Guida alla produzione dei materiali plastici

Vi siete mai chiesti quale sia il processo di produzione della plastica? Come vengono prodotti i materiali plastici? I prodotti in plastica sono una parte importante della nostra vita quotidiana e dei nostri usi industriali. È importante sapere come vengono prodotti. Esploriamo il viaggio dalle materie prime al prodotto finale. Scopriremo le innovazioni e le tecniche alla base della moderna produzione di plastica.

Punti di forza

• I materiali termoplastici possono essere riciclati e riutilizzati più volte senza un degrado significativo.¹.
• Gli additivi comuni nelle materie plastiche migliorano proprietà come il colore, la forza e la resistenza al calore.¹.
• Le plastiche sintetiche sono ottenute da carbone, petrolio grezzo o gas naturale. Le plastiche biobased provengono da piante come l'amido e il mais.².
• La polimerizzazione è la reazione chimica che produce polimeri plastici a partire da molecole più piccole, come l'etilene e il propilene.².
• Il polietilene tereftalato (PET) è la plastica sintetica più prodotta. È popolare per la sua riciclabilità e la sua resistenza.³.

Il nostro obiettivo è quello di fornire una comprensione approfondita di come viene prodotta la plastica. Vogliamo anche mettere in evidenza le parti chiave del processo di produzione della plastica. processo di produzione della plastica. Questi elementi favoriscono l'efficienza e la creatività dell'industria. Unisciti a noi per immergerti nel mondo della produzione di plastica. Qui la scienza si fonde con la creatività e l'innovazione la fa da padrona.

Una panoramica sulle materie plastiche

Le materie plastiche hanno cambiato molti settori grazie al loro uso flessibile e alle loro ampie applicazioni. Vengono prodotte principalmente da materiali come la cellulosa, il carbone, il gas naturale, il sale e il petrolio grezzo. Questi materiali sono fondamentali nel mondo di oggi⁴. A partire dal 1862 con la prima plastica sintetica, il loro sviluppo ha una lunga storia. Oggi puntiamo a rendere le plastiche più sostenibili, utilizzando materiali di scarto o rinnovabili.⁴.

La plastica può essere riciclata scomponendola in nuovi prodotti o trasformandola in materiali di base. Questo processo contribuisce a riciclare oltre 10 milioni di tonnellate di plastica nell'UE entro il 2025.⁴. Conoscere le modalità di produzione delle materie plastiche, dal reperimento delle materie prime alla loro modellazione, è fondamentale per realizzare buone materie plastiche.

Le materie plastiche sono suddivise in tipi come acrilici, poliuretani e siliconi in base alla loro composizione.⁵. Sono inoltre raggruppate in base a come sono fatte e a come reagiscono agli oggetti. Ci sono plastiche che si sciolgono con il calore e altre che rimangono solide.⁵. L'aggiunta di elementi diversi alla plastica può modificarne il colore, la durezza e la resistenza ai batteri o al fuoco.

Le materie plastiche sono utilizzate in molti settori come la sanità, l'agricoltura e l'edilizia. Contribuiscono a rendere possibile cose come il risparmio energetico e la riduzione del consumo di carburante.⁴. Man mano che troveremo nuovi modi per produrre e utilizzare le materie plastiche, queste continueranno a svolgere un ruolo importante nel rendere le cose migliori e più sostenibili.

Per saperne di più su come viene prodotta la plastica, guardate questo articolo guida dettagliata sugli estrusori di plastica. Si parla di come funzionano, di cosa li rende efficienti e di come sono stati progettati.⁴.

Tipi di plastica: sintetica e biobased

Quando si realizzano prodotti in plastica, è fondamentale conoscere la differenza tra le plastiche sintetiche e quelle biobased. Le plastiche sintetiche derivano da prodotti petrolchimici. Le plastiche biobased, invece, provengono da elementi che crescono.

Plastica sintetica

Le plastiche sintetiche necessitano di combustibili fossili come il petrolio, il gas naturale e il carbone.⁶. Questi combustibili vengono estratti dal terreno e raffinati per ottenere composti importanti. Un composto chiave è la nafta, utilizzata per produrre molte materie plastiche sintetiche. In Europa, solo circa 4 - 6% di petrolio e gas sono utilizzati per le materie plastiche. Il resto è destinato ai trasporti, all'elettricità e al riscaldamento.⁶.

