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Termoplastici - barre di prova e granulati

Termoplastici, elastomeri e termoindurenti — Il mondo della plastica

Oggi sono sulla bocca di tutti: la plastica. La vita moderna sarebbe inconcepibile senza di esse: Gli imballaggi in plastica garantiscono una lunga durata degli alimenti, le materie plastiche resistenti alle temperature consentono la costruzione di veicoli leggeri e la mobilità elettrica, le guaine dei cavi proteggono i cavi elettrici più delicati, per citare solo alcuni esempi. Il grafico 1 mostra i settori in cui finirà il volume di produzione di 54 milioni di tonnellate di plastica in Europa nel 2022.

Grafik zur Kunststoff- und Thermoplasten Produktion in Europa pro Jahr
Grafico 1: Produzione di plastica in Europa nel 2022
Fonte: Plastics Europe

Origine della plastica

Eppure questo materiale non è così vecchio. Solo nel 1920 Hermann Staudinger ha riconosciuto il concetto di macromolecole a catena lunga. Questa scoperta è stata il segnale di partenza per un gruppo di materiali che si è sviluppato rapidamente. In poco più di 100 anni sono state create oltre 200 plastiche diverse.

Tuttavia, non tutte le plastiche sono uguali. Ciò che hanno in comune sono i composti a lunga catena di carbonio, a volte catene disposte una accanto all’altra, altre volte aggrovigliate o in anelli. Altre molecole sono spesso attaccate alle catene di carbonio. Oltre alla lunghezza e alla struttura della catena di carbonio, influenzano fortemente le proprietà della plastica.

Termoplastici, elastomeri e termoindurenti

Le materie plastiche possono essere suddivise in tre categorie: Termoplastici, elastomeri e termoindurenti. Le materie termoplastiche si trasformano in uno stato fluido e plastificato quando si applica il calore e sono facili da lavorare. Tra questi troviamo il polietilene (PE), il polipropilene (PP), il polistirene (PS), il cloruro di polivinile (PVC), le poliammidi (PA), i policarbonati (PC) e il polietilene tereftalato (PET).Gli elastomeri come la gomma e il caucciù sono molto elastici. Non possono essere fusi perché le loro macromolecole sono collegate tra loro in alcuni punti e formano una rete spaziale a maglie larghe. Nel caso dei termoindurenti, le macromolecole sono strettamente interconnesse in tutte le direzioni spaziali. Questo li rende molto duri e non fusibili. I termoindurenti nascono da due prodotti liquidi di partenza che reagiscono tra loro. Si tratta ad esempio dei poliuretani (PUR) o delle resine epossidiche.

Termoplastica

I materiali termoplastici sono la plastica preferita in numerose applicazioni. Sono facili da lavorare e, a seconda della termoplastica in questione e dei suoi additivi, hanno un’ampia gamma di proprietà. Questo è importante, perché nella “vita reale” è ciò che conta: A quali temperature può resistere la termoplastica, quanto è stabile, quali proprietà di scorrimento possiede, come può essere trasformata nel prodotto desiderato e — cosa non del tutto indifferente — quanto costa? Da questo insieme di sfide si è sviluppata la cosiddetta piramide di plastica. Qui puoi vedere a colpo d’occhio quale termoplastica è adatta a una particolare applicazione. La piramide della plastica si divide in termoplastici standard, termoplastici tecnici e termoplastici ad alte prestazioni.

Figura 2: Piramide della plastica: le prestazioni dei materiali aumentano dal basso verso l’alto sull’asse y, mentre il volume di produzione diminuisce.
Fonte: Wikipedia

Mentre le termoplastiche ad alte prestazioni sono al vertice della piramide e spesso resistono a temperature di 300 °C, le termoplastiche standard come il PE o il PS si collocano nella fascia degli 80 °C. Le materie plastiche di alta gamma come il PAI sono spesso utilizzate per produrre parti di precisione per dispositivi elettronici o medici. I componenti in PEEK sono utilizzati in ingranaggi, ruote dentate e guarnizioni nell’industria automobilistica e aerospaziale. Le termoplastiche standard costituiscono la maggior parte delle materie plastiche. Dagli imballaggi ai paraurti, dai cruscotti ai rivestimenti di roulotte e treni fino agli elettrodomestici. I tecnopolimeri costituiscono un’ampia classe di materie plastiche. Il nome lo dice già: molti di essi sono utilizzati nei prodotti tecnici, poiché le loro prestazioni si collocano nella fascia intermedia tra la cima e la base della piramide. Le applicazioni in edilizia, nel vano motore per i serbatoi e le tubazioni del carburante, i componenti strutturali della carrozzeria o gli alloggiamenti delle lampade sono le tipiche aree di utilizzo di PA e POM. Il PC e il PMMA sono spesso utilizzati come sostituti del vetro per luci, lenti e applicazioni mediche. La resistenza alle temperature dei tecnopolimeri va da ‑60 °C a picchi di 260 °C, a seconda del materiale. Non sorprende che i materiali in cima alla piramide siano molto costosi; più si scende nella piramide, più il prezzo si abbassa.

Il volume di produzione di materie plastiche aumenta in tutto il mondo

I termoplastici ad alte prestazioni e i tecnopolimeri vengono utilizzati solo quando i materiali standard non sono all’altezza delle esigenze dell’uso quotidiano. La quantità di plastica prodotta in tutto il mondo riflette questo dato. Nel 2022 sono stati prodotti 400,3 milioni di tonnellate di termoplastiche in tutto il mondo, di cui ben il 63% sono plastiche standard (vedi grafico 3). Più si sale nella piramide della plastica, più la quota di mercato diminuisce.

Grafik zur globalen Kunststoff und Thermoplasten Produktion
Figura 3: Volume di produzione globale di materie plastiche nel 2022
Fonte: Plastics Europe

La quantità di plastica prodotta in tutto il mondo è aumentata notevolmente negli ultimi 70 anni. Secondo Statista, nel 1950 c’erano solo 1,5 milioni di tonnellate in tutto il mondo, ma oggi sono quasi 270 volte di più. Il motore di questo aumento è l’Asia, in particolare la Cina. In Europa, la quantità di plastica prodotta è rimasta stagnante negli ultimi dieci anni.

Il riciclo della plastica contro l’inquinamento da plastica

Un numero infinito di applicazioni è inconcepibile senza la plastica. Eppure le macromolecole hanno una maledizione intrinseca: la loro durata di vita è estremamente lunga. Secondo NABU, un sacchetto di plastica impiega 20 anni per decomporsi, una bottiglia di plastica anche 450 anni e una lenza da pesca rimane in mare fino a 600 anni. Gli infiniti tappeti di plastica negli oceani rendono il problema molto chiaro. Per questo motivo, il riciclo della plastica e la creazione di un’economia circolare funzionante sono essenziali. Come si può vedere nel grafico 3, attualmente il 9,5% delle materie plastiche si basa su materiali riciclati. Noi di ENNEATECH siamo convinti che questo non sia sufficiente. Con le nostre poliammidi riciclate, stiamo dando un contributo a una produzione di materie plastiche più sostenibile, rispettosa del clima e dell’ambiente.

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