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Clelia Borghino - Luigi Salerno - Lidia Xodo

TECNOLOGIAoggi

BBvolume

AREE TECNOLOGICHE 1B

TECNOLOGIAClelia Borghino - Luigi Salerno - Lidia Xodo

oggi

materiali e processi produttivi

alimentazione

abitare il territorio

comunicazione

BBvolume

AREE TECNOLOGICHE 1

2

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8 7 6 5

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TECNOLOGIAoggi vol. B

3

L’idea di fondo, che ci ha guidato nella elaborazione del testo TecnologiaOggi, è rappresentata dalla convinzione che nonostante la riduzione dell’o-rario questa disciplina possa mantenere una propria peculiarità di saperi edi saper fare indispensabile alla formazione dello studente, nel contesto del-l’attuale assetto della scuola italiana.

Tenuto conto delle Indicazioni nazionali per i Piani di studio personaliz-zati nella scuola secondaria di I° grado”, compresa la riduzione d’orario, latrattazione dei contenuti è necessariamente semplificata, senza che questoabbia fatto venir meno il rigore concettuale ed espositivo. I nuclei fonda-mentali della Tecnologia sono tutti presenti con efficacia didattica, cosìcome il linguaggio tipico, il disegno, consentendo come sempre, al docen-te di scegliere opportunamente i percorsi coerenti con le caratteristichedella classe e del contesto in cui opera.

Il testo guarda con attenzione alla soggettività degli studenti ai qualisi rivolge direttamente ed è costruito in modo da renderli protagonisti di unreale percorso di apprendimento a partire dall’acquisizione di un metodo dilavoro per raggiungere capacità di interpretazione critica della realtà tec-nologica.

Il Corso è anche un valido strumento, disciplinare e transdisciplinare, perfar acquisire competenze nell’ambito della dimensione della ConvivenzaCivile, riferite in modo particolare all’Educazione Ambientale, all’EducazioneStradale, all’Educazione Alimentare e all’Educazione alla Cittadinanza.“Promuovere la cultura della convivenza civile” è un obiettivo generale for-mativo, proposto nella Nuova Riforma, al cui perseguimento devono con-correre tutti i docenti, mettendo in campo i contenuti e le metodologiepeculiari della loro disciplina.

La caratteristica modulare, e quindi ad uso flessibile degli argomenti,permette di estendere l’uso del testo nei progetti che le scuole devono pro-porre alle famiglie nell’ambito delle attività opzionali.

I numerosi spunti di carattere interdisciplinare facilitano l’insegnante asviluppare percorsi che facilmente intersecano altre discipline con partico-lare riferimento a scienze e a matematica.

Alla fine di ciascun modulo sono segnalate attività utili per la costru-zione del Portfolio. Queste proposte insieme agli argomenti, gli approfon-dimenti e le attività di laboratorio contenuti nel testo, possono stimolarela produzione da parte degli allievi di elaborati significativi che testimoni-no particolari attitudini nei confronti dei temi trattati e/o particolari com-petenze e sensibilità nei confronti di problematiche sociali-ambientali fon-damentali per la cultura della Convivenza Civile.

Presentazione

VOLUME ASezione A

Disegno e progettazioneSezione B

Il disegno geometrico e i suoi strumenti

Sezione CForme e strutture

Sezione DLa rappresentazione

degli oggettiSezione E

Grafica e comunicazione

VOLUME BModulo 1Materiali e

processi produttiviModulo 2

AlimentazioneModulo 3

Abitare il territorioModulo 4

Comunicazione

VOLUME CModulo 1

I settori della produzione e il LavoroModulo 2ElettricitàModulo 3Energia

4

La struttura delle unità didattiche

?

S

SF

LE DOMANDE INIZIALIOgni unità didattica viene introdotta da imma-gini e da alcune domande che anticipano icontenuti più importanti dell’unità stessa eche hanno l’obiettivo di coinvolgere immedia-tamente gli studenti nell’argomento.

GLI OBIETTIVINella pagina di apertura vengono indicati gliobiettivi così suddivisi:SAPERE: conoscenze SAPER FARE: abilità e comportamenti

I CAPITOLIIl testo di ciascuna unità è suddiviso in capi-toli. I concetti e le definizioni più rilevanti,sono evidenziati con l’uso del neretto. Ognicapitolo costituisce una breve “tappa” delpercorso di studio che può essere assimilatameglio utilizzando la rubrica Sapere e Saperfare.

LA RUBRICA SAPERE E SAPER FAREQuesta rubrica contiene domande, proposte disemplici attività o ricerche che aiutano a sin-tetizzare i concetti importanti del testo, astimolare approfondimenti e brevi attività diricerca.

LE SCHEDEAccanto al testo essenziale dell’Unità sonostati inseriti, con caratteri più piccoli e all’in-terno di un filetto azzurro, testi che amplia-no il contenuto e che consentono un appro-fondimento del tema trattato. Si possono sce-gliere le schede in relazione al percorso pro-gettato e ai fini dell’individualizzazione del-l’insegnamento.

IMMAGINI, SCHEMI E TABELLEFondamentale è da ritenersi l’impianto grafi-co, complementare al testo stesso, che facili-ta l’apprendimento e la memorizzazione deicontenuti attraverso disegni esplicativi, sche-mi che evidenziano la relazione tra i concet-ti, tabelle che forniscono e confrontano dati,immagini fotografiche.

EDUCAZIONE AMBIENTALEQuesto spazio evidenzia l’impatto ambientalepresente nei processi produttivi, le più impor-tanti emergenze ambientali e le problemati-che relative al rapporto Nord e Sud delmondo. Concetti e conoscenze che contribui-scono anche alla realizzazione dell’obiettivo“Promuovere la cultura della convivenza civi-le inserito nella nuova legge di riforma degliordinamenti scolastici e comune a tutte lediscipline.

COLLEGHIAMO I CONCETTILa mappa, posta alla fine della parteespositiva, ha lo scopo di visualizzaregraficamente il percorso di conoscen-za e la relazione tra i concetti. Glialunni, chiamati a un ruolo attivo,dovranno completare la mappa inse-rendo alcune parole negli spazi vuoti.

LAVORIAMO INSIEME Sono esperienze operative che aiuta-no gli alunni ad interagire in modocostruttivo e pratico con la tecnolo-gia, attraverso:– elaborazione e analisi di dati– prove sperimentali sui materiali– analisi di semplici meccanismi

S

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L avoriamoinsieme

APPARATO DIDATTICO DI SUPPORTO

PortfolioAlla fine di ciascun modulo vengonoriportate attività che l’alunno può svol-gere individualmente o in gruppo perprodurre elaborati significativi chetestimonino particolari competenzedisciplinari e interdisciplinari. Ogni studenteè protagonista consapevole del proprio lavo-ro se sa riflettere sul proprio processo diapprendimento, in quest’ottica è stata intro-dotta nelle schede portfolio una sezione dedi-cata alla autovalutazione.

LaboratorioRaccoglie, alla fine del volume, una serie diattività ed esperienze operative finalizzate inmodo particolare alla costruzione di oggettid’uso. Le attività di laboratorio sono fonda-mentali per la progettazione di percorsi fina-lizzati a promuovere le capacità operative,anche manuali, le capacità organizzative el’attitudine al lavoro di gruppo degli studenti.Le proposte non richiedono necessariamenteil laboratorio e particolari attrezzature e pos-sono essere realizzate anche in classe conmezzi semplici e materiali facilmente reperi-bili.

Glossario e sitografiaIl glossario raccoglie, opportunamente spie-gati, i termini e i concetti più significativipresenti nel testo. Un elenco di indirizziInternet chiude il volume.

pp

L

5

modulo 1MATERIALI E PROCESSI

PRODUTTIVIU.D. 1. Risorse e materialiLE RISORSE DEL PIANETA TERRA................13

Rifiuti e riciclaggio ............................14Lo sviluppo sostenibile ............................15

MATERIE PRIME, SEMILAVORATI E PRODOTTI FINITI ..................................15

I materiali più importanti ....................16

LE PROPRIETÀ DEI MATERIALI ..................16Colleghiamo i concetti......................................18

Lavoriamo insieme• Dalla risorsa naturale al prodotto finito ..........19• Due modi di concepire il problema rifiuti..........19

U.D. 2. La cartaLA MATERIA PRIMA ..................................21

CICLO DI PRODUZIONE DELLA CARTA ........211° settore - Preparazione delle paste ................212° settore - Fabbricazione della carta ..............22I più comuni tipi di carta ........................23La carta e l’ambiente: recupero e riciclaggio..24

Colleghiamo i concetti......................................24Lavoriamo insieme• Sperimenta alcune proprietà della carta ..........25

U.D. 3. Il legnoLA MATERIA PRIMA ..................................28

CICLO DI PRODUZIONE DEL LEGNO ............29Proprietà del legno ............................30I principali tipi di legno ..........................31

I MATERIALI DERIVATI DAL LEGNO ............32

LA LAVORAZIONE DEL LEGNO ....................33Gli utensili per lavorare il legno ................33Il legno e l’ambiente..............................34

Colleghiamo i concetti......................................34Lavoriamo insieme• Raccogli e analizza i derivati del legno ............35

U.D. 4. Le fibre tessili e le pelliLE FIBRE NATURALI ................................37

Il cotone ............................................37Il lino ................................................38La lana ..............................................38Altre fibre vegetali ................................38La seta ..............................................39Le lane pregiate ....................................39

