Plastica

La plastica è un materiale organico costituita da una vasta gamma di composti organici sintetici o semi-sintetici, principalmente da polimeri puri o miscelati (ad alto peso molecolare) con additivi. La sua malleabilità permette di realizzare oggetti solidi di qualunque forma con diverse modalità di stampaggio.

particelle di plastica

A causa del basso costo, della facilità di fabbricazione, versatilità e impermeabilità all’acqua, la plastica viene utilizzata in una moltitudine di prodotti sia in ambito industriale che domestico (andando così a sostituire alcuni materiali come il legno, i metalli, la ceramica, eccetera). Il successo ed il predominio della plastica a partire dall’inizio del XX secolo ha portato a preoccupazioni ambientali per quanto riguarda il suo lento tasso di decomposizione dopo essere stato scartato come spazzatura a causa della sua composizione molecolare. Verso la fine del secolo, un approccio a questo problema è stato affrontato con ampi sforzi verso il riciclaggio.

Caratteristiche e proprietà tecnologiche della plastica

Le principali proprietà di un prodotto termoplastico e termoindurente sono:

  • Discreta durezza e solidità a temperatura ambiente.
  • Elevato peso molecolare.
  • Ottima isolazione elettrica.
  • Facilità nell’accumulare cariche elettrostatiche.
  • Ottima isolazione termica ed acustica.
  • Trasportabilità e facilità d’uso grazie al leggero peso del materiale.
  • Resistenza all’azione del tempo.
  • Buona resistenza alle sollecitazioni ed agli urti.
  • Buona elasticità.
  • Facilità di colorazione.
  • Resistenza agli agenti atmosferici.
  • Impermeabilità a liquidi e gas.
  • Ottima resistenza dei prodotti termoplastici agli acidi.
  • Ottima resistenza dei prodotti termoindurenti ai solventi.
  • Le resine termoplastiche si possono fondere e modellare più volte, mentre le resine termoindurenti solo una volta.
  • Ottima plasticità, lavorabilità, duttilità e malleabilità.

Classificazione delle plastiche

Le tipologie di plastica più comuni sono prodotte a partire dal petrolio, ma negli ultimi anni, sono state sviluppati altri materiali plastici a partire da altre fonti. In linea di principio si possono distinguere tre comportamenti tipici delle materie plastiche:

Tipologie di materie plastiche

Storia della plastica

La prima plastica completamente sintetica al mondo fu la bachelite, inventata a New York nel 1907, da Leo Baekeland che coniò il termine “plastica”. Molti chimici nel corso del tempo hanno contribuito allo sviluppo della plastica, tra cui il premio Nobel Hermann Staudingerche è stato chiamato “il padre della chimica dei polimeri” e Herman Mark, noto come “il padre della fisica dei polimeri”.

