PLASTICA, COS'È
La plastica é una sostanza organica, come il legno, la carta, la lana. Nasce da risorse naturali: prevalentemente carbone, sale comune, gas e, soprattutto, petrolio - di cui la produzione mondiale di materie plastiche assorbe circa il 4% annuo.
Il processo industriale di trattamento del petrolio per ottenerne derivati è detto cracking. Con tale processo si ottiene la rottura delle catene lunghe delle molecole di idrocarburi, da cui si ottengono prodotti come la frazione della Virgin Nafta, utilizzata per la produzione di monomeri quali etilene e propilene.
Per produrre la plastica si utilizzano essenzialmente due processi: il processo di polimerizzazione e il processo di policondensazione, entrambi i processi avvengono in presenza di specifici catalizzatori. Nella polimerizzazione i monomeri (quali l'etilene e il propilene) vengono riaccorpati e legati in lunghe catene. Si ottengono così i polimeri, ciascuno dei quali ha proprietà, struttura e dimensione diverse in funzione dei differenti tipi di monomeri di base.
Per formare le catene di polimeri, e quindi dare vita alle materie plastiche vere e proprie, si utilizzano vari metodi. Altro processo di largo impiego è quello della policondensazione che ad esempio serve per produrre il PET (polietilentereftalato): l’unione dei monomeri è favorita eliminando le molecole che si formano nella reazione, quali acqua e metanolo.
Per realizzare i prodotti finali pronti per il loro utilizzo, alle materie plastiche si uniscono additivi, cioè sostanze che ne esaltano o ne attenuano le proprietà, quali
coloranti;
agenti con caratteristiche particolari, come gli antifiamma, gli antiossidanti, gli antistatici, i plastificanti;
cariche naturali o artificiali, per aumentare la rigidità e migliorare le proprietà meccaniche;
espandenti, per ottenere un prodotto più leggero, come ad esempio nel caso del polistirolo espanso.
I polimeri più utilizzati derivano prevalentemente da quattro prodotti chimici di base, a loro volta derivati dal petrolio: l'etilene, il propilene, il butadiene e lo stirene.
PLASTICA, LA STORIA
1835
H. Regnault ottiene la prima sostanza basata sul principio della polimerizzazione, il PVC
1846
Lo svizzero Frederick Schoenbein isola il primo polimero artificiale, il nitrato di cellulosa, un composto chimico che imita l’ambra
1862
Due industriali americani mettono in palio 10.000 dollari per chi avesse trovato un sostituto dell’avorio nella fabbricazione delle palle da bigliardo, allora molto costose e non sempre perfettamente sferiche. Li vince Alexander Parkes che sintetizza la nitrocellulosa (nitrato di cellulosa più canfora), simile all'avorio, a cui da il nome di Parkesina
1869
Un tipografo di New York, John W. Hyatt, mescolando insieme la Parkesina e la canfora, inventa la Celluloide
1889
George Eastman riesce ad utilizzare la Celluloide per fare pellicole fotografiche
1909
Leo H. Baekeland, utilizzando prodotti sintetici (fenolo e formaldeide) ricavati dalla distillazione del carbone, crea la Bachelite: è la prima vera plastica
anni '20
Nasce la Fòrmica, laminato plastico a base di urea, fenolo, formaldeide (e carta kraft), utilizzata nell’arredamento
anni '30
Si utilizzano 16 materie plastiche differenti, fra cui il polistirolo e i poliuretani
1935
Gibson e Fawcett mettono a punto il Polietilene
1938
Wallace Hume Carothers produce il Nylon, la più importante fibra tessile artificiale che si ottiene per condensazione dell'acido adipico da solo (Nylon 6) o con esametilen-diammina (Nylon 6.6)
1948
I tecnici dell’areonautica americani mettono a punto il Plexiglass
1954
Giulio Natta scopre il Polipropilene isotattico, con caratteristiche migliori del polietilene precedente. A lui viene conferito nel 1963 il Premio Nobel per la Chimica
PLASTICA, LE FAMIGLIE E I MATERIALI
Le materie plastiche si dividono in due grandi famiglie: Termoplastiche e Termoindurenti.
