La plastica, un nuovo materiale per i Beni Culturali

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Luigi Campanella, già pesidente SCI

Il Museo ha subito negli ultimi 50 anni una profonda trasformazione che lo ha reso da sede di informazione a sede di conoscenza,essendo i due termini ben distinti anche concettualmente.

Su questa base sono nati e si sono imposti all’attenzione culturale nuovi musei, dove la novità ha, a seconda dei casi, riguardato le innovazioni ICT, l’organizzazione della struttura, i contenuti esposti.

In questo ultimo senso un museo nuovo è di certo il PLART di Napoli. Il Plart Napoli è uno spazio polifunzionale, un museo della plastica e centro di ricerca e restauro dei polimeri. Il Plart ospita una delle più ricche collezioni di plastiche storiche, con una esposizione di millecinquecento opere d’arte e design, tra prototipi e pezzi di culto della storia del design.

Tutti gli oggetti esposti sono accomunati dalla doppia anima di oggetto di uso comune e opera d’arte. La collezione del Plart raccoglie accessori, apparecchi elettronici, utensili in celluloide, acrilico, bachelite, fino al più recente PVC. Gli oggetti della collezione del Museo Plart Napoli appartengono tutti all’arco di tempo in cui il design ha dato il meglio di sé, dalla metà dell’Ottocento fino agli anni Sessanta.

Colorata, bianca, nera, duttile o inflessibile. Nelle sue mille varianti, la plastica è senza dubbio il materiale che ha dominato gli artefatti prodotti dall’uomo nell’ultimo secolo. Con i suoi pregi e i suoi difetti, questo materiale si è imposto come supporto per gli oggetti più vari, fino a diventare protagonista di opere d’arte e pezzi unici nella storia della creatività. Dalle Barbie ai lettori mp3, dai telefoni agli utensili della cucina siamo quotidianamente circondati da materiali plastici. Se fino agli anni Settanta si pensava alla plastica come a qualcosa di indistruttibile, oggi il suo tallone d’Achille è ben noto agli esperti di conservazione: la plastica, infatti, non solo non è immortale, ma subisce un processo di decomposizione tra i più insidiosi e difficili da arginare. Proprio per questo – cercare di salvare i “tesori di plastica” e rendersi conto per tempo dei primi segni di cedimento – da un paio d’anni scienziati di tutta Europa sono al lavoro al cosiddetto Popart Project, progetto finanziato dall’Unione Europea per la preservazione degli artefatti in plastica esposti in musei e gallerie. Un tempo si pensava fosse eterna, oggi sono evidenti i primi segni del degrado. Oggetti d’uso quotidiano e capolavori del design, tutti rischiano di andare perduti.

“La degradazione della plastica è una bomba a orologeria”, spiega Yvonne Shashoua, ricercatrice di conservazione al National Museum of Denmark di Copenhagen. In termini molecolari, infatti, la plastica è costituita da polimeri, gruppi di molecole fatte di lunghe catene di carbonio. Nel tempo, i legami chimici che tengono insieme queste catene si rompono man mano che vengono attaccati dall’ossigeno o dai raggi ultravioletti, o semplicemente si indeboliscono per effetto del calore ambientale. La riduzione delle proprietà meccaniche può essere determinata dall’ossidazione e dall’idrolisi attraverso meccanismi che coinvolgono i radicali liberi provenienti dall’ambiente e dalla rottura di legami chimici. Particolarmente sensibile a questo tipo di degrado è il polipropilene.

La resistenza alle aggressioni chimiche delle materie plastiche è in genere buona; il cloruro di polivinile, il PTFE e la sua variante, l’ETFE, il polietilene e il polipropilene risultano particolarmente resistenti all’attacco di acidi e di basi. Tutte le materie plastiche sono però soggette ad invecchiamento, a un processo lento di degradazione per effetto della luce del sole, soprattutto delle radiazioni ultraviolette,

Le conseguenze di questi processi hanno lasciato un segno indelebile su oggetti risalenti al XIX secolo o all’inizio del XX, come le pellicole fatte di celluloide o gli artefatti realizzati in cellulosa acetata. Per questo e altri tipi di plastica la decomposizione è autocatalizzata: quando i legami iniziano a rompersi, rilasciano degli agenti chimici che attaccano le catene stesse dei polimeri. In sostanza, si tratta di un meccanismo autodistruttivo difficile da bloccare, una volta avviato.