  • 1855: il chimico svizzero Georges Audemars produce in laboratorio il rayon, ottenuto dalla cellulosa ed impiegato come fibra artificiale.
  • 1861: Alexander Parkes brevetta un primo materiale plastico, battezzato con il nome parkesine (più nota poi come xylonite), da alcuni processi chimici tra la nitrocellulosa e la canfora. Si tratta di un primo tipo di celluloide, utilizzato per la produzione di manici e scatole, ma anche di manufatti flessibili come i polsini e i colletti delle camicie.
  • 1869: lo statunitense John Wesley Hyatt perfeziona il parkesine e, con l’aggiunta di azoto, brevetta il nitrato di cellulosa, o celluloide, avendo l’obiettivo di sostituire il costoso e raro avorio nella produzione delle palle da biliardo, salvo incontrare un immediato successo presso i dentisti quale materiale da impiegarsi per le impronte dentarie. Dal punto di vista chimico, la celluloide era ancora nitrato di cellulosa ed era inadatto ad essere lavorato con tecniche di stampaggio ad alta temperatura in quanto molto infiammabile. Il problema fu superato con l’avvento del nuovo secolo, quando fu sviluppato l’acetato di cellulosa, ovvero la celluloide, che era sufficientemente ignifuga per rinforzare e impermeabilizzare le ali e la fusoliera dei primi aeroplani o per produrre le pellicole cinematografiche.
  • 1907: il chimico belga-statunitense Leo Hendrik Baekeland ottiene per condensazione tra fenolo e formaldeide la prima resina termoindurente di origine sintetica, che brevetterà nel 1910 sotto il nome di bachelite (o bakelite), questo nuovo materiale ha un successo travolgente e la Bakelite diviene in breve e per molti anni la materia plastica più diffusa ed utilizzata.
  • 1912: il chimico tedesco, Fritz Klatte, scopre il processo per la produzione del polivinilcloruro (PVC), che avrà grandissimi sviluppi industriali solo molti anni dopo.
  • 1913: lo Svizzero Jacques Edwin Brandenberger inventa il Cellophane, il primo materiale a base cellulosica prodotto in fogli sottilissimi e flessibili, trasparenti ed impermeabili che trova subito applicazione nel campo dell’imballaggio.
  • 1920: il chimico tedesco Hermann Staudinger, dell’Università di Friburgo, avvia gli studi sulla struttura e le proprietà dei polimeri naturali e sintetici, proponendo per i polimeri sintetici dello stirene e della formaldeide e per la gomma naturale le formule a catena aperta e attribuendo le proprietà colloidali degli alti polimeri esclusivamente all’elevato peso delle loro molecole (definite per questo macromolecole); questa ricerca gli permise di ottenere il premio Nobel per la chimica nel 1953.
  • 1926: Waldo Semon, della BF Goodrich, introduce l’uso dei plastificanti per la sintesi del polivinilcloruro (PVC), partendo da precedenti esperimenti già effettuati, ma mai perfezionati, sul cloruro di vinile, da Henri Victor Regnault nel 1835 e da Eugen Baumann nel 1872. IL PVC viene ancor oggi utilizzato in innumerevoli applicazioni industriali, domestiche e alimentari.
  • 1928: viene sviluppato il polimetilmetacrilato (PMMA), anch’esso utilizzato in innumerevoli applicazioni.
  • anni ’30: vengono commercializzate le resine ureiche; il petrolio diviene la “materia prima” per la produzione della plastica, contemporaneamente, migliorano le tecniche di produzione e di lavorazione, a cominciare da quelle di stampaggio.
  • 1935: Wallace Carothers della DuPont sintetizza il nylon (poliammide), una materiale che si diffonderà con la seconda guerra mondiale al seguito delle truppe americane trovando una quantità di applicazioni, grazie alle sue caratteristiche che lo rendono assolutamente funzionale all’industria tessile: dalle calze da donna ai paracadute, inizia l’ascesa delle “fibre sintetiche”.
  • 1937: vengono messe in commercio le resine polistireniche.
  • 1938: viene sintetizzato il politetrafluoroetilene (o PTFE, brevettato e commercializzato come Teflon nel 1950).
  • 1939: sono industrializzati i primi copolimeri cloruro-acetato di vinile.
  • 1941: partendo dal lavoro di Carothers, Rex Whinfield e James Tennant Dickson brevettano il polietilene tereftalato (PET), in collaborazione con la Calico Printers’ Association di Manchester. Nel dopoguerra questo poliestere ebbe grande successo nella produzione di fibre tessili artificiali (Terylene), settore nel quale è largamente impiegato tuttora (un esempio è il PET, tessuto noto con il nome di pile). Inoltre, sempre in quest’anno, viene sintetizzato il poliuretano da William Hanford e Donald Holmes.
  • anni ’50: vengono scoperte le resine melammina-formaldeide (note sotto la denominazione commerciale “fòrmica”), che permettono di produrre laminati per l’arredamento e di stampare stoviglie a basso prezzo, mentre le fibre sintetiche (poliestere, nylon) vivono il loro primo boom, alternativa moderna e pratica a quelle naturali.
  • 1953: il chimico tedesco Karl Ziegler sintetizza il polietilene (PE) che trova pieno successo solo due decenni dopo la sua invenzione, grazie al suo elevato punto di fusione, permettendo applicazioni sino ad allora impensabili.
  • 1954: il chimico italiano Giulio Natta produce il polipropilene isotattico (commercializzato con il nome Moplen) a coronamento degli studi sui catalizzatori di polimerizzazione dell’etilene che gli varranno nel 1963 il Premio Nobel insieme al Tedesco Karl Ziegler, che l’anno precedente aveva isolato il polietilene.
  • 1963: Ziegler e Natta ottengono il premio Nobel per la chimica come riconoscimento dei loro studi sui polimeri.
  • 1973: Nathaniel Wyeth (Du Pont) brevetta la bottiglia in PET come contenitore per bevande gassate. Leggera, resistente agli urti e trasparente, la bottiglia inventata da Wyet è oggi lo standard per il confezionamento delle acque minerali e delle bibite.

Tecniche di produzione e lavorazione delle materie plastiche

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