Le plastiche sintetiche più comuni includono:

• Polietilene (PE): Questa plastica è disponibile in tipi come HDPE e LDPE. L'HDPE è utilizzato per prodotti come tubi e legname in plastica. LDPE è per sacchetti e bottiglie⁷.
• Polipropilene (PP): Il PP è resistente e sopporta il calore. Viene utilizzato nelle automobili, nelle apparecchiature elettriche e nei dispositivi medici.⁷.
• Cloruro di polivinile (PVC): Il PVC è disponibile nei tipi duro e morbido. Il PVC duro è ottimo per le costruzioni, come tubi e finestre. Il PVC morbido è utilizzato per i cavi e le apparecchiature mediche.⁷.
• Polistirolo (PS): Il PS produce oggetti come forchette e imballaggi usa e getta. Viene scelto per la sua rigidità e la capacità di essere modellato.⁷.

Le plastiche sintetiche sono popolari per la loro facilità di produzione e per il loro utilizzo in molti campi.⁶. Eppure, contribuiscono davvero al cambiamento climatico. Sono il terzo prodotto petrolifero più utilizzato nel mondo.⁸.

Plastica biobased

Con le preoccupazioni per le plastiche sintetiche, sempre più persone vogliono scegliere plastiche biobased. Queste provengono da sostanze rinnovabili come carboidrati, amido e oli.⁶.

Le plastiche biobased includono:

• Acido polilattico (PLA): Ricavato per lo più dal mais, il PLA è in grado di decomporsi naturalmente. Viene spesso utilizzato per gli imballaggi e può essere compostato a livello industriale.⁸.
• Plastica biodegradabile: Sono prodotti da piante come il mais o la canna da zucchero. Stanno migliorando e potrebbero contribuire a risolvere alcuni problemi ambientali.⁷.

Nel 2014 le bioplastiche rappresentavano solo lo 0,2% del mercato dei polimeri, ma stanno crescendo⁸. Queste plastiche biodegradabili funzionano come quelle normali, ma sono meno dannose. Ci aiutano a fare meno affidamento sulle limitate risorse petrolifere⁶.

Capire la chimica dei polimeri

Nella chimica dei polimeri si studia come alcuni materiali cambiano le industrie. I polimeri hanno dimensioni e pesi diversi che li rendono utili ogni giorno.⁹. Conoscere i polimeri ci aiuta a creare nuovi prodotti nelle fabbriche.

L'uso dei polimeri artificiali è iniziato nei primi anni del 1900.⁹. Ma i polimeri naturali come la lana e il legno esistono da sempre. Questo dimostra che ne abbiamo sempre avuto bisogno⁹. Oggi conosciamo molto bene i polimeri, come il polietilene, che è utile per molte cose.⁹.

Circa 80% delle plastiche che utilizziamo sono termoplastiche e 20% sono termoindurenti.¹⁰. I materiali termoplastici, come il polipropilene e il polistirene, sono popolari perché possiamo fonderli e modellarli nuovamente.¹⁰¹¹. I termoindurenti diventano duri e non possono essere rimodellati, il che li rende meno comuni per alcuni usi.⁹.

Utilizziamo metodi speciali per rendere i polimeri adatti a determinati usi⁹. Per esempio, nella costruzione delle automobili, i polimeri contribuiscono a rendere resistenti ma leggeri componenti come i fari e i paraurti.¹¹.

Ultimamente si lavora molto sui polimeri biodegradabili e intelligenti. Questo ha portato a nuovi materiali come l'acido polilattico, che sono più resistenti e possono sopportare più calore.¹¹. Questi materiali sono molto importanti per lo spazio e per i gadget high-tech, a dimostrazione di quanto sia cruciale oggi lo studio dei polimeri.

I polimeri sono fondamentali anche per la produzione di imballaggi, perché materiali come il polietilene sono leggeri, resistenti e non costano molto.¹¹. Conoscere il funzionamento di questi materiali aiuta i produttori a realizzare prodotti migliori. Se volete saperne di più, potete consultare il sito usi e applicazioni della plastica polipropilenica⁹.

Le materie prime nella produzione di plastica

È importante sapere da dove provengono i materiali plastici se si lavora nel settore delle materie plastiche. Questi materiali derivano principalmente dal petrolio e dal gas naturale. Hanno anche diversi riempitivi e additivi per migliorare il prodotto finale.

