Le
origini di quella che può essere
definita l’”antesignana” della plastica si possono
far risalire al 1835, quando H. Regnault ottiene la
prima sostanza basata sul principio della polimerizzazione,
il PVC. Nel 1846 lo svizzero Frederick Schoenbein
isola il primo polimero artificiale, il nitrato
di cellulosa, un composto chimico che imita l’ambra.
Il 1862 è un anno decisivo per lo sviluppo delle materie plastiche;
in quest’anno, infatti, la fabbrica statunitense Phelan & Collander,
produttrice di biliardi e palle da biliardo, allora molto costose
e non sempre perfettamente sferiche, mette in palio 10.000 dollari
per chi avesse proposto un sostituto soddisfacente dell’avorio,
che tra l’altro cominciava a scarseggiare. Li vince Alexander
Parkes, di Birmingham, che sintetizza la nitrocellulosa (nitrato
di cellulosa più canfora), un nuovo materiale che poteva essere "usato
allo stato solido, plastico o fluido, (che) si presentava di volta
in volta rigido come l'avorio, opaco, flessibile, resistente all'acqua,
colorabile e si poteva lavorare all'utensile come i metalli, stampare
per compressione, laminare". A tale materia lui dà il
nome di Parkesina (o Parkesine).
Analoghe sollecitazioni per la ricerca di nuovi materiali spinge
un giovane tipografo di Starkey, John Wesley Hyatt, a seguire le
orme di Parkes; a partire dal 1863, questi si butta a capofitto nella
ricerca dell' "avorio artificiale" o comunque di un qualsiasi
nuovo materiale capace di soddisfare le richieste delle industrie.
Intorno al 1869 ottiene successo sviluppando un metodo per la lavorazione
a pressione della pirossilina, una nitrocellulosa
a bassa nitrazione plastificata con canfora e con una ridotta quantità di
solvente alcolico. Nasce così la celluloide con
un brevetto depositato il 12 luglio 1870.
Questa materia plastica
artificiale ottiene un notevole successo commerciale, nonostante
sia facilmente infiammabile e soggetta a deterioramento se esposta
alla luce; uno dei suoi primissimi impieghi è sperimentato
dai dentisti, felici di sostituire con essa la gomma vulcanizzata,
allora molto costosa, usata per ottenere le impronte dentarie.Il
marchio così depositato da Hyatt continua ad avere molta
fortuna negli anni successivi così da diventare un nome
comune per designare, in generale, le materie plastiche a base
di cellulosa e non soltanto quelle.
Nel 1889 George Eastman riesce ad
utilizzare la celluloide per fare pellicole fotografiche e nei decenni
successivi sono introdotte altre materie plastiche, tra le quali
le prime di tipo interamente sintetico, dette resine fenoliche o fenoplasti.
Nel 1909, infatti, il chimico belga-statunitense Leo Hendrik Baekeland
fa reagire fenolo e formaldeide,
prodotti sintetici ricavati dalla distillazione del carbone, e ottiene
un prodotto resinoso che diventa plastico per riscaldamento e in
queste condizioni può essere compresso in stampi per ottenere
oggetti di varia forma. Prolungando il riscaldamento nello stampo,
il materiale indurisce e mantiene permanentemente la forma che gli è stata
data. È l’entrata in scena di un nuovo materiale, che
per circa mezzo secolo dominerà il mondo delle materie plastiche
e dischiuderà ad esse una quantità enorme di applicazioni
in tutti i settori della tecnologia industriale, la Bakelite.
Durante lo stesso periodo, vengono introdotti i polimeri sintetici
come il rayon, prodotto dai derivati della cellulosa.
Nel 1920 si verifica un avvenimento che determinerà il futuro
sviluppo delle materie plastiche. Il chimico tedesco Hermann Staudinger
contesta le teorie correnti sulla natura delle sostanze polimeriche
come composti di associazione tenuti insieme da valenze secondarie
e propone per i polimeri sintetici dello stirene e
della formaldeide e per la gomma naturale le formule
a catena aperta che oggi sono accettate da tutti. Attribuisce le
proprietà colloidali degli alti polimeri esclusivamente all'elevato
peso delle loro molecole, proponendo di chiamarle macromolecole.
Negli anni Venti e Trenta sono introdotti molti nuovi materiali,
tra cui il cloruro di polivinile (PVC),
usato per produrre tubi, pannelli di rivestimento e guaine isolanti
per cavi elettrici, e le resine ureiche, usate per produrre vasellame
e per applicazioni elettriche. È degli anni venti la scoperta
della formica, laminato plastico a base di urea,
fenolo, formaldeide (e carta kraft), utilizzata nell’arredamento,
mentre nel 1935 Gibson e Fawcett mettono a punto il Polietilene. Una della materie plastiche più conosciute tra
quelle che sono sviluppate in questo periodo è il metilmetacrilato
polimerizzato, brevettato in Gran Bretagna come perspex e
noto anche come plexiglas o lucite (messo
a punto da tecnici dell’aeronautica nel 1948). Questo materiale
ha eccellenti proprietà ottiche ed è adatto per
produrre lenti da occhiali, obiettivi fotografici e materiale
per l’illuminazione stradale e pubblicitaria. Le resine
polistireniche, derivate dal polistirene o polistirolo,
prodotto commercialmente per la prima volta intorno al 1937,
sono caratterizzate da alta resistenza all’alterazione
chimica e meccanica a basse temperature e dall’assorbimento
contenuto di acqua. Queste proprietà le rendono particolarmente
adatte soprattutto per la produzione di materiale per l’isolamento
dalle frequenze radio e per accessori di apparecchi, macchine
e strumenti usati in condizioni di basse temperature, come gli
impianti di refrigerazione e gli aeroplani progettati per voli
ad alta quota.
