiesta e quindi la produzione di questa fibra è diminuita.

Il cotone è una fibra fresca, resistente e come tutte le fibre di origine vegetale, è un buon conduttore termico. 

fase di produzione 

- raccolta del frutto

- sgranatura( separazione del fiocco dal seme)

- pulitura

- filatura

- tessitura

Il lino

Il lino è una fibra tessile conosciuta e coltivata da migliaia di anni, si ottiene dal fusto di piante erbacee del genere linum. Cresce bene nei climi temperati e il fusto può arrivare ad una lunghezza di oltre 60 cm. 

Fase di produzione del lino

- raccolta in covoni es essiccazione delle piante

- macerazione in acqua

- gramolatura ( rottura dello stelo)

- pettinatura (disposizione parallela delle fibre)

- filatura

- tessitura

La lana

La lana è una fibra tessile naturale di origine animale che si ottiene dal vello di  ovini, camelidi, conigli , ecc...

La lana ha delle peculiari  caratteristiche che  la rendono una delle fibre più importanti ed apprezzate al mondo. La lana è una delle fibre più antiche, prodotta dall'uomo già diverse migliaia di anni fa,  purtroppo però negli ultimi decenni, l'introduzione di fibre sintetiche  a basso costo, hanno determinato una pesante crisi nel settore.

Produzione della lana

- tosatura

- cernita e lavaggio
- asciugatura
- cardatura ( per districare ed eliminare impurità)
- pettinatura (per disporre le fibre in parallelo)
- filatura
- torcitura
- tessitura

La seta 

La seta è una fibra tessile di origine animale ottenuta dal bozzolo di bachi da seta,  (specie Bombyx mori), lepidotteri che come è noto,  prima di passare alla fase adulta, attraverso delle ghiandole secernono una sostanza filamentosa proteica in cui proteggersi (bozzolo). La seta è una fibra tessile  utilizzata per la confezione di capi di abbigliamento pregiati (cravatte, abiti da sposa ecc)

Produzione della seta

- allevamento dei bachi da seta
- trattamento con il calore dei bozzoli integri (stufatura)
 -immersione in acqua
- dipanatura del bozzolo
- sgommatura in acqua saponata( per eliminare sericina e impurità residue)
- unione di più fili
- tessitura
  

Le fibre tessili artificiali

Si definiscono fibre artificiali le fibre ottenute da materiali naturali trattati chimicamente. 

La fibra artificiale più comune è la viscosa o rayon ottenuta partendo dalla cellulosa.

Le fibre tessili sintetiche

Le fibre tessili sintetiche sono quelle ricavate da un materiale di partenza non naturale, ma prodotto artificialmente dall'uomo.

La fibra sintetica più antica e comune è il nylon, ottenuta dagli scarti di lavorazione del petrolio.

Le etichette dei tessuti

      Le etichette  contengono dei pittogrammi  che devono indicare, per obbligo di legge,  come trattare adeguatamente capo. Rappresentano una sorta di carta d'identità del prodotto, in quanto danno informazioni sulle modalità di trattamento, sulla composizione e sulla provenienza . Sono fondamentali per assicurarsi che ogni pezzo venga trattato accuratamente durante lavaggio, asciugatura e stiratura, in modo da prolungarne la vita utile. Le etichette sono intese per essere piuttosto dirette, ma non sempre sono chiare, quindi è utile avere un punto di riferimento per capire cosa dicono.

Vediamo cosa significano i simboli riportati e come si associano ai relativi programmi di lavaggio di asciugatura e stiratura.

• Bacinella: lavaggio con acqua
• Cerchio: lavaggio a secco
• Triangolo: candeggio
• Quadrato: asciugatura
• Ferro da stiro: stiratura

Simboli delle etichette per il lavaggio

I capi possono essere lavati a mano o in lavatrice. I simboli che riguardano il lavaggio sono rappresentati da una bacinella con l'acqua.
La X sul simbolo indica che il capo non può essere lavato in acqua, ma deve essere pulito solo a secco.



Il simbolo della mano nella bacinella indica che il tessuto deve essere lavato esclusivamente a mano e poi essere strizzato delicatamente ed asciugato normalmente.

La linea sotto la bacinella indica che il capo può essere lavato in lavatrice ma solo a velocità ridotta con programmi delicati e con risciacquo a temperatura decrescente e con centrifuga corta.

La presenza di un numero nella bacinella indica la temperatura massima al quale il capo può essere lavato in lavatrice e, se è accompagnato da una linea sotto la bacinella, vuol dire che deve essere usata la centrifuga corta.
La temperatura massima di 30° è indicata per colori delicati; quella di 40° per magliette e biancheria con l'elastico; quella di 50° per magliette colorate più resistenti e lenzuola colorate; quella di 60° per lenzuola colorate più resistenti; quella di 90° per lenzuola bianche.

Il simbolo che indica il lavaggio a secco è costituito da un cerchio con all'interno una lettera. che indica il tipo di solvente che può essere usato, 

Il simbolo che indica la possibilità di poter usare la candeggina è un triangolo. Se sul triangolo è posta una croce, vuol dire che non si può candeggiare.