Petrolio e gas naturale

Il petrolio è l'ingrediente chiave per la produzione di materie plastiche. Proviene dai resti di antichi animali e piante che sono stati pressati sotto la terra per milioni di anni. Quasi tutte le plastiche derivano da materiali presenti nei combustibili fossili. Il polietilene è la plastica più comunemente utilizzata oggi per gli imballaggi.¹². La lavorazione dei liquidi del gas naturale, come l'etano, crea diversi polimeri. Questi polimeri sono fondamentali per la produzione di polietilene¹³.

Resine comuni per i prodotti in plastica includono polietilene (PE), PET, PP, PVC e PS. Negli Stati Uniti, ogni persona è legata a circa 150 chilogrammi di polimeri all'anno. Questo dimostra quanto dipendiamo dalle materie plastiche ricavate dal petrolio.¹³.

Riempitivi e additivi

I riempitivi sono fondamentali per realizzare prodotti in plastica migliori e più economici. Il carbonato di calcio, ad esempio, contribuisce a migliorare la forza, la durata e la resistenza al calore di questi prodotti. Inoltre, si stanno studiando materiali più ecologici, come la cellulosa ricavata da alberi di conifere e dalla canna da zucchero, per ridurre i danni all'ambiente.¹².

Molti fattori influenzano l'uso di cariche e additivi, come la qualità dei materiali, i costi di trasporto e il mercato mondiale. Le innovazioni, come il PBTL, un nuovo tipo di polimero riciclabile, mostrano gli sforzi per essere più sostenibili. Questi sforzi mirano a ridurre gli effetti ambientali riscontrati con i materiali tradizionali.¹³.

Vediamo ora un confronto tra i diversi polimeri e il loro utilizzo:

Grazie a questi diversi utilizzi e all'attenta scelta di cariche e additivi, l'industria della plastica sta facendo progressi. Sta lavorando per migliorare le prestazioni, ridurre i costi e prendersi cura del pianeta.

Fasi chiave del processo di produzione della plastica

Per creare prodotti in plastica di alta qualità, è importante conoscere il processo dall'inizio alla fine. Questa guida illustra le fasi essenziali, dal reperimento delle materie prime alle tecniche avanzate di polimerizzazione utilizzate.

Estrazione di materie prime

La produzione di plastica inizia con l'ottenimento di idrocarburi dal carbone, dal gas naturale e dal petrolio.¹⁴. Questi sono i principali materiali utilizzati per la produzione di plastica¹⁴.

Raffinazione e lavorazione

Dopo aver ottenuto gli idrocarburi, questi vengono raffinati per trasformarli in monomeri. I monomeri sono il punto di partenza dei polimeri. Tipi di plastica come il polietilene e il polipropilene derivano da un metodo chiamato polimerizzazione per addizione. Il nylon e il poliestere derivano dalla polimerizzazione per condensazione.¹⁴. I polimeri vengono migliorati con l'aggiunta di stabilizzanti e ritardanti di fiamma.¹⁴.

Metodi di polimerizzazione

La polimerizzazione è fondamentale per trasformare i monomeri in polimeri. Avviene in due modi principali: per addizione e per condensazione. Esistono tonnellate di materie plastiche prodotte in questo modo, tra cui polveri e resine liquide. Queste vengono poi modellate per scopi diversi¹⁵. Metodi come l'addizione e la condensazione creano plastiche con caratteristiche uniche per diverse esigenze.¹⁴.

I processi di stampaggio danno ai polimeri la loro forma finale. Le tecniche includono lo stampaggio rotazionale, il soffiaggio, l'estrusione e lo stampaggio a iniezione.¹⁴. Lo stampaggio a iniezione è importantissimo per la realizzazione di molti pezzi precisi. Funziona in campi come l'elettronica e le automobili, fondendo i pellet in stampi¹⁵¹⁴. Questo metodo è ottimo per realizzare rapidamente componenti dettagliati e precisi.¹⁴.

Se volete saperne di più su come viene stampata e prodotta la plastica, date un'occhiata a Guida definitiva al PVC plastico riciclaggio. Contiene molte informazioni sui metodi e sulla tecnologia dell'industria della plastica di oggi.¹⁵.

Come si producono le materie plastiche

La produzione di plastica comporta diverse fasi chiave che trasformano le materie prime in oggetti di plastica utili. Per creare materie plastiche di alta qualità destinate a diversi usi, è necessario conoscere a fondo queste fasi.