Un'importante
spinta allo sviluppo delle materie plastiche giunge durante la Seconda
Guerra Mondiale, quando si rese necessario fornire alternative sintetiche
a quelle sostanze naturali (ad. es. la gomma) che scarseggiavano
o le cui fonti di approvvigionamento venivano boicottate. I Poliuretani,
scoperti nel secolo precedente e sviluppati nei laboratori della
AG Farben da Otto Bayer dal 1938, sono allora utilizzati in sostituzione
delle gomme naturali (per ricoprire i palloni frenati che proteggevano
Londra dalle incursioni delle V1 e V2) e come schiume isolanti nei
sottomarini e negli aerei tedeschi. La crescita di questo settore
in Italia è stata sorprendente, soprattutto nel corso degli
anni Cinquanta. La maggiore industria italiana in questo campo è la Sandretto Industrie,
nata nel 1946 con presse per termoindurenti e passata
successivamente alla produzione di macchine per l'iniezione.
Nel 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); durante la guerra negli Stati Uniti esso diventa la
principale fonte di fibre tessili, e in questo periodo
sono usati i poliesteri nella fabbricazione
di blindati e di altro materiale bellico. Nello stesso anno appare
anche il politetrafluoroetilene (PTFE),
che sarà brevettato come Teflon® nel
1950 e quindi commercializzato con questo nome.
Lo slancio scientifico e tecnologico nell’industria delle materie plastiche
continua nel dopoguerra. Di particolare interesse sono i progressi dei materiali
da costruzione come i policarbonati, gli acetati e
i poliammidi. Nel 1953 il chimico tedesco Karl Ziegler introduce
il polietene, originariamente noto come polietilene (PE), e l’anno successivo
il chimico italiano Giulio Natta sviluppa il polipropene, o polipropilene (PP), isotattico,
brevettato e commercializzato come moplen; esso si rivela subito
un polimero di grande importanza industriale e la sua produzione aumenta rapidamente
in tutto il mondo, particolarmente negli Stati Uniti. Nel 1963 Ziegler e Natta
ottengono il premio Nobel per la chimica per i loro studi sui polimeri.
Dopo la scoperta del PVC, del polietilene,
delle poliammidi (Nylon), del polistirene,
la migliore conoscenza dei meccanismi di polimerizzazione contribusce negli ultimi
venticinque anni alla nascita di altri materiali plastici dotati di caratteristiche
fisico meccaniche e di resistenza al calore così elevate da consentire
di sostituire i metalli anche in quegli impieghi che un tempo erano considerati
di loro esclusiva pertinenza. Questi materiali vengono anche chiamati tecnopolimeri o
polimeri per ingegneria; tra essi possiamo ricordare il policarbonato,
il polimetilpentene, le resine acetaliche, il polifenilene
ossido, gli ionomeri, i polisolfoni,
il polifenilene solfuro, il polibutilentereftalato.
Oggi il policarbonato è considerato un tecnopolimero con prestazioni superiori
alla media ed è usato, fra l'altro, per produrre i caschi spaziali degli
astronauti, le lenti corneali che sostituiscono gli occhiali, gli scudi antiproiettile.
Il polimetilpentene o TPX è un composto
individuato e polimerizzato da Giulio Natta ma sviluppato successivamente dalla
ICI; esso resiste ottimamente alla sterilizzazione e ha una perfetta trasparenza.
Anche le poliammidi si mantengono stabili se vengono sottoposte per periodi molto
lunghi a temperature dell'ordine di 300°C. Queste resine termoindurenti possono
dare un'idea del livello di prestazioni raggiunte ormai dalle materie plastiche
quanto a resistenza meccanica, termica e alla fatica. Esse infatti hanno sostituito
i metalli speciali nella produzione di palette per turbine di aerei e altre parti
dei motori degli aviogetti e nella produzione di pistoni e fasce elastiche per
automobili.
Dalla vecchia cara celluloide di
Hyatt, materiale sostitutivo di sostanze più nobili e pregiate che s'infiammava
come uno zolfanello e magari esplodeva, siamo arrivati in poco
più di cento anni a questi superpolimeri per
molti aspetti superiori ai metalli, alla ceramica e ai materiali
tradizionali e quindi ormai insostituibili negli impieghi più avanzati
della tecnologia moderna.
La storia dei polimeri va di pari passo con il perfezionamento
delle tecnologie di trasformazione che consentono di tramutare
un pugno di granuli, una manciata di polvere o un barattolo di
liquido in un oggetto finito dotato di una forma e capace di assolvere
a una funzione precisa. Da quando la prima Bakelite è stata
scoperta, il nostro rapporto con la realtà quotidiana è mutato
profondamente: si era trovato un materiale duttile, flessibile
a più utilizzi, possibile da produrre a livello industriale.
La enorme flessibilità della plastica e la continua ricerca
in questo campo fanno sì che la storia delle materie plastiche sia
ancora tutta da scrivere. L'Italia è uno dei maggiori produttori
del mondo di macchine per materie plastiche, seguendo per volume
di produzione la Germania e gli Stati Uniti.