Le Materie plastiche sono Materiali polimerici costituiti in genere da macromolecole organiche, caratterizzati dalla possibilità di essere modellati in qualsiasi forma, quando si trovano allo stato plastico; vengono lavorati mediante procedimenti vari, generalmente a caldo. Le unità di base della materie plastiche, cioè i polimeri, possono essere naturali (come la cellulosa, la cera e la gomma naturale), artificiali, cioè costituiti da polimeri naturali modificati (come l’acetato di cellulosa e il cloridrato di caucciù) o sintetici,cioè prodotti mediante reazioni chimiche di sintesi o di addizione (come il nylon, il politene ecc.). I materiali iniziali sono resine sotto forma di granulati, polveri o soluzioni, dai quali si formano le materie plastiche finite. Si basano sulla chimica del carbonio, il quale ha la capacità di formare catene legate in forme diverse. Quando induriscono, le molecole di cui sono costituite le materie plastiche – i monomeri – si uniscono in catene, formando i polimeri, Le materie plastiche sono caratterizzate da un alto rapporto resistenza-densità, un’eccellente proprietà di isolamento termico, elettrico e acustico, e una buona resistenza ad acidi, basi e solventi. Le macromolecole dalle quali sono costituite possono essere lineari, ramificate o reticolate; nei primi due casi esse sono termoplastiche, cioè rammolliscono quando vengono riscaldate, mentre nell’ultimo caso sono termoindurenti, cioè induriscono in seguito a innalzamenti della temperatura.

Le proprietà di un polimero dipendono dal tipo di monomero con cui è stato ottenuto, dalla lunghezza delle macromolecole, dallo loro struttura e dal modo con cui si dispongono nello spazio le diverse macromolecole. I materiali amorfi hanno macromolecole disposte in modo disordinato, quelli cristallini presentano configurazioni spaziali ordinate.

Una strategia per arginare il problema del degrado consiste nell’aggiungere composti anti-invecchiamento capaci di bloccare la degradazione fin dalle sue fasi iniziali. Alcune di queste sostanze agiscono come degli schermi solari che proteggono le catene da ossigeno, luce e raggi ultravioletti. Spesso, però, gli additivi sono costosi e vengono centellinati in fase di manifattura. Oppure possono perdere la loro efficacia, lasciando “scoperto” il polimero e aprendo così la strada alla degradazione.

Una delle difficoltà maggiori per la conservazione è la varietà dei modi in cui diversi tipi di plastica si degradano per cui ciò che funziona bene per preservare un materiale può rivelarsi completamente deleterio per un altro.

La maggior parte delle plastiche moderne, ad esempio, decade principalmente a causa delle reazioni con l’ossigeno, ed è quindi più protetta se sigillata in un’atmosfera priva di ossigeno. La cellulosa acetata, invece, necessita di un trattamento diametralmente opposto: senza una ventilazione adeguata, i vapori di acido acetico che originano dall’invecchiamento del materiale ne accelerano il processo di decadimento.

L’esigenza che si verifica è quella di predire questi meccanismi di degradazione.

Per ciò si cerca di ‘velocizzare’ questi meccanismi, simulando il più possibile le condizioni di esposizione del manufatto/materiale.

Partendo dal presupposto che una simulazione fedele è impossibile si sono sviluppate nel tempo alcune procedure standard per l’esposizione dei materiali in modo tale che, almeno tra loro, possa esserci una accettabile riproducibilità dei risultati.

Esistono delle strumentazioni e delle metodologie che vengono generalmente utilizzate per sottoporre i materiali a cicli di invecchiamento ‘accelerati‘ rispetto all’esposizione naturale. Queste tecniche sono utilissime per paragonare il comportamento di diversi materiali, ma tutte le variabili devono essere attentamente valutate se si vuole predire la degradazione nel tempo.

Partendo dal presupposto che non si possono riprodurre esattamente tutte le variabili esterne, anche perché è proprio lo stesso ‘invecchiamento naturale’ che non è riproducibile, sono state sviluppati degli apparecchi e delle metodologie che consentono il controllo delle variabili più importanti, quali lo spettro di emissione delle lampade, la potenza emessa, la temperatura, l’umidità, etc.

 

Quel nostro ingegnoso collega: Leo Baekeland.

Giorgio Nebbia.

“Sappi che l’avvenire è racchiuso in una sola parola, una sola: plastica”. Nel celebre film “Il laureato”, di Mike Nichols (1967) è questo il consiglio che un amico di famiglia dà al giovane Braddock (Dustin Hoffman), durante la sua festa di laurea, per indicare dove orientare il suo futuro di lavoro.

La frase rifletteva il pensiero corrente nell’età dell’oro della plastica; si può ben dire che il Novecento è stato segnato dai nuovi materiali sintetici che, del resto, sono “nati”, si può dire, proprio agli inizi del secolo scorso, nel 1906.
A quell’anno infatti risale il brevetto americano n. 942.699 depositato da Leo Baekeland (1863-1944), per un nuovo materiale ottenuto dalla combinazione del fenolo con la formaldeide. Quando fece la rivoluzionaria invenzione “della plastica” questo Leo Baekeland era già un personaggio speciale. Nato in Belgio da modesta famiglia, si era laureato in chimica, poi si era trasferito negli Stati Uniti, animato dalla passione per le invenzioni, e per il successo economico.