Composto di polimeri

La prima fase importante della produzione di plastica è chiamata compounding dei polimeri. Qui i polimeri di base vengono mescolati con elementi quali stabilizzatori e coloranti. Queste miscele contribuiscono a rendere la plastica forte, flessibile o colorata. Poi, la miscela viene riscaldata e trasformata in pellet. Questi pellet vengono utilizzati successivamente nel processo.

Stampaggio e modellatura

Successivamente, i pellet vengono modellati e modellati. Il metodo utilizzato dipende dal prodotto finale. Alcuni metodi comuni sono:

• Stampaggio a iniezione: Il polimero viene spinto in uno stampo per ottenere forme precise.
• Stampaggio a soffio: La plastica morbida viene gonfiata come un palloncino all'interno di uno stampo, ideale per la produzione di bottiglie.
• Estrusione: Il polimero viene spremuto attraverso una matrice per ottenere forme lunghe, come i tubi.
• Stampaggio rotazionale: Uno stampo ruota, riempiendosi di polimero per creare oggetti grandi e cavi.

Per creare una bottiglia in PET da un litro si utilizzano circa due litri di acqua e molta energia.¹⁶. Ogni anno produciamo oltre 300 milioni di tonnellate di plastica. Purtroppo, la metà viene utilizzata solo una volta¹⁷.

Tecniche di post-elaborazione

Dopo la sagomatura, perfezioniamo e rifiniamo i prodotti. Rifinitura, verniciatura e assemblaggio dei pezzi sono alcuni dei modi in cui miglioriamo i prodotti. Queste fasi contribuiscono a soddisfare gli standard di alta qualità necessari per il loro utilizzo.

L'ecocompatibilità è fondamentale nella produzione di materie plastiche oggi. L'utilizzo di plastica riciclata per le bottiglie in PET consuma meno energia e risorse.¹⁶. Inoltre, l'utilizzo di plastica riciclata ci permette di saltare alcuni passaggi, risparmiando ulteriori risorse.¹⁶.

Diversi metodi di formatura della plastica

L'industria della plastica utilizza molti metodi di formatura per realizzare un'ampia gamma di prodotti. Ciascun metodo si adatta a determinate materie plastiche e a determinati usi, consentendo di lavorare meglio e in modo più conveniente. Conoscere questi metodi aiuta a scegliere quello giusto per il prodotto che si sta realizzando.

Stampaggio a iniezione

Lo stampaggio a iniezione è la scelta migliore perché è preciso ed efficiente. Con questo metodo, la plastica calda viene iniettata in uno stampo per prendere forma. Oltre 80% di oggetti in plastica di uso quotidiano, come giocattoli, parti di automobili e articoli per la casa, sono realizzati in questo modo.¹⁸. Materiali come l'ABS e il PMMA sono i preferiti per questo metodo. Possono essere fusi e rimodellati più volte senza perdere qualità.¹⁹.

Stampaggio a soffiaggio

Lo stampaggio a soffiaggio è fondamentale per la produzione di articoli in plastica vuoti. Si tratta di soffiare la plastica calda in uno stampo per creare forme come bottiglie e tazze. Questo metodo è ottimo per realizzare oggetti come bottiglie e tazze monouso in materiali trasparenti e resistenti come il PET.¹⁸. Viene scelto per la sua economicità nella realizzazione di molti prodotti leggeri e a parete sottile.

Estrusione

L'estrusione pressa la plastica fusa attraverso uno stampo per formare forme lunghe e continue. Questo metodo si adatta molto bene alla produzione di quantità elevate. Le termoplastiche, che si sciolgono facilmente, sono tipicamente utilizzate in questo caso.¹⁹. I suoi impieghi spaziano dall'edilizia all'imballaggio, rendendolo molto adattabile.

Stampaggio rotazionale

Questo metodo è unico nel suo genere, perfetto per le forme grandi e cave come i serbatoi o le vasche.¹⁸. Riscalda e ruota la plastica in polvere all'interno di uno stampo per ottenere una diffusione uniforme. In questo modo si ottengono oggetti resistenti e duraturi con una grande struttura.