LE FIBRE ARTIFICIALI E SINTETICHE ..........40Il rayon ..............................................40La fibra di vetro ....................................40Il nylon ..............................................41

FILATURA E TESSITURA ............................42Le armature ........................................43I tessuti del futuro ............................43La manutenzione dei capi di abbigliamento ..44L’etichetta ecologica europea ecolabel ........44

LE PELLI ................................................45Ciclo di lavorazione delle pelli ..............45

Colleghiamo i concetti......................................46Lavoriamo insieme• Realizza i modelli di alcune armature ............47• Analizza le etichette dei capi di abbigliamento ..47• Valuta alcune proprietà delle fibre tessili..........48

U.D. 5. I metalliMETALLI E LEGHE ....................................50

CICLO DI PRODUZIONE DEL FERRO, DELLA GHISA E DELL’ACCIAIO ..52

La ghisa ..............................................52L’acciaio ..............................................52L’altoforno ..........................................53

ALLUMINIO ............................................54Altri metalli ........................................55

LA LAVORAZIONE DEI METALLI ..................56I metalli e l’ambiente ............................57

Colleghiamo i concetti......................................58Lavoriamo insieme• Sperimenta alcune proprietà dei metalli ..........59• Calcola la durata delle risorse e delle riserve

di alcuni materiali ..................................60• Calcola i risparmi energetici ottenuti

ottenuti riciclando un Kg di metallo ..............60

INDICE

6

U.D. 6. La ceramicaLA MATERIA PRIMA ..................................62

CICLO DI PRODUZIONE E LAVORAZIONE......63I diversi prodotti ceramici ........................65

Colleghiamo i concetti......................................65Lavoriamo insieme• Sperimenta alcune tecniche di foggiatura ........66

U.D. 7. Il vetroLA MATERIA PRIMA ..................................68

PRODUZIONE E LAVORAZIONE DEL VETRO ..69Sistemi di lavorazione del vetro ................70I tipi di vetro ......................................70Riutilizzo e riciclo del vetro ....................71

Colleghiamo i concetti......................................71

U.D. 8. Le materie plasticheCICLO DI PRODUZIONE DELLE MATERIE PLASTICHE ......................73

Sistemi di lavorazione ............................74Una resina naturale: il caucciù ..................75Le principali materie plastiche ..................76Due grandi gruppi: termoplastiche e termoindurenti ................................77

NUOVI MATERIALI COMPOSITI ..................77Le materie plastiche e l’ambiente ..............78

Colleghiamo i concetti......................................79Lavoriamo insieme• Classifica le materie plastiche in termoindurenti

e termoplastiche verificandone la reazione

al calore..............................................80• Verifica che anche il polistirolo espanso

è un materiale termoplastico ......................80

PORTFOLIO ....................................81

modulo 2ALIMENTAZIONE

U.D. 1. Educazione alimentareGLI ALIMENTI E LA LORO FUNZIONE ..........85

Glucidi o carboidrati ................................85Proteine ..............................................86Lipidi o grassi........................................86Vitamine ............................................86

Sali minerali ........................................87Acqua ................................................87Il valore calorico degli alimenti ............88Mangiare in modo equilibrato ..............88Le raccomandazioni dell’Istituto Nazionale

della Nutrizione ....................................89Paesi poveri e paesi ricchi ......................91Le etichette dei prodotti alimentari ............92

Colleghiamo i concetti......................................93Lavoriamo insieme• Analizza la presenza dei principi nutritivi

attraverso alcune etichette ........................94• Calcola il valore nutritivo di un alimento

e di un pasto ........................................95• Analizza un’etichetta alimentare ..................96

U.D. 2. Gli alimenti e l’industria di trasformazione

TECNOLOGIE PER LA TRASFORMAZIONEDEGLI ALIMENTI ......................................98

I cereali ............................................98La produzione del pane - La produzione

della pasta ..........................................99Biotecnologie ....................................100Il latte ............................................101I derivati del latte ..............................103La carne ..........................................104Le uova ..........................................105Il pesce ..........................................105Classificazione dei prodotti ittici ..............106L’acquacoltura......................................106Gli oli e i grassi vegetali....................107L’olio di oliva ......................................107Altri grassi vegetali ..............................108Le bevande ......................................108L’acqua ............................................108Altre bevande ....................................110Gli ortaggi e la frutta ........................111I prodotti biologici ..............................111Produzione di ortaggi e frutta ....................112

Colleghiamo i concetti ....................................112Lavoriamo insieme• Confronta il contenuto di alcune

acque minerali ....................................113• Sperimenta il processo di vinificazione ..........113• Verifica la freschezza del latte ....................113

U.D. 3. L’industria di conservazioneTECNOLOGIE PER LA CONSERVAZIONEDEGLI ALIMENTI ....................................115

pp

7

Conservazione con il freddo................116Conservazione con il calore ................116Conservazione con il controllo dell’acqua contenuta negli alimenti ....117Conservazione mediante sottrazione d’aria ..............................................118Conservazione con metodi chimici ......118Additivi chimici ................................118

Colleghiamo i concetti ....................................119Lavoriamo insieme• Individua la presenza di coloranti

negli alimenti ......................................120

PORTFOLIO ..................................121

modulo 3ABITARE IL TERRITORIO

U.D. 1. L’abitazioneGLI SPAZI INTERNI DI UN’ABITAZIONE ....125

Le dimensioni degli ambienti e degli arredi ....................................126Le tipologie edilizie ..............................127

COME SI PROGETTA E SI COSTRUISCE UNA CASA ............................................128

Le fasi di costruzione ........................129La casa ecologica ................................131

I MATERIALI EDILI ................................132I materiali edili naturali ....................133I materiali edili artificiali ..................134I materiali leganti ................................135Costruzione in zone sismiche ..................135

GLI IMPIANTI DI UNA CASA ....................136Colleghiamo i concetti ....................................138

Lavoriamo insieme• Disegna la pianta della tua abitazione ..........139• Verifica gli standard abitativi ....................139

U.D. 2. Le strutture resistentiCHE COS’È UNA STRUTTURA ....................141

Resistenza delle strutture ......................142

STRUTTURA E FORMA ..............................142

Struttura ad arco ..................................143Struttura ondulata ................................143Struttura a sandwich ..............................143Struttura tubolare ................................144Struttura a doppia T ..............................144

LE STRUTTURE LEGGERE ..........................145Le strutture reticolari ..............................145Le strutture geodetiche reticolari ................145Le tensostrutture ..................................145Le strutture pressostatiche ........................145Tipi di giunzioni ..................................146

LE STRUTTURE NELLE COSTRUZIONI EDILI 146La struttura trilitica ..............................147L’arco ..............................................147La volta ............................................147La cupola ..........................................147La capriata ........................................147Le strutture in cemento armato ..................148

Colleghiamo i concetti ....................................148Lavoriamo insieme• Verifica la resistenza di un foglio di carta

sottoposto a piegatura ............................149

U.D. 3. La cittàLA STRUTTURA DELLA CITTÀ....................151

Le zone della città moderna ..............152Le conurbazioni - Le conurbazioni

nei paesi poveri ..................................153Le strade ........................................154Servizi pubblici e collettivi ................154Le città che non vediamo........................155L’impianto di potabilizzazione - L’impianto

di depurazione ....................................156Il piano regolatore generale ..............157Le barriere architettoniche......................157

Colleghiamo i concetti ....................................158Lavoriamo insieme• Individua le parti di una città ....................159• Ricerca sull’atlante geografico una città piccola,

una media, una grande e una metropoli ........159• Identifica i diversi tipi di strade che servono

la città..............................................160• Localizza i servizi della città......................160• Verifica se nella tua scuola ci sono ancora

barriere architettoniche ..........................161

U.D. 4. La città e l’ambienteL’AMBIENTE URBANO ..............................163

Città sostenibili delle bambine e dei bambini..163

pp

8

IL VERDE, ELEMENTO INDISPENSABILEALLA VITA ............................................164

Le piste ciclabili ..................................164LA CITTÀ IN MOVIMENTO ........................165

Car sharing ........................................165Le vie residenziali e la moderazione

del traffico (MDF)................................166

L’INQUINAMENTO DELL’ARIA....................167Come intervenire? ............................167Le principali sostanze inquinanti dell’aria....167Effetti dell’inquinamento atmosferico........168

L’INQUINAMENTO ACUSTICO ....................169

L’INQUINAMENTO ELETTROMAGNETICO ......170

L’INQUINAMENTO DELLE ACQUE ..............171

L’INQUINAMENTO DEL SUOLO ..................171Acqua: un bene dell’umanità ..................172

I RIFIUTI SOLIDI URBANI........................173La discarica controllata ........................173Gli inceneritori o termovalorizzatori ..........174La raccolta differenziata e il riciclaggio dei materiali ......................................175Riciclaggio di alcuni materiali..................176I rifiuti speciali ................................176

IL CITTADINO PROTAGONISTA ..................177Colleghiamo i concetti ....................................177

Lavoriamo insieme• Calcola il rapporto verde/abitanti del comune

in cui abiti ........................................178• Localizza i contenitori della raccolta

differenziata nel tuo quartiere o nel tuo paese 179• Controlla l’inquinamento dell’aria ................179• Rappresenta con degli istogrammi la produzione

di rifiuti urbani nei capoluoghi di provincia

della tua regione ..................................180

U.D. 5. Il sistema dei trasportiI MEZZI DI TRASPORTO ..........................182

