L'ISTITUTO DI RICERCA E TECNOLOGIA DELLE ... - ezio martuscelli

PARTE II
L’ISTITUTO DI RICERCA E TECNOLOGIA
DELLE MATERIE PLASTICHE DEL CNR.
Il suo ruolo nel sistema di ricerca nazionale
ed internazionale: “a case history”
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CAPITOLO PRIMO
IL LABORATORIO DI RICERCHE SU TECNOLOGIA
DEI POLIMERI E REOLOGIA (LTPR)
Come già precedentemente scritto, il 10 Giugno 1968, il CNR, nel
ristrutturare il “Centro Nazionale di Chimica delle Macromolecole”
(CNCM), istituì a Napoli il “Laboratorio di Ricerche su Tecnologia dei
Polimeri e Reologia” (LTPR), che, di fatto, iniziò la sua attività, a partire
dal 1969. Alla creazione del LTPR contribuirono personalità di grande
spicco del mondo della ricerca scientifica napoletana quali il Prof. Paolo
Corradini, uno dei principali collaboratori del Prof. Giulio Natta, il Prof.
Alfonso Maria Liquori ed il Prof. Giovanni Astarita.
Il LTPR fu allocato, insieme ad altri tre istituti del CNR, ad Arco Felice
(Na). Di fatto questo insieme di istituti rappresentò il primo caso in Italia
di “area della ricerca” (figura 53).
Contribuirono attivamente alla definizione delle linee guida del LTPR
un gruppo di allora giovani ricercatori (Rosario Palumbo, Alfredo Musto,
Natalino Neto, lo scrivente ed altri). L’Autore ricorda ancora oggi le
interminabili riunioni (molte delle quali si tenevano in casa del Prof.
Corradini e spesso finivano con una cena e con una giocata a tressette
oppure al bridge) durante le quali, attraverso un confronto dialettico,
spesso duro, ma sempre costruttivo, furono delineate le linee di intervento
e le caratteristiche di questo nuovo organo del CNR.
Su di un punto fu trovato un accordo unanime: il LTPR doveva avere le
caratteristiche di un moderno centro di ricerca le cui competenze avrebbero
dovuto coprire un ampio spettro della scienza e tecnologia dei polimeri.
Questo concetto fu recepito dall’allora Comitato per le Scienze
Chimiche e dagli organi deliberanti del CNR, come traspare dagli obiettivi
primari sanciti dallo Statuto:
"correlare la struttura chimica, la struttura fisica e la morfologia dei materiali
polimerici con proprietà termodinamiche, termiche, meccaniche e reologiche,
al fine di definire un “sistema di relazioni tra proprietà e struttura dei
materiali polimerici” e quindi sviluppare una serie di studi tendenti al
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miglioramento di proprietà tecnologiche ed applicative dei materiali polimerici".
In particolare il piano di ricerca, contenuto nello statuto, prevedeva le
seguenti tematiche:
- Sterochimica di complessi metallorganici e macromolecole sintetiche.
- Relazioni tra proprietà, struttura e morfologia di polimeri sintetici.
- Ricerche sul comportamento reologico di polimeri fusi e in soluzione.
Indagini teorico-sperimentali sulla connessione tra comportamento
reologico macroscopico e struttura microscopica.
- Indagini sulla struttura del moto turbolento di liquidi con caratteristiche
reologiche particolari e sui fenomeni di trasporto di calore e
di materia.
- Indagini sulla reologia e fluodinamica di sistemi plurifasici: schiume,
fanghi, sospensioni, emulsioni, polveri e solidi granulati.
Fig. 53: La sede “provvisoria” di Arco Felice dove ha trovato collocazione il laboratorio
di Ricerche su Tecnologia dei Polimeri e Reologia del CNR, trasformato successivamente
in “Istituto di Ricerca e Tecnologia delle Materie Plastiche”.
