3.

Tipi di materie plastiche

Le materie plastiche possono essere classificate secondo il processo di polimerizzazione, la lavorabilità e la natura chimica.

1.

Polimerizzazione

I due processi base di polimerizzazione sono le reazioni di condensazione e le reazioni di addizione. Le prime producono piccole molecole di sottoprodotti come l’acqua, l’ammoniaca e il glicole, mentre le seconde non generano sottoprodotti. Polimeri tipici ottenuti per condensazione sono nylon, poliuretani e poliesteri; per addizione, invece, si producono polietene, polipropene e polistirene. Il peso molecolare medio per i polimeri da addizione è generalmente maggiore di quello dei polimeri da condensazione.

2.

Lavorabilità

La lavorabilità è diversa per materie termoplastiche e termoindurenti. Le termoplastiche (e le termoindurenti leggermente reticolate) sono fusibili: rammolliscono quando vengono riscaldate e induriscono per raffreddamento; la maggior parte delle materie termoindurenti, invece, indurisce in modo irreversibile quando viene riscaldata.

3.

Natura chimica

La natura chimica di un materiale plastico viene definita in base al monomero, cioè all’unità di ripetizione, che costruisce la catena del polimero: ad esempio, le poliolefine sono costituite da monomeri di olefine, che sono idrocarburi a catena aperta con almeno un doppio legame. Il polietene è una poliolefina che ha come unità monomerica l’etene. Altre categorie sono gli acrilici (come il polimetilmetacrilato), gli stireni (come il polistirene), gli alogenuri di vinile (come il cloruro di polivinile), i poliesteri, i poliuretani, i poliammidi (come il nylon), i polieteri e le resine gliacetaliche, fenoliche, cellulosiche e amminiche.

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.

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.

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.