Progettazione e tecniche di costruzione

di una strada ....................................182

TRASPORTI VIA TERRA ............................183La bicicletta ....................................183Analisi tecnica delle parti della bicicletta ....183Il ciclomotore ..................................184Analisi tecnica delle parti di un ciclomotore 184L’automobile ....................................185Analisi tecnica delle parti di un’auto..........185I sistemi di sicurezza ............................186L’automobile e l’ambiente ......................187

I trasporti pubblici urbani..................188La rete ferroviaria ............................189Gli elementi e le caratteristiche

della rete ferroviaria ............................190Il treno ..........................................191Le locomotive ......................................191Il futuro dei treni: i treni ad alta velocità ......191L’orario ferroviario - Come consultare

un orario ferroviario ............................192

TRASPORTI VIA ACQUA............................193La nave ..........................................194Analisi tecnica delle parti di una nave ........194Navi per il trasporto di passeggeri................195Navi per il trasporto di merci ....................195Perché una nave galleggia ......................196

TRASPORTI VIA ARIA ..............................197L’aereo ............................................198Analisi tecnica delle parti di un aereo ........198Perché un aereo vola ............................199L’elicottero ......................................200Analisi tecnica delle parti di un elicottero ..200Perché un elicottero vola ........................200

TRASPORTI SPAZIALI ..............................201Lo Space Shuttle: caratteristiche tecniche ....202

Colleghiamo i concetti ....................................202Lavoriamo insieme• Organizza un viaggio in treno ....................203• Costruisci un aliante ..............................204• Costruisci un modello di rotore di elicottero

a due pale..........................................204• Confronta le caratteristiche tecniche di tre tipi

di biciclette ........................................205• Perché una nave galleggia? ......................206• Metti le ali ad un palloncino per capire

come funziona un razzo ..........................206

U.D. 6. L’educazione stradaleIL CODICE DELLA STRADA........................208

Patente “a punti” ................................209Certificato di idoneità alla guida

dei ciclomotori ....................................209Quanti punti della patente

si possono perdere? ..............................209

LE STRADE: UNO SPAZIO DA CONDIVIDERE210Diversi tipi di strade ........................210Il linguaggio della strada ..................211Definizioni ........................................211

LA SEGNALETICA STRADALE ....................212I segnali verticali ..................................212

9

I segnali orizzontali ..............................213I segnali luminosi ................................214I segnali manuali ..................................215

LE NORME DI COMPORTAMENTO ..............216Il pedone ........................................216Quando si va a piedi ..............................216Diritti del pedone ................................217Viaggiare sui mezzi pubblici ......................217Il ciclista ........................................218Per chi va in bicicletta ............................218Piccola manutenzione della bicicletta ........218Il ciclomotorista ..............................219Per chi guida un ciclomotore ....................219Piccola manutenzione del ciclomotore ........219Perché usare il casco ............................220Quando viaggiamo in auto ................220Norme da rispettare ..............................220Se sei coinvolto in un incidente ..................221Le cause più frequenti di incidenti ............221

Colleghiamo i concetti ....................................222Lavoriamo insieme• I comportamenti da tenere alla guida

della bicicletta o del ciclomotore ................223• Metti a confronto alcuni spazi di arresto ........224• Promosso o bocciato? ............................225• Completa la seguente scheda ....................225

PORTFOLIO ..................................227

modulo 4COMUNICAZIONE

U.D. 1. La stampaSISTEMI DI STAMPA ................................231

La fotocomposizione ........................231La composizione tipografica ....................231Le tecniche di stampa ......................232

IL QUOTIDIANO......................................233La lettura del quotidiano ..................234Stampa in quadricromia ........................235

Colleghiamo i concetti ....................................235Lavoriamo insieme• Verifica la funzione della matrice attraverso

un semplice sistema di stampa ..................236• Costruisci i caratteri da stampa ..................236

• Impara a riconoscere le parti della prima pagina dei quotidiani ............................237

• Impara a confrontare le prime pagine dei quotidiani ......................................237

U.D. 2. La fotografiaL’APPARECCHIO FOTOGRAFICO ..................239

La camera oscura ................................240Le pellicole ........................................241

COME FOTOGRAFARE ..............................243

SVILUPPO E STAMPA DEL NEGATIVO ..........243Colleghiamo i concetti ....................................244

Lavoriamo insieme• Un’ombra che diventa fotografia ................245• Verifica le caratteristiche della carta

e delle soluzioni di sviluppo e fissaggio..........246

U.D. 3. I mezzi di telecomunicazioneIL TELEFONO ..........................................249

Funzionamento del telefono ......................249Il telefono cellulare ..............................250Le reti telefoniche ................................250Sistemi di collegamento ........................251Modem e fax ....................................252

LA RADIO ..............................................253Le onde elettromagnetiche ......................253La trasmissione radio..............................254La ricezione radio..................................254

LA TELEVISIONE ....................................255La telecamera ......................................255La trasmissione televisiva ........................256La stazione trasmittente ..........................256Il televisore ........................................256La TV via cavo..................................257La TV via satellite ............................257La comunicazione di massa ....................258

Colleghiamo i concetti ....................................258Lavoriamo insieme• Verifica la possibilità di incanalare il suono ....259• Osserva quali programmi trasmettono le varie

emittenti e quanto tempo dedicano a ciascun

tipo di programma ................................260

PORTFOLIO ..................................261

pp

pp

10

20. Le carte degli alimenti ......................28621. La ciambella dei 7 vasetti ..................28722. Fai il pane ......................................28823. Prepara lo yogurth ............................28924. Fai il formaggio ................................29025. Fai la ricotta ....................................29126. Fai germogliare i semi ......................29227. Progetto per un orto ........................29328. Il plastico della tua camera ................29429. Il plastico di un’abitazione ................29630. Le strutture modulari ........................29731. La pista di rotolamento ....................29832. L’aereo ............................................29933. I segnali stradali ..............................30134. La camera oscura ..............................30235. Sviluppo e stampa di fotografie

in bianco e nero ..............................303

GLOSSARIO ........................................305

INDIRIZZI INTERNET ........................311

Laboratorio1. La carta ..........................................2642. La carta con foglie e fiori secchi ........2663. I pannelli decorativi..........................2674. L’aquilone ........................................2685. La scultura mobile ............................2706. Il segnalibro ....................................2717. Il cartoncino di auguri Pop Up............2728. Il decoupage....................................2739. La mangiatoia per uccelli ..................27410. Il fermalibri ....................................27511. Il leggìo..........................................27612. La trottola ......................................27713. Il gioco dello zick zack ......................27814. Il telaio per tessere ..........................27915. Prove di tessitura ............................28016. Il portacarte di cuoio ........................28117. Il portacandela ................................28218. L’albero di Natale..............................28319. Il diffusore di essenze ......................284

risorse rinnovabili e non

che provengono da

può causare

di origine minerale, vegetale,animale e diventano

che sottoposte a un ciclo ditrasformazione diventano

semilavorati con determinate

materie prime

problemiambientali

proprietà fisiche,meccaniche, tecnologiche

ciclo di produzione

ciclo di lavorazione

oggetti finiti

cartalegnofibre tessili e pellimetalliceramicavetromaterie plastiche

che vengono realizzatiattraverso un

proprietà

che ne definisce le

il materiale viene sottoposto a un

usi e impieghi

che vengono immessi sul mercato

riciclati

in alcuni casi dopo l’usovengono raccolti e

per produrre

come

1principali materiali

materialie risorse

RISORSE

E MATERIALI

Unità Didattica 1

RISORSE

E MATERIALI

?– Le risorse della terra sono

infinite o destinate aesaurirsi?

– Gli oggetti sono costruitiin genere con materialiadatti alla funzione chedevono svolgere:- perché non si costrui-scono motori di legno?- perché i coltelli sono di acciaio?- perché non si costrui-scono martelli in vetro?

?

S

SF

SAPERE• Capire che le risorse utilizzate per la produzione di alcuni

materiali non sono rinnovabili.• Comprendere il concetto di materia prima, semilavorato

e prodotto finito.• Conoscere le proprietà dei materiali.

SAPER FARE• Individuare le diverse fasi di un processo produttivo.• Affrontare il complesso problema dello smaltimento

dei rifiuti.• Descrivere il problema dello sfruttamento delle risorse

naturali del Pianeta.

Unità didattica 1 • Risorse e materiali 13

Se osserviamo tutti gli oggetti che ci circondano, è facile capire chesono costruiti con materiali diversi.La scelta del materiale adatto rappresenta la fase più importante nellaprogettazione dell’oggetto che si vuole costruire.

LE RISORSE DEL PIANETA TERRA

I materiali sono indispensabili per costruire tutto ciò che serve all’uo-mo per nutrirsi, vestirsi, lavorare, abitare, viaggiare, divertirsi, comu-nicare.Nelle società industrializzate vengono prodotti enormi quantità dibeni che noi tutti utilizziamo, consumiamo in fretta e sostituiamo conoggetti nuovi. Tale ciclo continuo di produzione e di consumo com-porta una rapida crescita dell’impiego di risorse naturali. Questo fattodesta molta preoccupazione perché gran parte delle risorse della Terranon sono infinite e quindi tendono ad esaurirsi nel tempo.Come vedremo anche nella sezione dedicata all’energia, è possibilefare una distinzione tra risorse rinnovabili e risorse non rinnovabili.Sono risorse non rinnovabili, quindi destinate a esaurirsi, il carbone,il petrolio, il gas naturale (utilizzati dall’industria chimica anchecome materie prime) e tutti i minerali da cui si estraggono i metalli.Sono invece risorse rinnovabili le materie prime di origine vegetale,legno, fibre vegetali, gomma naturale e i prodotti di origine anima-

RISORSE ESTRATTEO RACCOLTE

PRODUZIONEE TRASFORMAZIONE SEMILAVORAZIONE

LAVORAZIONE

RIFIUTI

ELIMINAZIONE RIFIUTI(INQUINAMENTO)

RICICLO

USOE FUNZIONAMENTO

DEI PRODOTTI

PRODOTTIFINITI

MATERIEPRIME

Minerali da cui si estraggono uranio, alluminio, stagno.