I moderni progressi nella produzione di plastica

I moderni progressi nella produzione di plastica sono profondamente influenzati da innovazioni nella produzione di plastica e la crescente domanda di tecnologie di produzione sostenibile della plastica. I polimeri sintetici sono stati inventati per la prima volta nel 1869 da John Wesley Hyatt per sostituire sostanze naturali come l'avorio, aprendo una nuova era nella disponibilità dei materiali.²⁰. Da allora, la produzione di plastica si è evoluta in modo significativo, soprattutto durante e dopo la Seconda Guerra Mondiale, quando gli Stati Uniti hanno registrato un aumento 300% della produzione di plastica per sostenere lo sforzo bellico.²⁰. Questo dimostra quanto sia critico innovazioni nella produzione di plastica sono stati nel corso della storia.

Oggi la produzione mondiale di plastica supera i 450 milioni di tonnellate all'anno, con un forte aumento negli ultimi 70 anni rispetto ai soli 2 milioni di tonnellate del 1950.²¹. Questa enorme crescita è guidata da una continua innovazioni nella produzione di plastica. In tutto il mondo, ogni anno vengono prodotti oltre 360 milioni di tonnellate di polimeri di origine fossile, con un tasso di crescita annuale di 8,4%, il doppio del tasso di crescita globale della produzione.²². Questo boom evidenzia il ruolo della plastica nella vita moderna e la crescente necessità di tecnologie di produzione della plastica sostenibili per contenere l'impatto ambientale.

In un contesto di crescenti preoccupazioni ambientali, l'industria sta sviluppando attivamente tecnologie di produzione sostenibile della plastica. Nel 2018, la domanda europea di convertitori di materie plastiche ha raggiunto i 51,2 milioni di tonnellate, prevalentemente per l'imballaggio, l'edilizia, i veicoli automobilistici e i dispositivi elettronici.²². Inoltre, si prevede che la capacità produttiva totale di biopolimeri nell'UE raggiungerà i 2,45 milioni di tonnellate entro il 2024.²². Queste pietre miliari sottolineano il passaggio del settore a pratiche sostenibili.

Anche il riciclaggio efficace svolge un ruolo fondamentale nel rendere la produzione di plastica più sostenibile. Ad esempio, nel 2018 sono state riutilizzate 32,5% di rifiuti plastici riciclati post-consumo.²²e le bioplastiche ricavate da colture vegetali si stanno affermando come alternative ecologiche.²⁰. Tuttavia, solo il 9% dei rifiuti plastici mondiali viene riciclato, mentre una parte significativa finisce nelle discariche o negli oceani, evidenziando la necessità di migliorare le soluzioni di gestione dei rifiuti.²¹.

Le tecnologie di produzione sostenibile della plastica e le migliori pratiche di gestione dei rifiuti sono fondamentali per ridurre l'inquinamento da plastica. Ogni anno, 1-2 milioni di tonnellate di rifiuti plastici finiscono negli oceani, contribuendo a creare notevoli problemi ambientali.²¹. Per contrastare questo fenomeno, è necessario adottare a livello globale le migliori pratiche di produzione e riciclo della plastica, assicurando che la plastica possa far parte di un futuro sostenibile.

Conclusione

Per noi è importante capire come vengono prodotte e riciclate le materie plastiche. Ci impegniamo a creare macchine per il riciclaggio migliori. Il processo di produzione della plastica, a partire dai materiali di base, è complesso. Comporta molte fasi, come la trasformazione delle materie prime in polimeri e poi in prodotti.

Le materie plastiche svolgono molti ruoli e provengono da fonti diverse. Alcune sono prodotte dall'uomo, mentre altre provengono dalle piante. Questa varietà rende il mercato della plastica ricco e in continua evoluzione. Continuiamo a trovare nuovi modi per produrre e utilizzare le materie plastiche.

Al momento, non stiamo facendo grandi cose con i rifiuti di plastica. Solo 9% vengono riciclati, 12% vengono bruciati e 79% finiscono in discarica o in natura.²³. Se non cambiamo, entro il 2050 produrremo oltre 1,1 miliardi di tonnellate di plastica all'anno.²⁴. Inoltre, i piccoli pezzi di plastica e le sostanze chimiche nocive sono dannosi per la nostra salute.²⁵.

Siamo seriamente intenzionati a produrre meno rifiuti e a riciclare di più. Il futuro della plastica ci impone di produrre, riciclare e gestire meglio i rifiuti. Siamo qui per cambiare il modo in cui le cose vengono fatte, con l'obiettivo di ridurre l'inquinamento e i danni. Il nostro team in tutto il mondo è pronto ad aiutare le industrie a risolvere questi grandi problemi.