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Nell’individuazione di queste tematiche si dovette, all’epoca, necessariamente
tenere in debita considerazione il fatto che alla costituzione del
LTPR contribuirono due scuole, una di tipo chimica, facente capo
all’Istituto Chimico della facoltà di scienze e l’altra di estrazione ingegneristica
che afferiva all’Istituto di Ingegneria Chimica della facoltà di
ingegneria. Questo dualismo trovò conferma nella composizione del
primo Consiglio Scientifico (CS) (figura 54). Il Prof. Paolo Corradini fu
nominato Presidente del CS. Il Prof. Alberto Ciferri venne chiamato a
svolgere le funzioni di Direttore.
Il laboratorio, inizialmente, attraversò una delicata fase di assestamento
che si concluse con l’allontanamento della componente ingegneristica.
Questa fase ebbe fine nel 1973 con la nomina dello Scrivente, prima a
Commissario e quindi a Direttore [63]. Le fotografie riportate nella figura
55, che si riferiscono al 1978, raffigurano giovani ricercatori, tecnici e
studenti intenti a svolgere attività di sperimentazione su sofisticati macchinari
locati presso i vari laboratori dell’ LTPR. Una fotografia del
nucleo storico di ricercatori, tecnici ed amministrativi, a cui si deve la
realizzazione culturale e scientifica del LTPR e il suo definitivo consoli-
Membri Esterni
GIOVANNI ASTARITA (fino al 1970)
Istituto di principi di Ingegneria Chimica
Università di Napoli
ENZO BUTTA (dal 1971)
Istituto di Chimica Industriale ed Applicata
Facoltà di Ingegneria - Università di Pisa
PAOLO CORRADINI
Istituto Chimico, Facoltà di Scienze
Università di Napoli
MARIO BRUZZONE
SNAM Progetti - S. Donato Milanese
WALTER CONTI (dal 1973) GIOVANNI PEZZIN (fino al 1973)
SNAM Progetti - S. Donato Milanese
Montedison S.p.A. - Porto Marghera
Membri Interni
ALBERTO CIFERRI, Direttore (fino al 1970)
FRANCESCO DE CANDIA (dal 1970)
EZIO MARTUSCELLI (fino al 1970) dal 1972 Commissario
ALFREDO MUSCO (fino al 1970)
ROSARIO PALUMBO (dal 1970)
Fig. 54: Composizione del Primo Consiglio Scientifico del LTPR-CNR (1969-1974).
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damento, è riprodotta nella figura 56 (anno 1979). Molti dei personaggi
rappresentati in questa figura fanno parte dell’attuale staff dell’IRTeMP
ricoprendo ruoli di grande responsabilità.
Dopo circa dieci anni di attività le ricerche che si svolgevano nell’ambito
del LTPR erano riconducibili alle seguenti tematiche:
- Correlazioni tra paramentri morfologici e termodinamici di polimeri
sintetici cristallizzati da soluzioni diluite, dal fuso e allo stato
di fibre orientate.
- Studio dello stato ordine-disordine nei cristalli singoli di polimeri
mediante reazioni chimiche degradative.
- Influenza dei difetti di catena di tipo costituzionale e configurazionale
sulla morfologia e sulle proprietà termodinamiche di polimeri
semicristallini.
- Sintesi e caratterizzazione di polimeri di condensazione modificati.
- Proprietà fisiche di sistemi elastomerici.
- Studio delle proprietà meccaniche e di trasporto di materiali polimeri
semicristallini.
- Studio mediante tecniche roentgenografiche della struttura e dell’
ordine a livello supermolecolare di elastomeri e di sistemi amorfi.
- Studio della diffusione dei raggi X a basso angolo di catalizzatori
Ziegler-Natta in matrici polimeriche.
- Studio dell’effetto della temperatura sulla resistività elettrica di
compositi metallo-polimero.
- Sintesi e caratterizzazione di copolimeri aventi applicazione biomedica
come materiali antitrombogenici.
- Proprietà viscoelastiche di polimeri amorfi.
- Studio di transizioni vetrose in polimeri semicristallini.
- Preparazione, caratterizzazione termodinamica, meccanica e
morfologica di leghe polimeriche [63].