Leo Baekeland (1863-1944)

Baekeland aveva già inventato una carta fotografica, chiamata Velox, con la quale era possibile sviluppare le fotografie anche alla luce artificiale, una innovazione molto importante perché fino allora le fotografie potevano essere sviluppate soltanto alla luce del Sole; per la produzione di questa carta Velox aveva fondato la società Nepera. George Eastman (1854-1932), altro imprenditore nato povero che aveva fatto una fortuna con l’invenzione della macchina fotografica popolare Kodak, capì l’importanza dell’innovazione e acquistò nel 1899 la Nepera e i brevetti Baekeland per un milione di dollari, una cifra allora favolosa.

Ma intanto altri problemi richiamarono l’attenzione di Baekeland; la fine dell’Ottocento era stata caratterizzata dall’espansione dell’elettricità; le forze del calore e del moto delle acque potevano essere trasformate in elettricità mediante dinamo e l’elettricità poteva azionare le macchine mediante motori elettrici e l’elettricità poteva arrivare dalle dinamo ai motori e agli impianti di illuminazione e nelle città e nelle fabbriche e ai telegrafi mediante fili di rame. Per evitare dispersioni e perdite nelle dinamo e nei motori i fili elettrici erano rivestiti con la gommalacca, una sostanza resinosa che esce dai rami di alcune piante in seguito alla puntura di una cocciniglia, l’insetto Laccifera lacca, che va a deporvi le uova. L’aumento della richiesta aveva reso la gommalacca scarsa e costosa e Baekeland cercò di ottenere un surrogato artificiale.

Qualche anno prima, durante le ricerche per la sintesi dell’indaco, il grande chimico tedesco Adolf von Baeyer (1835-1917) aveva osservato che dalla reazione del fenolo, un liquido derivato dalla distillazione del catrame di carbone, con la formaldeide, un sottoprodotto della distillazione secca del legno, si formava un residuo resinoso e appiccicoso che rappresentava uno scarto inquinante; partendo da questo rifiuto Baekeland studiò a fondo la reazione fra fenolo e formaldeide e osservò che il materiale resinoso risultante era un buon isolante elettrico e rappresentava il surrogato ideale della gommalacca. Si trattava della prima vera macromolecola artificiale e quindi era la prima materia plastica.

La resina fenolo-formaldeide non si rivelò soltanto adatta come vernice e isolante elettrico. Nel 1907 si scoprì che, miscelando la resina con farina fossile, si otteneva una materia solida, stampabile a caldo, che fu chiamata bachelite e che ebbe un grande successo per oggetti domestici, telefoni, apparecchiature elettriche, eccetera. Baekeland creò la società “Bakelite” per la fabbricazione e commercializzazione delle resine fenolo-formaldeide (la società fu venduta successivamente al gigante chimico Union Carbide).

Gli anni successivi videro molti altri successi della materia scoperta da Baekeland; mentre cercavano dei surrogati per la mica, il minerale usato come isolante elettrico in sottili fogli, alcuni scoprirono che una materia adatta allo stesso scopo, che fu chiamata “For-mica” (al posto della mica) si otteneva miscelando resine fenolo-formaldeide con segatura o polvere di legno; da questa scoperta derivarono i laminati plastici denominati “formica” ancora oggi usati, partendo da resine diverse.

Leo Baekeland, che era stato, oltre che scienziato e inventore, un fortunato e abile imprenditore, morì nel 1944 nella sua villa vicino New York.

Ormai si parla di resine fenoliche per indicare molte materie plastiche sintetiche termoindurenti ottenute facendo reagire con formaldeide o con altre aldeidi, il fenolo e i cresoli, con addizione di vari materiali di carica. Benché non siano fra le più diffuse materie plastiche commerciali, sono usate ancora per molti oggetti di uso comune e addirittura alcuni stilisti ne stanno riscoprendo alcune virtù estetiche.

Ho voluto raccontare questa storia perché offre l’occasione di alcune considerazioni; molte invenzioni sono nate alla ricerca di surrogati di materiali diventati scarsi e costosi; molte invenzioni sono nate osservando le proprietà di cose buttate via, rifiutate; molti inventori erano nati poveri e sono diventati persone di successo perché tenevano gli occhi aperti sul mondo circostante. Pasteur disse una volta che il caso aiuta la mente preparata.

Che cosa potremmo fare per aiutare tanti giovani, scoraggiati e disoccupati, ad aprire gli occhi su un mondo che è ancora pieno di cose da scoprire, di scarti da trasformare in oggetti utili, e in occasioni di lavoro e di benessere anche personale ?