TERMOPLASTICHE
ACRILONITRILE-BUTADIENE-STIRENE – ABS
POLIACETALI - POM
POLIAMMIDI - PA
POLIBUTILENTEREFTALATO - PBT
POLICARBONATO – PC
POLIFENILEOSSIDO - PPO
POLIETILENE o POLITENE – PE
POLIFENILSOLFURO - PPS
POLIETILENTEREFTALATO – PET
POLIISOBUTILENE – PIB
POLIVINILIDENCLORURO - PVDC
POLIMETILMETACRILATO – PMMA
POLIVINILIDENCLORURO CLORURATO - CPVDC
POLIPROPILENE – PP
POLIVINILIDENFLUORURO - PVDF
POLISOLFONE - PSU
POLISTIRENE o POLISTIROLO - PS
POLISTIRENE ESPANSO - EPS
TERPOLIMERO ACRILONITRILE – STIRENE – ESTERE ACRILICO - ASA
POLIVINILACETATI – PVA
TERPOLIMERO: METILMETACRILATO BUTADIENE STIRENE - MBS
POLIVINILCLORURO – PVC
POLIURETANI – PU
ACETATO DI CELLULOSA – CA
COPOLIMERO STIRENE – ACRILONITRILE – SAN
ETILENVINIL ACETATO – EVA
TERMOINDURENTI
POLIESTERI INSATURI - UP
POLIURETANI – PU
RESINE ALCHIDICHE
RESINE ALLILICHE - DAP
RESINE EPOSSIDICHE - EP
RESINE FENOLICHE - FENOPLASTI - PF
RESINE FURANICHE
RESINA MELAMINICA - MF
RESINA UREICA - UR
POLITETRAFLUOROETILENE – PTFE (Teflon)
I PROCESSI DI TRASFORMAZIONE
I polimeri possono essere in polvere, granuli, liquidi o in soluzioni.
I principali procedimenti che li trasformano in prodotti finali, utilizzando pressione e calore, sono:
CALANDRATURA
Consiste nel distendere e comprimere con una macchina, costituita da cilindri riscaldati, il polimero riscaldato e reso plastico, ottenendo fogli di spessore desiderato.
ESTRUSIONE
Consiste nella trasformazione in continuo di materiale plastico riscaldato e spinto da una vite senza fine, attraverso un ugello che dà al materiale la sagoma richiesta e che per raffreddamento assume la sua forma stabile. E’ il procedimento più diffuso nella lavorazione delle materie plastiche.
SOFFIAGGIO
Il polimero fuso viene sottoposto a soffiaggio con aria o vapore, in modo da assumere la forma dello stampo in cui è alimentato.
STAMPAGGIO
Tecnica che vede il polimero fuso alimentare uno stampo di cui, per compressione e raffreddamento, assume la forma desiderata. Lo stampaggio può essere di quattro tipi:
a compressione, per ottenere manufatti con caratteristiche meccaniche migliori e omogenee (come per oggetti di forma complessa, quali prese e spine elettriche);
per stratificazione, per realizzare prodotti anche di grandi dimensioni, come gli scafi da barca;
a iniezione, per fare ad esempio contenitori, calzature, ruote dentate;
rotazionale, che viene usato per manufatti come serbatoi, fusti, contenitori larghi e cavi.
Nel processo di trasformazione, le materie plastiche possono essere integrate da fibre arammidiche, di carbonio o di vetro, per consentire prestazioni particolari: nascono così i compositi, utilizzati per imbarcazioni, caschi, auto, ecc.
La temperatura di impiego delle materie plastiche, per la produzione di manufatti, varia in funzione della materia prima utilizzata: è fra 150° e 170° C per i termoplastici più usati (PE, PET, PP, PS, PVC); temperature superiori a 220° C sono necessarie per la lavorazione di alcuni polimeri speciali.
L'ALBERO DEI MATERIALI PLASTICI