14 MODULO 1 • MATERIALI E PROCESSI PRODUTTIVI

le, lana, seta, cuoio; tuttavia anche questi materiali sono legati alfattore tempo, ovvero al numero di mesi o di anni necessari alla ripro-duzione e crescita dei vegetali e degli animali da cui derivano.I sei miliardi di abitanti del Pianeta, in continuo e rapido aumento,ricavano tutte le loro risorse, rinnovabili e non, dal Pianeta stesso. Lerisorse non rinnovabili sono, per loro stessa natura, destinate a esau-rirsi. I tempi di esaurimento variano a seconda della quantità di talemateriale presente sul Pianeta e a seconda di quanto ne viene utiliz-zato ogni anno. Ad esempio, si prevede che le risorse di petrolio siesauriranno in pochi decenni, mentre le risorse di carbone possonodurare secoli all’attuale tasso di utilizzo.Non dobbiamo dimenticare, tuttavia, che anche le risorse rinnovabilinon sono per questo illimitate; il numero sempre più elevato di abi-tanti, e la giusta aspirazione a un migliore tenore di vita anche daparte dei popoli finora al margine del progresso, fanno presagire cheil Pianeta potrebbe non essere in grado di soddisfare le future richie-ste di materie prime rinnovabili, a partire dalle più importanti: il cibo.

Rifiuti e riciclaggioLa continua crescita dei consumi non solo mette in pericolo le risor-se naturali, ma genera immense quantità di rifiuti che ora assedianosoprattutto le grandi città.La sfida dei prossimi anni sarà dunque quella di inventare produzioniindustriali che permettano di prelevare meno materie prime e di dimi-nuire la quantità di rifiuti prodotti. In questa direzione si sono fattipassi importanti. Nei paesi industrializzati si ricorre sempre di più alriciclo dei materiali di scarto e dei rifiuti. Il riutilizzo dei materiali consente anche di risparmiare l’energianecessaria nelle fasi di estrazione, come nel caso dei metalli, oppurenelle fasi di abbattimento e lavorazione, come nel caso del legno perla carta.Il riciclaggio consiste nel recuperare la materia prima di oggetti giàutilizzati e riportarla in condizioni tali da poter essere impiegata nel-l’industria di trasformazione; questo avviene per la carta, per il vetro,per vari tipi di plastica e per molti metalli.Per poter riutilizzare e riciclare i rifiuti è indispensabile raccoglierli,immagazzinarli e trattarli in modo differenziato.Per questo è importante effettuare già nelle nostre case la raccoltadifferenziata, ma anche i processi produttivi devono facilitare questotipo di raccolta. Un esempio significativo di come possano esseremigliorati i processi produttivi è dato dall’industria automobilistica.Oggi le automobili sono progettate in modo che le parti di cui sonocomposte possano essere smontate, suddivise per tipologie omogeneee riutilizzate. Un sistema che permette di sfruttare al meglio le diver-se proprietà di ogni singolo componente. In particolare, delle autodestinate alla demolizione si riutilizzano le parti metalliche, i vetri, leplastiche, i tessuti e le imbottiture. I rottami metallici finiscono neiforni delle industrie metallurgiche, i vetri diventano delle bottiglie,con i paraurti e i cruscotti si realizzano oggetti di plastica, i tessuti el’imbottitura dei sedili servono per fare teloni utilizzati nell’edilizia.

– Indica tre risorse rinnovabili etre risorse non rinnovabili.

– Elenca tre buoni motivi per rici-clare i materiali.

– In che modo i processi produtti-vi possono facilitare la raccoltadifferenziata dei materiali dopol’uso?

S

METALLO Fabbisogno

energetico Kcal/kg

METALLO METALLO

GREZZO RICICLATO

rame 11.600 1.500

ferro 3.700 1.400

magnesio 78.100 1.600

titanio 108.500 45.100

alluminio 44.000 1.700

piombo 2.400 1.000

Ogni anno vengono abbattuti milioni di alberi per usi vari. Un albero ha bisogno, a seconda della specie, dai 20 ai 30 anni per riprodursi e crescere.


MATERIE PRIME,SEMILAVORATI E PRODOTTI FINITI

Le risorse raccolte o ricavate direttamente dalla natura per essereusate nella produzione industriale vengono chiamate materie prime.Sono materie prime i prodotti vegetali (legno, fibre vegetali, gomma),i prodotti animali (lana, seta, cuoio) i prodotti minerari (metalli,petrolio, carbone e gas naturale).Ci sono industrie che operano per ottenere direttamente dalla naturala materia prima (allevamenti, aziende agricole e industria estrattiva).Le materie prime vengono utilizzate dalle industrie di trasformazioneche preparano i semilavorati. Altre industrie trasformano il semilavo-rato in prodotto finito.Così, ad esempio, ci sono aziende che allevano animali ricavando lamateria prima, la pelle. Le concerie lavorano la pelle rendendola uti-lizzabile per la confezione di vari prodotti, producendo così un semi-lavorato. Le industrie calzaturiere confezionano le scarpe con le pellipreparate dalle concerie e realizzano un prodotto finito.La distinzione tra materia prima, semilavorato e prodotto finito cheabbiamo proposto non può essere considerata definita in senso asso-luto. Bisogna tenere presente che le industrie considerano materiaprima il materiale necessario a svolgere la propria attività. Per cui, adesempio, le assi sono un prodotto finito della segheria, ma diventanomateria prima per un’industria di mobili: oppure i pani di ghisa e itubi d’acciaio sono il prodotto finito dell’industria siderurgica, madiventano la materia prima per l’industria meccanica che costruisce lemacchine.

Lo sviluppo sostenibile

Fino ad anni molto recenti, e in parte ancora ades-so, lo sviluppo economico di tutte le nazioni si èbasato sul massimo sfruttamento possibile dellerisorse naturali del Pianeta.In questo modo le nazioni tecnologicamente piùavanzate e politicamente più forti, quasi tutte con-centrare nell’emisfero Nord del globo, sono riuscitead elevare in misura “drammatica” il tenore di vitadei propri abitanti; nello stesso periodo la qualità divita degli altri paesi, definiti il “terzo mondo” èdiventata sempre più drammatica in senso oppo-sto, a causa anche dello sfruttamento intensivodelle proprie risorse da parte dei paesi economica-mente più forti.Naturalmente molti paesi cercano a loro volta diuscire dallo stato di sottosviluppo, utilizzandointensamente le proprie risorse naturali. In alcunicasi tale sfruttamento raggiunge limiti inaccettabili,arrivando a distruggere le foreste equatoriali, ilmaggior “polmone verde” della Terra. I paesi ricchi,tuttavia, non sono in condizione di predicare il

rispetto di tali risorse, visto che sono loro stessi imaggiori clienti.Fin dal 1972, con la Conferenza Mondiale sull’Am-biente di Stoccolma, ma soprattutto dal 1992, conl’analoga conferenza di Rio de Janeiro, si è cercatodi delineare il progetto di uno sviluppo “sostenibi-le”, che non alteri gli equilibri del Pianeta.I punti principali del progetto si possono così riassu-mere:

– il diritto delle attuali generazioni di soddisfare ipropri bisogni e le proprie aspirazioni di miglio-ramento della qualità di vita non deve pregiudi-care l’analogo diritto delle generazioni future;

– la crescita economica globale non si deve arre-stare, ma si deve fare in modo di ridurre il diva-rio fra i paesi ricchi e quelli poveri;

– lo scopo più immediato da perseguire è darecibo, servizio sanitario e istruzione ai poveridella Terra;

– qualsiasi sviluppo deve tener conto delle conse-guenze sull’ambiente e fare ogni sforzo per pre-servarlo.

Operaio in una conceria per la lavorazione delle pelli.

– Individua cinque oggetti presen-ti in classe e per ciascuno indicala risorsa naturale da cui haavuto inizio il processo di produ-zione, la materia prima e il semi-lavorato. Con questi tre indica-tori e il disegno degli oggettipuoi costruire una tabella.

SF


I materiali più importantiNelle prossime unità prenderemo in esame i più importanti e notimateriali: carta, legno, fibre tessili, pelli, metalli, ceramica, vetro,materie plastiche.Studieremo il ciclo di produzione e trasformazione dei materiali e lemoderne tecnologie che consentono la realizzazione di materiali sin-tetici, come la plastica.Scopriremo che in base al tipo di trasformazione si possono otteneremateriali con proprietà diverse: tanti tipi di vetro, di acciaio, di pla-stica. Diverso, infatti, deve essere l’acciaio che viene usato per gliingranaggi di un’automobile rispetto all’acciaio della sottile lamiera diun parafango. Analizzeremo le fasi di lavorazione del materiale perottenere gli oggetti pronti per essere venduti.Cercheremo di capire quali problemi ambientali comporta la produzio-ne di oggetti e la possibilità di recuperare materiali usati per il riciclo.