Simboli delle etichette per l'asciugatura

Il simbolo sulle etichette che riguarda l'asciugatura con l'asciugatrice è rappresentato da un cerchio all'interno di un quadrato.
Il simbolo semplice, indica che il capo si può asciugare in asciugatrice. Se c'è un punto nel mezzo, l'asciugatura va fatta a bassa temperatura; due puntini indicano l'asciugatura normale.
La croce sul simbolo indica che non è possibile effettuare l'asciugatura in asciugatrice.

Altri simboli relativi all'asciugatura al naturale sono costituiti da un quadrato con all'interno dei segni.
I segni verticali, indicano che va fatta un'asciugatura all'aria aperta e stirato subito dopo, il simbolo della gruccia indica che il capo va posto ad asciugare su questa, il trattino orizzontale, indica di stendere il capo su una superficie piana, ad esempio quella dello stendino.

Simboli delle etichette per la stiratura

Il simbolo utilizzato per la stiratura è rappresentato dal disegno schematico di un ferro da stiro.
All'interno possono essere presenti uno o più puntini che segnalano la temperatura alla quale può essere usato il ferro: un puntino è per la temperatura bassa (massimo 110°), due puntini per la temperatura media (massimo 150°), tre puntini per la temperatura alta (massimo 200°).

La prima temperatura è indicata per acrilico, nylon e acetato; la seconda per poliestere e lana; la terza per cotone e lino.

Anche in questo caso la croce sul simbolo indica che l'operazione non si può effettuare, o al massimo si può stirare molto delicatamente e al rovescio.

                            

                    

La plastica

    

Il vetro

Il vetro è un materiale molto usato e anche se oggi viene spesso sostituito da altri materiali, come plastica, alluminio per certe applicazioni è insostituibile, basta pensare alle fibre ottiche, che trasmettono la luce anche se sono incurvate e trovano applicazione nel campo della telematica, della medicina e chirurgia o alle lenti fotocromatiche (che diventano più scure se aumenta la luce) etc.  Inoltre il vetro è riciclabile al 100%. 

Proprietà fisco chimiche 

 Trasparente, resistente agli agenti atmosferici,  impermeabile, igienico, facilmente pulibile, Elettricamente isolante, inerte, resistente alle sostanze chimiche e agli acidi 

Proprietà meccaniche

Abbastanza resistente, Molto duro ma anche molto fragile, poco elastico 

Proprietà tecnologiche

 Non è fusibile, infatti rimane molto pastoso, abbastanza malleabile e duttile (ma i fili si spezzano facilmente),s i può lavorare per soffiatura (Murano), per stampaggio etc.

LE SOSTANZE PER FABBRICARE IL VETRO 

 SABBIA SILICEA    (silice) per il 70 – 75 %. Essa fonde a circa 1700°C. 

FONDENTI  sono sali di sodio o di potassio (carbonati) che hanno il compito di abbassare             la temperatura di fusione della silice a circa 1500°C 

STABILIZZANTI    sono ossidi di calcio, di alluminio, di zinco, di magnesio etc.  Impediscono la   devetrificazione e conferiscono al vetro resistenza, trasparenza, lucentezza. 

ALTRI ADDITIVI E COLORANTI per avere vetri con caratteristiche particolari. Gli ossidi          metallici   colorano il vetro: ossido di ferro  per il verde, zolfo per il giallo             cobalto per l’azzurro, rame per rosso, cromo per arancio etc. 

ROTTAMI DI VETRO   oggi sempre più importanti. 

PRINCIPALI TIPI DI VETRO 

Vetro comune usato per finestre, specchi, bicchieri,bottiglie etc. E’ incolore o colorato(verde,bruno). 

Vetro potassico (cristallo di Boemia) incolore, brillante, più duro del vetro comune.Usato per oggetti e servizi di pregio.

 Cristallo al piombo è il vetro di maggior pregio.Contiene fino al 35% di piombo. Molto brillante e trasparente. Usato per oggetti artistici, vasi e servizi di gran pregio.

Vetro pyrex resistente al calore,usato per cucinare e per oblò di forni, lavatrici, stufe etc.

Vetro d’ottica vetro speciale, particolarmente trasparente e limpido, totale mancanza di difetti.Contiene piombo e bario.La lavorazione per ottenerlo è lunga e accurata.Usato per occhiali, binocoli,strumenti ottici etc. 

Vetro di sicurezza (cristallo stratificato) formato da due lastre di vetro comune fra le quali viene inserito un foglio di resina sintetica trasparente: in caso di rottura i pezzetti di vetro rimangono uniti
e non creano pericolo. Usato per i parabrezza delle auto e come vetro antiproiettile.

Specchi si parte da lastre di vetro comune senza difetti su cui si fa depositare uno strato sottile di argento (specchi pregiati) o di stagno e alluminio per gli specchi comuni o di piombo per gli specchi scuri. Gli strati metallici riflettenti vengono poi protetti da una vernice particolare.

Vetri retinati sono vetri nei quali è incorporata una rete metallica a maglia quadrata che ha il compito di trattenere i frammenti in caso di rottura.

Vetro infrangibile è un vetro sottoposto a tempra, cioè riscaldato e poi raffreddato bruscamente sulle due facce. Diventa molto duro ma anche molto fragile, però in caso di rottura si rompe in pezzi piccolissimi anziché in schegge taglienti e pericolose. Usato per vetrate, vetrine etc