Algunes de les característiques comunes dels plàstics, d’altra banda ben diferents quant a la natura i les propietats, són l’elevat pes molecular, la sensibilitat a la calor en un moment determinat de llur manufactura, l’interval relativament limitat de la temperatura d’utilització, el pes específic relativament baix (entre 0,02 i 2,5 g/cm3), llurs propietats aïllants (tant tèrmiques com elèctriques i acústiques) i la resistència als agents químics inorgànics. Els plàstics són sintetitzats a partir de diverses primeres matèries, les quals en determinen la diversitat de natura i de propietats. Aquestes propietats depenen també de les condicions i dels mètodes d’obtenció, els quals determinen a més a més llur comportament tecnològic.
Els plàstics poden ésser obtinguts a partir de matèries minerals (com el petroli, l’hulla, el gas natural, etc.), vegetals (com el cotó, la fusta, les plantes oleaginoses, les resines i les gomes vegetals, etc.) i àdhuc animals (com la llet), o de llurs respectius derivats, productes intermedis en la síntesi de plàstics (com l’acetilè, el benzè, el butilè, l’etilè, el propilè, el xilè, l’estirè, el fenol, el naftalè, etc., el làtex, la cel·lulosa, els olis, les laques, etc., o la caseïna).
L’estructura química de llurs molècules, anomenades monòmers, és simple i permet la unió entre elles per polimerització (reacció química dels monòmers efectuada amb forniment de pressió i de calor, generalment en presència d’un catalitzador) o per policondensació (procediment de reaccions de condensació successives, en les quals hi ha eliminació de petites molècules simples, com ara molècules d’aigua, d’àcid clorhídric, d’amoníac, etc.), donant lloc a unes molècules molt llargues, anomenades macromolècules o polímers, que repeteixen l’estructura del monòmer del qual provenen, de manera que el polímer és semblant a una cadena cada baula de la qual és un monòmer. Si els monòmers són d’una sola espècie donen lloc a un homopolímer (com en els casos del polietilè o del poliestirè), i si són de dues o més espècies diferents donen lloc a un copolímer (com en el cas de les resines ABS, obtingudes a partir de monòmers d’acrilonitril, de butadiè i d’estirè). La longitud de la cadena, que especifica algunes de les característiques del plàstic, determina l’ús al qual podrà ésser destinat, de manera que un polímer que contingui entre 20 i 100 vegades el monòmer és amorf i trencadís i només serveix per a revestiments, mentre que si el conté entre 100 i 1 000 vegades és emmotllable, i si el conté en un nombre de vegades superior a 1 000 és molt flexible i resistent i adequat per a obtenir-ne fibres tèxtils i pel·lícules.
Els plàstics poden ésser termoplàstics o termoenduribles. Els plàstics termoplàstics, obtinguts generalment per polimerització i constituïts per macromolècules que formen cadenes paral·leles amb algun enllaç entre elles, però pocs, són susceptibles d’ésser ablanits per la calor i endurits en refredar-se tantes vegades com hom vulgui, perquè en ésser sotmesos a la calor no sofreixen cap transformació química, sinó només un canvi físic. Són plàstics termoplàstics el polietilè, el polipropilè, el poliestirè, el poli(clorur de vinil), etc. Els plàstics termoenduribles, obtinguts per policondensació i constituïts per macromolècules orientades en totes direccions i amb nombrosos enllaços entre elles, no poden ésser ablanits per acció de la calor més que una sola vegada, puix que sofreixen una modificació físicoquímica que els endureix definitivament i en sotmetre'ls a l’acció d’una calor molt intensa són destruïts per carbonització, però no es fonen. És el cas de les resines fenòliques i amíniques, de les silicones, dels epòxids, etc. Alguns plàstics, com els polièsters, no poden ésser considerats ni termoplàstics ni termoenduribles; bé que és cert que no són termoplàstics, perquè hom en pot obtenir peces i objectes endurits definitivament, tampoc no poden ésser considerats termoenduribles, perquè l’enduriment no és aconseguit per l’acció de la calor, sinó per l’acció d’agents químics.
El primer plàstic obtingut industrialment fou el cel·luloide, l’any 1869, a base de nitrocel·lulosa, per la reacció de cel·lulosa amb àcid nítric, i el segon fou la galalita l’any 1897, extreta de la caseïna. En descobrir que el pes molecular de les gomes i de les resines és elevat, hom intentà de crear al laboratori macromolècules o polímers; així, el 1909, el químic flamenc Leo Hendrik Baekeland sintetitzà per primera vegada la baquelita, per polimerització del formol i formaldehid, a partir dels estudis del químic alemany Adolf von Baeyer, iniciats el 1878. Des d’aleshores, la història dels plàstics ha estat un seguit de nous processos de polimerització que han permès d’obtenir nous plàstics: el 1915 hom obtingué l’acetat de cel·lulosa, el 1921 les resines ureiques, el 1928 les resines acríliques, el 1930 els poliestirens, el 1932 el poli(acetat de vinil) i el poli(clorur de vinil), el 1938 la buna, les poliamides i els poliuretans, el 1940 el polietilè de baixa densitat, el 1943 l’acrilonitril, el 1945 les silicones, el 1954 el polietilè d’alta densitat i el 1956 el polipropilè.