LE PROPRIETÀ DEI MATERIALI

Quando si costruisce un oggetto, la cosa più importante è la scelta delmateriale adatto. Per fare questo, bisogna conoscere le proprietà delmateriale stesso.Una proprietà molto importante è la resistenza, cioè la capacità diresistere agli sforzi a cui il materiale viene sottoposto, sforzi che pos-sono deformarlo o romperlo. I metalli, ad esempio, sono più resistentidel vetro o del legno. Il vetro però è molto più duro di tanti metalli:con una scheggia di vetro possiamo infatti rigare o scalfire una lastradi ferro o di ottone. Questa seconda proprietà viene definita con iltermine durezza. Il vetro inoltre possiede altre due importanti proprietà che lo distin-guono da tanti altri materiali: la trasparenza e una bassa conduci-bilità termica, cioè la proprietà di non trasmettere facilmente ilcalore.Tutti i materiali godono in maggiore o minore misura della proprietàdi elasticità. Sono elastici i materiali che, sottoposti a sforzi, sideformano per poi ritornare alla situazione iniziale. Sono invece poco

elastici, o addiritura rigidi, i materialiche, sottoposti a sforzi oltre a un

certo limite, si rompono. Una travedi legno è molto più elastica diuna lastra di vetro.Abbiamo visto solo alcune pro-prietà dei materiali; qui diseguito riportiamo le diverseproprietà secondo la classifica-zione: fisiche, meccaniche e tec-nologiche.

Casco integraleprogettatoper averela massimaleggerezza,lasciando inalteratala qualità.È in fibra di carbonioe kevlar, supportatoda una strutturain polistirolocon intercapedineinterna.

– Costruisci un grafo ad alberoche illustri le proprietà dei mate-riali.

SF

Tubi in metallo.

– La conducibilità elettrica è unaproprietà fisica?

– Elenca le proprietà meccanichedei materiali.

– A quale sollecitazione deve resi-stere la fune di una seggiovia?

– Elenca le proprietà tecnologi-che.

S


Sono quelle caratteristiche natu-rali delle sostanze che compon-gono un materiale e che permet-tono di distinguerlo dagli altri,in particolare il colore, la massavolumica, la conducibilità termi-ca ed elettrica, e la temperaturadi fusione.

Colore. Il colore è una caratteristi-ca significativa quando il materiale

come il sughero e la lana di vetro, esi chiamano isolanti termici. Altrimateriali, come i metalli, hannoinvece un alto coefficiente di con-ducibilità termica, come la ghisache infatti viene utilizzata percostruire le stufe o i termosifoni.

Conducibilità elettrica. È la capa-cità di un materiale di lasciarsiattraversare dalla corrente elettrica.Ci sono materiali buoni conduttoridi elettricità come il rame, cheviene infatti utilizzato per i cavielettrici, e i metalli in generale.Altri materiali come la plastica, laporcellana, il vetro sono cattiviconduttori di elettricità e vengonoanche chiamati isolanti elettrici.

Temperatura di fusione. È la tem-peratura alla quale un materialepassa dallo stato solido allo statoliquido. La fusione è una dellecaratteristiche fondamentali deimetalli.

deve avere anche una funzione este-tica. Per esempio le pietre preziose,oppure i marmi e i graniti. Anche leessenze legnose possono averediverse tonalità che rendono più omeno pregiato il legno stesso.

Massa volumica. La massa volumicaè il rapporto tra la massa di uncorpo e il suo volume e si misura inKg/dm3. La massa volumica (pesospecifico) rappresenta un datoimportante in molti impieghi deimateriali. In genere i metalli hannouna massa volumica elevata, perquesto, dove possibile, vengonosostituiti dalle materie plasticheche invece hanno una massa volu-mica bassa; l’impiego delle fibre dicarbonio ha permesso la realizzazio-ne di biciclette molto leggere.

Conducibilità termica. È l’attitudi-ne di un materiale a trasmettere ilcalore. Vi sono materiali che hannouna bassa conducibilità termica,

PROPRIETÀ FISICHE

Esprimono la capacità di resi-stenza di un materiale sottopo-sto a sollecitazioni che tendonoa deformarlo o a romperlo.

Resistenza alla compressione. Èl’attitudine di un corpo a resisterealle sollecitazioni che tendono a

durezza di un materiale. Il gesso èuno dei più teneri, mentre il dia-mante è il materiale più duro.

Resilienza. È l’attitudine di unmateriale a resistere agli urtiimprovvisi senza rompersi. È quindiil contrario della fragilità. Tra imetalli, l’acciaio ha una buona resi-lienza, mentre le ghise sono più fra-gili. Molto fragile è il vetro e haquindi una bassa resilienza; perquesto difetto viene spesso sosti-tuito dalla plastica.

Elasticità. È la capacità di un corpodi tornare alla forma primitiva,appena cessa la forza che lo hadeformato. L’elasticità è importantein diversi materiali come le gommecon le quali si realizzano gli pneu-matici. Tra i metalli l’acciaio alcromo e silicio è molto elastico etrova impiego nella costruzione dimolle e balestre per autoveicoli.

comprimerlo. Questa proprietà èimportante soprattutto per i mate-riali, come il calcestruzzo, utilizzatinelle strutture edili.

Resistenza alla trazione. È l’attitu-dine di un corpo a resistere alle sol-lecitazioni che tendono ad allungar-lo. Questa proprietà è particolar-mente significativa per i materialimetallici, come i tondini di ferroimpiegati nel cemento armato e lefuni di acciaio.

Resistenza alla flessione. È l’atti-tudine di un corpo a resistere allesollecitazioni che tendono a curvar-lo. Le travi che reggono i solai o itetti devono possedere questa pro-prietà.

Durezza. È l’attitudine di un mate-riale a non lasciarsi scalfire da uncorpo estraneo. Laboratori specia-lizzati determinano il grado di

PROPRIETÀ MECCANICHE


Sono quelle che riguardano l’atti-tudine dei materiali a lasciarsilavorare. Le proprietà tecnologi-che sono molto importanti perchédeterminano le lavorazioni attra-verso le quali si ottengono i pro-dotti finiti. Per esempio, nontutti i materiali possono essereridotti in fili oppure fusi e pla-smati nella forma voluta. Questeproprietà sono molto numerose,alcune verranno descritte nelle

modo che il prodotto finale sia ununico pezzo. Sono materiali saldabilii metalli, il vetro e la plastica.

Fusibilità. È l’attitudine di un mate-riale a lasciarsi lavorare per fusionesenza alterazioni o difetti. La massafusa deve poter essere versata in unostampo, andando a riempire tutti glispazi, anche più piccoli. Questa pro-prietà è ottima per molti metalli tracui la ghisa, il bronzo, l’alluminio eper il vetro.

Temprabilità. È l’attitudine di unmateriale a migliorare le propriecaratteristiche meccaniche, ladurezza e la resistenza, attraversoun riscaldamento e un successivobrusco raffreddamento. Questo trat-tamento termico è utilizzato peralcune leghe ferrose che devonoresistere agli urti senza rompersi ograffiarsi.

Unità relative ai singoli materiali,mentre adesso ne presentiamoalcune tra le più comuni.

Malleabilità. È l’attitudine di unmateriale a lasciarsi ridurre in foglianche sottili. La malleabilità con-sente ad alcuni metalli come l’oro el’argento di essere ridotti in laminesottili.

Duttilità. È l’attitudine a lasciarsiridurre in fili sottili. I metalli ingenere non solo sono malleabili maanche duttili. Questa caratteristicaviene utilizzata nella lavorazione delrame per produrre i fili elettrici, maanche nella lavorazione delle fibretessili sintetiche.

Saldabilità. Riguarda la possibilitàdi unire due o più pezzi di uno stes-so o di materiali diversi per mezzodel calore e della compressione, in

PROPRIETÀ TECNOLOGICHE

RINNOVABILI

FUNZIONEPROPRIETÀ

SEMILAVORATIMATERIALICICLO DI PRODUZIONE

MATERIE PRIME

FISICO CHIMICHE

NON RINNOVABILI

PRODOTTI MINERARImetalli, petrolio, gas, carbone

COLTIVAZIONI - ALLEVAMENTIlegno, fibre, gomma, cuoio

RISORSENATURALI

RICICLO

..........................

.................

FUNZIONE....................

SEMILAVORATIMATERIALICICLO DI PRODUZIONE

...........................

..................., MECCANICHE, TECNOLOGICHE

NON RINNOVABILI

PRODOTTI MINERARImetalli, petrolio, gas, carbone

COLTIVAZIONI, ALLEVAMENTIlegno, fibre, gomma, cuoio

RISORSE DELPIANETA TERRA

RICICLO

diventanodiventano

sono

diventano

si estraggono dal

vengono scelti in base alla

per la produzionesi chiamano

attraverso

si classificano in

sottosuolo

derivano da

hannodei

dopo l’uso con il

ridiventano

Completa la mappa dei concetti dell’Unità inserendo i seguenti termini: materie prime, prodotti finiti, proprietà, rinnovabili, fisiche.

Colleghiamo i concetti

sono


Dalla risorsa naturale al prodotto finitoL avoriamoinsieme

Due modi di concepire il problema rifiutiL avoriamoinsieme 1. Osserva i due schemi

e commenta sul tuo

quaderno le differenze

con un breve testo.

