Materie plastiche

3.4

Materie prime

Originariamente molte materie plastiche venivano prodotte con resine di origine vegetale, ad esempio la cellulosa (dal cotone), il furfurale (dalle glumette d’avena), gli oli (dai semi di alcune piante), i derivati dell’amido e il carbone; tra i materiali non vegetali usati è invece da citare la caseina (dal latte). Sebbene la produzione di nylon fosse basata in origine su carbone, acqua e aria, e il nylon 11 sia ancora basato sull’olio estratto dai semi di ricino, la maggior parte delle materie plastiche è attualmente derivata dai prodotti petrolchimici, facilmente utilizzabile e poco costosa. Tuttavia, poiché la riserva mondiale di petrolio è limitata, si stanno sperimentando nuove tecniche basate sull’uso di altre materie prime, come la gassificazione del carbone.

3.5

Additivi

Gli additivi chimici vengono spesso usati nelle materie plastiche per conferire loro alcune particolari caratteristiche: ad esempio, gli antiossidanti proteggono il polimero dalla degradazione chimica causata dall’ossigeno o dall’ozono; allo stesso modo gli stabilizzatori ultravioletti lo proteggono dall’azione degli agenti atmosferici. I plastificanti rendono il polimero più flessibile; i lubrificanti riducono i problemi dovuti all’attrito e i pigmenti conferiscono il colore. Gli antifiamma e gli antistatici sono tra gli altri additivi più usati.

Molte delle materie plastiche sono impiegate nella produzione dei cosiddetti materiali compositi, nei quali il materiale rinforzante, di solito fibre di vetro o di carbonio, viene aggiunto a una base di materia plastica. I materiali compositi possiedono resistenza e stabilità paragonabili a quelle dei metalli, ma hanno generalmente un peso inferiore.

3.6

Formatura

I processi di formatura più comuni sono lo stampaggio e l’estrusione. Nello stampaggio soffiato a iniezione, usato per produrre bottiglie e oggetti cavi delle forme più varie, il materiale allo stato fuso viene iniettato in uno stampo e soffiato internamente, in modo che si espanda fino ad appoggiarsi su tutta la parete interna dello stampo stesso, assumendone la forma. Nello stampaggio a pressione, usato per produrre oggetti cavi svasati o pieni, il materiale fuso viene compresso fra uno stampo e un controstampo. Alcune materie plastiche, in particolare quelle che fondono ad alte temperature, richiedono tecniche speciali: il politetrafluoroetene, ad esempio, viene pressato nello stampo allo stato granulare e poi sinterizzato, cioè sottoposto a forte calore in modo da essere compattato in una massa omogenea, ma non fuso. Nell’estrusione, il materiale viene forzato attraverso una filiera sagomata; i prodotti estrusi (tubi, barre, fili ecc.) sono caratterizzati dalla sezione costante e possono essere di lunghezza indeterminata.

Alcune materie plastiche, come il polistirene e il poliuretano, sono usate nella produzione dei cosiddetti materiali espansi, che possono essere rigidi (pannelli per isolamento termoacustico, materiale da imballaggio, giubbotti salvagente ecc.) o flessibili (imbottiture per sedili, materassi e cuscini, spugne sintetiche ecc.). Sono materiali molto leggeri, ottenuti in genere insufflando aria nella massa allo stato fuso, oppure mescolando con il materiale ancora allo stato di polvere o di granuli una sostanza che sviluppa gas quando la massa viene riscaldata per essere fusa.

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Utilizzo delle materie plastiche

Le materie plastiche hanno una gamma d’uso sempre più vasta, praticamente in ogni settore industriale e di consumo; l’industria dell’imballaggio è comunque l’utente principale. Il polietilene (PE) a bassa densità (LDPE) è commercializzato soprattutto in pellicola sottile, particolarmente adatta all’imballaggio; il polietilene ad alta densità (HDPE) viene invece prodotto in forma di pellicola di spessore maggiore, come quella usata per confezionare i comuni sacchetti di plastica per la spesa o i sacchi per rifiuti. Altre materie plastiche usate nell’imballaggio sono il polipropilene (PP), il polistirene e il cloruro di polivinile (PVC); in particolare il polipropilene è molto resistente al vapore acqueo ed è quindi usato per produrre articoli casalinghi e come fibra per confezionare tappeti e cordami.

L’industria edilizia è un altro grande consumatore di materie plastiche. Con il polietilene ad alta densità e il cloruro di polivinile si producono tubi per impianti idraulici e pannelli usati come materiale da costruzione, mentre il polistirene e il poliuretano espansi sono utilizzati per produrre pannelli per l’isolamento termico e acustico.

Molte altre industrie ormai dipendono dalle materie plastiche. Per citare solo un esempio, molti componenti delle automobili sono costruiti con questi materiali, dalle prese d’aria alle pompe del carburante ai paraurti, oltre ai pannelli interni, ai sedili e alle finiture. Nell’ambito della produzione dei beni di consumo, le materie plastiche spaziano dagli equipaggiamenti sportivi, alla valigeria, ai giocattoli.

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Rischi per la salute e per l’ambiente

Poiché le materie plastiche sono relativamente inerti, i prodotti finali non presentano generalmente rischi per la salute degli addetti alla lavorazione e degli utenti; tuttavia è stato dimostrato che alcuni monomeri usati nella fabbricazione di materie plastiche sono cancerogeni, come il benzene, un’importante materia prima nella sintesi del nylon. I problemi collegati alla fabbricazione di materiale plastico sono in genere paralleli a quelli dell’industria chimica in generale.

La maggior parte delle materie plastiche sintetiche non è biodegradabile; a differenza del legno, della carta, delle fibre naturali e persino dei metalli e del vetro, le materie plastiche non si decompongono né si rompono con il tempo. Esiste perciò un problema ambientale associato alla loro eliminazione: il riciclaggio è apparso finora il metodo più efficace per combattere il problema, specie con prodotti come le bottiglie di polietilentereftalato (PET) usate per bibite gassate, in cui il processo di riciclaggio è molto più semplice.

Sono in corso, tuttavia, diversi studi volti a rendere biodegradabili le materie plastiche. Il sistema più promettente sembrerebbe quello di aggiungere degli zuccheri alla composizione chimica delle materie plastiche, che rendano tali materiali appetibili ai batteri del terreno. Con l’aggiunta di una quantità di zuccheri pari al 3% in peso della normale composizione chimica dei polimeri plastici, si trasformerebbero rifiuti capaci di sopravvivere nell’ambiente per decine di anni a materiali biodegradabili in qualche giorno. Le materie plastiche attualmente in analisi sono politene, polistirene e polipropilene, che da sole rappresentano circa 1/5 dei rifiuti urbani. Resta da determinare se nel processo di decomposizione di qualche materiale non vengano prodotti composti a loro volta dannosi.