Les indústries dedicades a la fabricació de plàstics elaboren el polímer i el faciliten, generalment en forma granular, a les indústries transformadores, les quals li afegeixen diverses substàncies d’addició, segons la fabricació a la qual són destinats i les característiques que hom vol obtenir en els productes a fabricar, com matèries de càrrega, plastificants, pigments, estabilitzadors, antioxidants, ignífugs, etc., puix que els polímers són emprats molt rarament en estat pur. Segons la natura dels monòmers, els plàstics poden ésser classificats en fenoplasts, aminoplasts, poliamides, polietilens, polipropilens, poliestirens, copolímers de l’estirè, poli(clorur de vinil), poli(metacrilat de metil) i polímers cel·lulòsics.
Els plàstics són sotmesos a diverses operacions, com l’extrusió, el laminatge, l’emmotllament, etc., per tal d’obtenir-ne una enorme varietat de peces, objectes, etc., que han substituït, en gairebé tots els camps industrials, els materials tradicionals i que han permès noves solucions a diversos problemes. Per extrusió hom obté perfils (emprats com a guies de portes, finestres, vidres, etc., i en la fabricació de marcs de finestra, sòcols, etc.), films o pel·lícules (emprats en el recobriment d’obres, per a impermeabilitzar cobertes i revestir encofrats, i en embalatge, especialment els termoretractables i estirables) i tubs (emprats en conducció d’aigües, extracció de fums, etc.); per laminatge són obtingudes làmines i planxes emprades en la fabricació de portes flexibles per a la indústria, difusors de llum, baranes d’escales, cobertes ondulades, revestiment de sòls, de parets, de mobles, etc.; per emmotllament hom obté tota mena d’objectes i de peces, com abraçadores, dutxes, endolls, cargols, penjadors, tapadores de vàter, dipòsits, banyeres, contenidors, vaixelles, envasos, etc. Amb plàstics expandits, especialment el poliuretà i el poliestirè, són fabricats aïllants tèrmics, acústics i elèctrics, matalassos, coixins, etc.; els plàstics expandits són també molt emprats en embalatge. Els materials plàstics són usats també en l’envasament d’aliments gràcies a llur versatilitat de formes, lleugeresa, bona inèrcia química, resistència mecànica i facilitat d’impressió; els inconvenients que a vegades cal superar són la permeabilitat a gasos, vapors i aromes, la migració i la relativament baixa resistència a la calor. És possiblement en la indústria de transformació dels plàstics on més innovacions sorgeixen dia a dia, puix que és una de les branques industrials en les quals hom investiga més intensament.
La producció de plàstics
Mentre la producció mundial mitjana de plàstics era, el 1974, d’11,4 kg per habitant i any, el consum a la RF d’Alemanya superava els 90 kg i, el 1983, els 100 kg. Els EUA en consumien uns 50 el 1974 i, el 1979, uns 60, i de 40 a 50 kg la majoria dels països desenvolupats. La seva obtenció actual gairebé exclusiva a partir del petroli o del gas natural ha portat a la creació de grans complexos petroquímics fornits pels productes de base i a una marcada concentració geogràfica de les instal·lacions corresponents. Malgrat que l’avanç de la petroquímica en països productors del petroli inclosos entre els subdesenvolupats pot significar un canvi en l’exclusiva de la fabricació de matèries plàstiques, encara avui la Comunitat Econòmica Europea —on es destaca el paper dels Països Baixos, Bèlgica i la RF d’Alemanya— assoleix la tercera part de la producció mundial, els EUA quelcom menys del 25% i el Japó el 14%; més endarrere es troben els països de l’est, a excepció de Txecoslovàquia i la RD Alemanya, amb nivells de producció per capita superiors als de la Gran Bretanya o França; la producció de l’URSS augmenta constantment.
Enfront de la concentració de la producció cal subratllar la gran diversificació i difusió del consum; el contrast d’estructura entre aquests dos sectors explica en part l’èxit de les indústries de transformats plàstics als països d’indústria antiga, però dinàmica, com és ara la RF d’Alemanya, França, Itàlia o el Japó. D’altra banda, els anys setanta i vuitanta hom ha pogut observar una disminució en el ritme de la demanda, que cal atribuir al temor d’una creixent pol·lució deguda a la proliferació d’embalatges no biodegradables i a la competència entre els diferents tipus de plàstics.
Diverses famílies de plàstics obtinguts a partir de matèries minerals
© Fototeca.cat