2. Dopo aver letto il para-

grafo “Lo Sviluppo So-

stenibile” scrivi le tue

osservazioni sul pro-

blema dello sfrutta-

mento delle risorse

naturali del Pianeta.


PRODUZIONE ETRASFORMAZIONE

SEMILAVORAZIONELAVORAZIONE

RIFIUTI

RIC

ICLO USO E

FUNZIONAMENTODEI PRODOTTI

PRODOTTIFINITI

MATERIEPRIME


PRODUZIONE ETRASFORMAZIONE

SEMILAVORAZIONELAVORAZIONE

RIFIUTI

ELIMINAZIONE RIFIUTI(INQUINAMENTO)

USO EFUNZIONAMENTO

DEI PRODOTTI

PRODOTTIFINITI

MATERIEPRIME

1

2

3

65 4

Completa lo schema inserendo opportunamente i numeri in corridpondenza delle seguenti didascalie:

(............) mobilificio, (............) risorsa naturale, (............) segheria, (............) materia prima per la se-

gheria, (............) semilavorato per l’industria del mobile, (............) prodotto finito del mobilificio.

LA CARTA

Unità Didattica 2

LA CARTA

?– Quali tipi di carta

conosci?

– Quali sono le differenzepiù importanti tra la cartadel quaderno e il fazzoletto di carta?

?

S

SF

SAPERE• Indicare la materia prima utilizzata per la produzione

della carta.• Riconoscere il processo di produzione industriale

della carta.• Imparare che la carta si può recuperare e riciclare.

SAPER FARE• Individuare le proprietà dei più comuni tipi di carta

in relazione all’impiego.• Effettuare prove sperimentali per verificare le proprietà

della carta.

Unità didattica 2 • La carta 21

La carta è un materiale che ha molta importanza nella vita di tutti igiorni. I libri, i quaderni, i giornali sono fatti di carta. Molti dei pro-dotti che noi acquistiamo sono avvolti nella carta oppure confeziona-ti in scatole di cartone.

LA MATERIA PRIMA

La carta è un materiale formato soprattutto da cellulosa, la sostanzadi cui è costituita la parete di una cellula vegetale. Quindi la materiaprima per fabbricare la carta ci viene fornita dalle piante, che la con-tengono in misura diversa. In natura troviamo la cellulosa allo statopuro nelle fibre che avvolgono il seme del cotone. In buona percen-tuale la cellulosa è contenuta anche nel legno degli alberi.L’industria che produce la carta utilizza soprattutto la cellulosa deglialberi: abeti e pini tra le conifere, pioppi, faggi, betulle e castagni trale latifoglie. Ma vengono usate per produrre la carta anche pianteannuali, come paglia di grano, riso, canapa e gli stracci di cotone elino. La cellulosa viene impiegata come materia prima anche per leindustrie tessili (cotone-lino-canapa) e i suoi derivati sono utilizzatidalla tecnologia moderna in molti campi, dalle materie plastiche, agliadesivi, agli esplosivi.

CICLO DI PRODUZIONE DELLA CARTALe industrie che producono la carta si chiamano cartiere e sono orga-nizzate in due settori distinti: nel primo si prepara la pasta, nel secon-do si trasforma la pasta in carta.

• 1° settore - Preparazione delle pasteIl legno giunge alle cartiere sotto forma di tronchi sramati (cioè libe-rati dai rami) e grossolanamente scortecciati.A seconda della lavorazione si ottengono vari tipi di pasta.Pasta di legno chimica: il legno, sminuzzato da apposite macchine, vienetrasportato con nastri mobili in un bollitore, dove viene cotto in una solu-zione di acqua e soda caustica o bisolfito di calcio (liscivo), per liberarela cellulosa dalla lignina e dalle sostanze incrostanti. Si ottiene una pastadi buona qualità che viene utilizzata per produrre carte di pregio.Pasta di legno meccanica: il legno viene spinto contro una mola chedistacca e sminuzza le fibre. Queste vengono asportate dall’acqua cheviene spruzzata abbondantemente sopra la mola stessa.La pasta meccanica non viene mai utilizzata da sola perché questotrattamento non può eliminare le sostanze incrostanti; generalmenteviene mescolata con una parte di pasta chimica.Pasta semichimica: è così chiamata quella pasta che subisce duranteil processo di lavorazione due trattamenti diversi, il primo chimico eil secondo meccanico. Per la produzione di pasta semichimica vengo-no utilizzati residui di segheria, scarti delle industrie di imballaggi inlegno, residui delle fabbriche di compensati, ma anche paglia di grano,canapa e canna. Le carte fabbricate con le paste semichimiche servo-no per la produzione del cartone ondulato.

– Elenca le fasi principali dellapreparazione della pasta dilegno chimica.

– Indica le materie prime da cui siricava la carta.

S

Un bosco di betulle, alberi che producono cellulosa per la fabbricazione della carta.


Pasta stracci: si ottiene con le fibre vegetali degli stracci di cotone,lino e canapa che vengono ridotti in brandelli, puliti, sgrassati esbiancati chimicamente; questa pasta, molto pregiata, viene usata perprodurre carta fine.Pasta macero: si ottiene con la carta recuperata, dopo opportuni trat-tamenti (spappolamento e, se necessario, disinchiostrazione); vieneimpiegata per produrre carta di tipo comune, usata soprattutto nelsettore dell’imballaggio.

• 2° settore - Fabbricazione della cartaA seconda del tipo di carta che si vuole ottenere, si sceglie il tipo dipasta e si aggiungono: collanti che rendono la carta utilizzabile perscrivere; coloranti che danno il colore desiderato; sostanze di carica(caolino, talco, farina fossile) che servono a rendere il foglio unifor-me e compatto. La pasta così ottenuta viene diluita con acqua, resaomogenea e raffinata con una macchina chiamata impastatrice olan-dese. È a questo punto che inizia la fabbricazione vera e propria dellacarta con una speciale macchina continua.Da una vasca metallica (cassa di afflusso) l’impasto viene distribuitocon la massima uniformità su un nastro continuo di tela che avanzasu cilindri sgocciolatori e permette all’impasto di perdere acqua.Su successivi cilindri aspiranti l’impasto perde altra acqua. In questafase della lavorazione l’impasto diventa foglio, si stacca dalla tela epassa attraverso altri cilindri che pressano, asciugano e lisciano ilfoglio. Tale foglio continuo viene arrotolato su una grossa bobina,pronto per essere inviato nelle aziende dove sarà tagliato nei vari for-mati o utilizzato così com’è.

autoclave

sminuzzatrice

scortecciatricetronchi già tagliatiarrivano alla cartiera

tritatricemeccanica

raffinatrice

selezionatore

estrattore

sbiancatore

frantumatrice

bobinadi carta cilindri

lisciatori

cilindriessiccatori

cilindricompressori

cilindriaspiratori

nastrocontinuo

cassad’afflusso

cilindrisgocciolatori

fitrocarta

rete di bronzo al fosforo

tela di asciugafeltro

LA PRODUZIONE DELLA CARTA

La carta a mano viene fabbricataancora oggi con gli stessi procedimenti di un tempo e cioèimmergendo la forma (telaio) nel tino contenente il miscuglio.

– Elenca cinque usi quotidianidella carta. Per ciascuno indica iltipo di carta e una caratteristicache la rende adatta all’uso.

SF


Resistenza allo strappo, è la capaci-tà di opporsi e resistere alla rottura.

Resistenza alla piegatura, è lacapacità di resistere alla piegaturalocalizzata.

Grammatura, è il peso della cartaespresso in grammi/m2 pertanto nedistingue lo spessore.

Assorbimento e permeabilità,sono rispettivamente la proprietà diassorbire acqua e di lasciarsi attra-versare dai liquidi.

Levigatezza, è il grado di finituradella superficie del foglio, dovutaalla pressione dei cilindri nel pro-cesso di lavorazione.

Grado di stampabilità, è la capacitàdi ricevere l’inchiostro da stampa.

Resistenza alla trazione, è la capa-cità di resistere a una forza applica-ta gradualmente ai due estremi.

PROPRIETÀ DELLA CARTA

I più comuni tipi di carta

L’impiego di paste diverse e sostanze aggiunte

danno origine a tanti tipi di carta; elenchiamo i più

comuni mettendo in relazione le proprietà della

carta con i settori di impiego.

Carta per scrivere: contiene forti percen-tuali di cellulosa, è ben levigata e collata,perché l’inchiostro non deve spandere. Si usaper quaderni e fogli da lettera.

Carta da giornale: la qualità è sca-dente, data la breve durata di vita diun giornale; contiene circa il 70-80%

di pasta di legno meccanica.

Carta per stampa: è costituita da unamiscela di pasta di legno meccanicae pasta chimica in percentuale diver-sa a seconda della pubblicazione. Ha

un buon grado di stampabilità. Vieneusata per stampare libri, opuscoli e riviste. Per iperiodici viene spesso usata carta patinata che siottiene applicando sulla superficie della carta unamiscela di acqua, pigmenti minerali, sostanze ade-sive e additivi, che asciugando formano una pelli-cola lucida.

Carta lucida: è una carta di pregioresa trasparente da sostanze oleose.Si usa per disegni a ricalco.

Carta da disegno: si ricava dallapasta stracci aggiungendo colla eadditivi; è molto robusta e si usaper il disegno artistico e tecnico.

Carta valori: è una carta pregiata ricavatadalla pasta stracci, particolarmente resi-stente all’usura; viene usata per documen-ti, banconote e francobolli.

Carta per usi igienici: per le carte dimigliore qualità viene utilizzata cellu-losa quasi pura. È molto assorbenteperché non contiene colla. Si usa perfazzoletti e tovaglioli.

Carta paglia: carta di poco pregio che si rica-va dalla paglia, è resistente, assorbente, dicolore giallo. Si usa per avvolgere alimenti.

Carta per imballaggi: ce ne sono incommercio di diversi tipi e qualità; deveavere buona resistenza meccanica.Viene usata dalle varie industrie perconfezionare i prodotti.

Cartone: si ottiene per lo più da paste semichimi-che, unendo più fogli di carta con la colla (cartoniincollati) o con forti pressioni (cartoni pres-sati). Per imballaggi di grosse dimensioniviene utilizzato il cartone ondulato, otte-nuto unendo fogli piani a fogli ondulati.


CICLO DI PRODUZIONEPROPRIETÀ

FUNZIONE

PREPARAZIONE PASTE

RAFFINAZIONEmacchina olandese

FORMAZIONE NASTROmacchina continua

TAGLIO

PER SCRIVEREDA STAMPA

DA GIORNALEDA DISEGNO

PER USI IGIENICI

RICICLO

RECUPERO

ALBERI

DISBOSCAMENTI

CARTA CELLULOSA

CICLO DI PRODUZIONEPROPRIETÀ

.....................

...............................

RAFFINAZIONEmacchina olandese

FORMAZIONE NASTROmacchina continua

TAGLIO

PER SCRIVEREDA STAMPA

DA GIORNALEDA DISEGNO

PER USI IGIENICI

RICLICLO

.....................

ALBERI

DISBOSCAMENTI

CARTA ................................è costituita da

deriva soprattutto da

determina

in base a

dopo l’uso richiede il

tipi

secondo la

si ottiene attraverso il

il cui abbattimentoprovoca

per evitarliè necessario il

L A C A R T A E L ’ A M B I E N T E : R E C U P E R O E R I C I C L A G G I O

Certamente sei a conoscenza di quanto gli alberi siano importanti perla conservazione dell’equilibrio ambientale (vedi l’Unità “Il Legno”),perciò ti è facile comprendere l’utilità di recuperare la carta già usata.La carta usata, detta anche da macero, può essere riutilizzata, dopoopportuni trattamenti, per produrre quasi tutti i tipi di carta.Nel nostro paese seppure in ritardo rispetto a molti paesi stranieri,si sta diffondendo il recupero della carta usata. Molti comuni orga-nizzano la raccolta differenziata a domicilio della carta come di altrimateriali, oppure pongono cassonetti in diversi punti della città. Inogni caso non dobbiamo dimenticare che le amministrazioni comu-nali hanno bisogno della collaborazione dei cittadini, che devono

compiere il pri-mo passaggiodel riciclaggio:separare i rifiuti e collocarli negli appositicontenitori. Questo è un compitoqualche volta gravoso, ma assoluta-mente indispensabile per riciclare i materiali e,quindi, per partecipare alla difesa dell’ambientenaturale.

1t di cartarecuperata

20 m

Completa la mappa dei concetti dell’Unità inserendo i seguenti termini: cellulosa, funzione, preparazione paste, recupero.

Colleghiamo i concetti

consente il

MATERIALI: una lista di compensato lunga

circa 30 cm e di 2 cm di spessore, strisce di

carta di diverso tipo (cm 20x2), una vaschetta,

acqua, inchiostro, puntine da disegno.

Sperimenta alcune proprietà della carta

1a PROVA: assorbimentoserve a valutare la proprietà della carta

di assorbire l’acqua

L avoriamoinsieme


Campione di carta Livello raggiunto dopo 5’

Carta velina mm …………………

Giornale ………………………

Assorbente ………………………

…………… ………………………

…………… ………………………

…………… ………………………

…………… ………………………

…………… ………………………

60

55

45

40

35

30

25

15

10

5

0

Velin

a

Gio

rnal

e

Ass

orb

ente

……

……

……

……

……

……

……

……

……

……

……

……

1. Appoggia la lista di legno su due file di libri.

Usando le puntine da disegno fissa alla lista

di legno, alla distanza di 1 cm l’una dall’altra,

le diverse strisce di carta, preventivamente

contrassegnate con la matita.

3. Dopo 5 minuti, servendoti dei contrassegni

che hai posto a matita, osserva fino a quale li-

vello l’acqua è stata assorbita e compila la ta-

bella.

4. Visualizza i dati rilevati con un istogramma.

2. Poni tra le due pile di libri una vaschetta bassa,

in cui hai versato acqua sufficiente a toccare le

estremità inferiori dei vari campioni e qualche

goccia di inchiostro.

ATTREZZI: una stilografica a inchiostro.


MATERIALI: campioni di carta di diverso tipo.

2a PROVA: stampabilitàserve a valutare la capacità della carta

di ricevere l’inchiostro di stampaCampione di carta Grado di leggibilità dell’inchiostro

Oleata Scritta non leggibile

Quaderno …………………………

…………… …………………………

…………… …………………………

MAURO MAURO

MAURO MAURO

MAURO MAURO

Ben leggibile

Discretamente

leggibile

Non leggibile

Ole

ata

Quad

ern

o

……

……

……

……

……

……

……

……

……

……

……

……

……

……

1. Taglia alcuni rettangoli di carta di diverso tipo.

Su ciascun rettangolo scrivi con la stilografica

il tuo nome di battesimo.

2. Osserva attentamente la scritta sulla carta e

compila la tabella.

3. Visualizza con un istogramma le tue valutazio-

ni del grado di leggibilità.


3a PROVA: resistenza allo strapposerve a valutare la capacità della carta di opporsi

e resistere alla rottura per lacerazione


4a PROVA: resistenza alla piegaturaserve a valutare la capacità della carta di resistere

alla piegatura localizzata

1. Strappa con un movimento deciso i diversi

campioni di carta e compila la tabella.

2. Visualizza i risultati con un istogramma a se-

conda della facilità di piegatura.

2. Visualizza i risultati con un istogramma a se-

conda della facilità dello strappo.

Campione di carta Facilità di strappo

Velina Facile

Cartoncino …………………………

Cartone …………………………

…………… …………………………

Facile

Discreta

Difficile

Velin

a

Car

tonc

ino

Car

tone

……

……

……

……

……

……

……

……

……

……

……

……

Campione di carta Facilità di piegatura

Velina Facile

Cartoncino …………………………

…………… …………………………

…………… …………………………

Facile

Discreta

Difficile

Velin

a

Car

tonc

ino

……

……

……

……

……

……

……

……

……

……

……

……

……

……

1. Con una leggera e costante pressione del dito,

piega i diversi campioni di carta e compila la

tabella.

IL LEGNO

Unità Didattica 3

IL LEGNO

?– Perché gli alberi sono

importanti per l’esistenzadegli esseri viventi?

– Quali lavorazioni subisceun albero per diventareun mobile?

– Conosci il nome di qual-che utensile per lavorareil legno?

?

S

SF

SAPERE• Riconoscere le parti che costituiscono la struttura

del tronco.• Conoscere il ciclo di produzione per ricavare il legno

dagli alberi.• Mettere in relazione le proprietà dei diversi tipi di legno

con gli scopi per cui il legno viene usato.• Sapere come i derivati del legno ne migliorano alcune

proprietà.• Conoscere i processi di lavorazione industriale del legno.• Valutare i problemi ambientali conseguenti ai disboscamenti.

SAPER FARE• Riconoscere i derivati del legno.


La Terra per millenni è stata ricoperta da boschi e foreste e tutti ipopoli hanno utilizzato il legno perché è facilmente lavorabile e sipresta a numerose applicazioni.

LA MATERIA PRIMA

Come tutti i vegetali l’albero nasce da un seme, si nutre con i saliminerali che ricava dal suolo, respira, cresce, si riproduce e infinemuore. Le radici, il fusto, le foglie sono gli organi dell’albero, formatida tessuti costituiti da piccolissime particelle, le cellule.La parte dell’albero che viene utilizzata come legname è il tronco. Lecellule che costituiscono il tronco (fig. 1) formano fasci di fibre (a)orientate lungo la sua altezza e disposte in cerchi concentrici (b).Sezionando trasversalmente un tronco d’albero (fig. 2) si osservano,procedendo dall’esterno verso il centro:

– la corteccia, rivestimento esterno dell’albero che ha una funzioneprotettiva;

– il libro, formato da uno strato sottile di fibre che permettono loscorrimento della linfa;

– l’alburno, parte di legno in formazione, contenente tracce di mate-ria vivente, che attira gli insetti e favorisce lo sviluppo di parassi-ti, capaci di alterare le caratteristiche del legno;

– il durame, legno vero e proprio costituito da cellule morte e ligni-ficate, che viene utilizzato per la costruzione di oggetti quali mobi-li, imbarcazioni, pavimenti, strumenti musicali, ecc.;

– il midollo che ha cellule in formazione e consistenza spugnosa.– Quale parte dell’albero vieneusata come legname da lavoro?

– Come si chiama la parte piùesterna del tronco? E quella piùinterna?

– Perché il legno viene stagiona-to?

– Descrivi come si trasportano itronchi dal bosco alla segheria.

S

SFFig. 1 Fig. 2

a

midollo

alburno

corteccia

libro

durameb

Assi di legno già lavorate dalla segheria pronte per la consegna.

NodiEccentricità CipollatureFenditure radiali Infradiciamento

I legnami possono presentare dei difetti che ne compromettono la qualità, alterando le proprietà meccaniche e tecnologiche.

Unità didattica 3 • Il legno 29

CICLO DI PRODUZIONEDEL LEGNO

Il primo luogo di lavorazione del legno è ilbosco, dove gli alberi vengono abbattuti, ripu-liti dai rami e in molti casi anche dalla cortec-cia. I tronchi così ottenuti vengono poi tra-sportati alle segherie. Il trasporto può avveni-re in vari modi, a seconda delle caratteristichee della conformazione del territorio. Se i boschisono in prossimità di un fiume, i tronchi ven-gono affidati alla corrente che li trasporta avalle. Questo sistema viene definito fluitazio-ne. Diversamente si ricorre al trasporto su stra-da con i camion. Molto spesso è necessario costruire telefericheper facilitare il trasporto dei tronchi dai boschial fiume o alla strada, dove inizia il viaggio perla segheria.Nelle segherie i tronchi vengono prima lavati,in modo da eliminare la linfa contenuta nellaparte più esterna e i parassiti che possono cau-sarne la putrefazione. Poi i tronchi vengonotagliati in tavole che però non sono ancorapronte per essere lavorate, perché le fibre dellegno contengono molta acqua che attira inset-ti e produce funghi, acqua che comunque deveessere eliminata per ottenere un materiale com-patto. Si passa quindi alla fase di stagionaturadurante la quale l’acqua evapora, le tavole dilegno asciugano e si riducono di dimensioni.La stagionatura può essere naturale o artificia-le. La stagionatura naturale si effettua lascian-do il legno all’aperto, sotto tettoie, per periodiche vanno da due a cinque anni e anche più.La stagionatura artificiale consiste in un rapidotrattamento di essiccazione ottenuto con ariacalda in ambienti chiusi. Sarebbe un grave erro-re costruire oggetti con legno non stagionato:infatti se le fibre legnose asciugano dopo lalavorazione, le assi si ritirano incurvandosi edanneggiando irrimediabilmente il prodottofinito.Il legname stagionato viene acquistato dai gros-sisti che comprano materiale in grandi quantitàe lo rivendono ad altri piccoli commercianti oartigiani. Il legno generalmente viene misuratovolumetricamente in metri cubi, non vienepesato perché sarebbe troppo dispendioso epoco agevole.

1

2

3

4

5

1. Abbattimento, sramatura e scortecciatura.

2. Trasporto (fluitazione). 3. Trasporto. 4. Taglio. 5. Stagionatura.


Proprietà del legnoCome possiamo vedere dalla tabella “I principali tipi di legno”, le pro-prietà dei legnami variano a seconda del tipo di albero da cui proven-gono. Un legno può essere molto chiaro come il pioppo e l’abete omolto scuro come l’ebano; ci sono legni teneri come la betulla e legnipiù duri come il rovere; ci sono legni molto elastici o più rigidi, altriche si lasciano tagliare più o meno facilmente. Per poter lavorare unlegno in modo adeguato è necessario conoscerne le principali proprie-tà fisiche, meccaniche e tecnologiche.

Odore, colore, omogeneità: si rife-riscono all’odore tipico di alcunilegni, alla tonalità di colore e alladisposizione omogenea delle fibre.

Massa volumica: indica il peso inKg di un m3 di legno. Può variarenello stesso legname a seconda del-l’acqua che esso contiene.

Ritiro e dilatazione: proprietà che

i legnami hanno di cambiare formae dimensione in relazione all’umidi-tà e alla temperatura. Questa carat-teristica può provocare l’imbarca-mento delle tavole di legno o spac-cature (cioè la deformazione) neltronco.

Conducibilità termica ed elettrica:sono molto basse, tanto che il legnoviene considerato un isolante.

PROPRIETÀ FISICHE

Facilità al taglio: proprietà deilegnami di lasciarsi lavorare conutensili. È massima nella direzionedelle fibre, minima nel senso tra-sversale ad esse.

Fendibilità: attitudine a spaccarsinel senso delle fibre.

Pulimento: proprietà dei legnami dilasciarsi levigare per otteneresuperfici lisce.

Curvabilità: attitudine a lasciarsiincurvare permanentemente senzarompersi. Questa caratteristica èmaggiore nei legnami umidi e puòessere aumentata immergendo ilpezzo da curvare in acqua calda otrattandolo con vapore acqueo.

PROPRIETÀ TECNOLOGICHE

Durezza: in base alla durezza sipossono dividere i legnami in tenerie duri. L’ebano e il rovere sonomolto duri mentre il pino e l’abetesono teneri.

Resistenza: il legno resiste alla tra-zione e alla compressione se la forza

agisce nel senso delle fibre. Alcunilegnami resistono bene anche allaflessione, e ciò li rende adatti asostenere solai e tetti.

Elasticità: è elevata nel salice e nelfaggio che per questo vengono usatinella produzione di archi e barche.

PROPRIETÀ MECCANICHE

– Qual è l’attitudine dei legnami dicambiare forma e dimensione inrelazione all’umidità e alla tem-peratura?

– Lo è un legno che resiste benealla penetrazione di un chiodo.

– Spiega che cosa è la fendibilità.

– Elenca le caratteristiche e gliimpieghi del noce e del pioppo.

S

SF

La resistenza alla flessione è maggiore se esercitata in modo perpendicolare alle fibre.

Flessione parallela

alle fibre

Flessione perpendicolare

alle fibre

Unità didattica 3 • Il legno 31

I PRINCI

PALI TIPI DI LEGNOPIOPPO è un legno poco resistente mobili, casse da imballaggio, pasta

ma facilmente lavorabile per carta, compensati, fiammiferi

LARICE è un legno pregiato, dotato costruzioni navali, infissi, pavimenti,di elasticità e di lunga durata scale

ABETE ROSSO si lavora facilmente, è elastico costruzioni, infissi, mobili, estrazionee resistente della cellulosa

PINO legno tenero molto resinoso, di costruzioni navali, pali, ponti, scatole,lunga durata e molto resistente matite, serramenti

FAGGIO ha fibre molto unite e compatte, utensili domestici, imbarcazioni, mobili,si presta bene all’incurvamento sedie tipo Vienna, pavimentidopo essere stato sottopostoall’azione del vapore acqueo

NOCE resistente, si lavora con facilità, mobili, intarsi, impiallacciaturaha belle venature

FRASSINO robusto e flessibile attrezzi da ginnastica, stecche dabiliardo, mobili

ROVERE molto duro, resistente ed elastico barche, travi, traversine ferroviarie, doghe per botti, pavimenti, serramenti

MOGANO molto pregiato e pesante mobili pregiati, intarsi, impiallacciatura,serramenti

PALISSANDRO duro, omogeneo, compatto mobili, lavori artistici, impiallacciatura

EBANO grana fine, di difficile lavorazione intarsi, strumenti musicali

LE

GN

I

TE

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LE

GN

I

DU

RI

aspetto nome proprietà usi e impieghi

I principali tipi di legno


I MATERIALI DERIVATI DAL LEGNO

Attualmente il legno pieno, chiamato anche massello, viene poco uti-lizzato sia per ovviare ai problemi di deformazione, sia perché costamolto.Sempre più spesso si usano i legni lavorati quali compensati, panifor-ti, truciolari, nei quali le proprietà fisiche del legno di cambiare formae dimensione (dilatazione, ritiro) in relazione all’umidità e alla tem-peratura vengono in gran parte annullate dalla disposizione che lefibre del legno assumono nei derivati. Questi prodotti in genere sonopiù leggeri del legno massello e hanno il vantaggio di poter essereprodotti in tavole di grandi dimensioni, il che facilita la lavorazionenon dovendo ricorrere a giunzioni e incastri.

– Scrivi una caratteristica per cia-scuno dei derivati del legno.

– Elenca le principali operazioni acui deve essere sottoposto illegno per diventare un mobile.

S

I COMPENSATI sono fabbricati incollando piùfogli sottili di legno (detti piallacci) in modo chele fibre siano a 90 gradi una con l’altra. È il modomigliore per garantire l’indeformabilità del legnoe per questo il compensato è largamente usatonella costruzione di mobili che possono essereesposti all’umidità (cucina, bagno).

I PANIFORTI sono tavole il cui spessore variageneralmente da 16 a 24 mm. Sono composti dadue fogli di legno sottile o di compensato fra iquali sono state sistemate varie liste di legnoaccoppiate, incollate fra loro. È un materiale leg-gero e resistente e per la sua indeformabilitàmolto adatto a costruire mensole, ripiani, super-fici di tavoli o scrivanie.

I pannelli TRUCIOLARI sono fabbricati usandoscarti di lavorazioni delle segherie (trucioli, sega-tura, ecc.) che vengono pressati e incollati.È un prodotto solido ed economico anche se poco“pregiato” da un punto di vista estetico.Il truciolare viene spesso utilizzato dalle industrieche costruiscono mobili in serie, soprattutto com-ponibili che vengono rivestiti con laminati plasti-ci, impiallacciature o laccature.Questo materiale ha il difetto di essere moltopesante ed è poco adatto per costruire ripiani,perché si imbarca con facilità.

I TAMBURATI si ottengono mettendo fra due stra-ti esterni di compensato sottile uno o due stratiincrociati di listelli, a una distanza di 4-10 cml’uno dall’altro. Il tamburato è utilizzato nellacostruzione di mobili e di porte e ha il vantaggiodi essere il più leggero fra tutti i pannelli deriva-ti dal legno.

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