Fig. 55a
Fig. 55b
Fig. 55: Fotografie scattate intorno al 1978 che documentano la fase di consolidamento
dell’allora LTPR attraverso l’acquisizione di sofisticate apparecchiature e la formazione
di giovani ricercatori e tecnici. a) e b): Il Laboratorio di Proprietà Meccaniche; c),
d), e): Il Laboratorio di Microscopia Elettronica ed ottica.
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Fig. 55c
Fig.55e
Fig. 55d
128

Fig. 55f
Fig. 55g
Fig. 55:
f) Il Laboratorio di Diffrazione dei Raggi X.
g) Il Laboratorio di Calorimetria Differenziale a Scansione [Rif. 63].
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Fig. 56: Il nucleo “storico” di ricercatori e tecnici dell’LTPR (foto scattata in occasione del “First Italian-Polish Seminar on Multicomponent
Polymer Sistems” Capri- 16-21 October 1979). Sono presenti anche alcuni docenti del dipartimento di chimica dell’università di Napoli.
Accosciati da sinistra a destra: M. Malinconico, R.Greco, A. Sirigu, G. Maglio, G. Demma;
In piedi da sinistra: R. Ragosta, N. Lanzetta, F. Calandrelli, C. Marchetta, E. Martuscelli, G. Avitabile, A. Botta, C. Silvestre, E. Scafora, M.
C. Carelli, E. Mansi Forlani, M. Pracella, R. Palumbo.

CAPITOLO SECONDO
L’ISTITUTO DI RICERCA E TECNOLOGIA DELLE
MATERIE PLASTICHE (IRTeMP)
a) Struttura, funzioni ed attività.
In data 20 Dicembre 1979 (provvedimento n. 1864) il Laboratorio di
Ricerche su Tecnologia dei Polimeri e Reologia fu trasformato in Istituto
(ITPR). Successivamente con DPCNR n. 12645 del 17/12/1993 la denominazione
dell’Istituto di Ricerche su Tecnologia dei Polimeri e Reologia
veniva modificata in:
“Istituto di Ricerca e Tecnologia delle Materie Plastiche” (IRTeMP)
Il decreto prevedeva un nuovo Statuto con una ridefinizione del piano
di ricerca e degli obiettivi che risultavano essere così riformulati:
"L’Istituto ha lo scopo di svolgere in modo permanente attività di ricerca
programmata nel campo della tecnologia delle materie plastiche in armonia
con i piani generali e le direttive del CNR.
Nell’ambito delle attività di ricerca l’Istituto:
a) intratterrà rapporti di collaborazione con istituzioni scientifiche italiane e
straniere;
b) attuerà accordi di collaborazione, contratti di ricerca e prestazioni per
conto terzi;
c) contribuirà alla formazione ed al perfezionamento del personale scientifico
e tecnico, anche nell’ambito di corsi di laurea e di diploma, di dottorati
di ricerca, di scuole di specializzazione e perfezionamento e di scuole dirette
a fini speciali;
d) organizzerà ed erogherà servizi tecnico-scientifici di alta qualificazione;
e) svolgerà ricerche nel campo della normativa tecnica di competenza;
f) curerà la documentazione scientifico-tecnica di competenza."
Per quanto riguardava l’attività di ricerca venivano ad essere indicate le
seguenti priorità:
i) studio delle metodologie di sintesi e modificazione chimica; ii) studio
delle relazioni struttura molecolare-proprietà; iii) studio delle caratteristiche
chimico fisiche, strutturali, meccaniche e di processo, delle seguenti classi
di polimeri:
√ polimeri con elevata resistenza termomeccanica;
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√ polimeri termoplastici e termoindurenti modificati con gomme;
√ nuove leghe polimeriche;
√ compositi rinforzati e modificati, a matrice termoplastica e termoindurente;
√ polimeri liquido-cristallini.
I direttori e commissari, che si sono succeduti alla guida del LTPR
prima, e dell’IRTeMP dopo, sono indicati nella figura 57.
A. CIFERRI (Direttore) dal 1968 al 1970
R. CIPOLLINI (Commissario) dal 1970 al 1971
P. A. TEMUSSI (Commissario) dal 1971 al 1972
E. MARTUSCELLI (Commissario) dal 1972 al 1973
E. MARTUSCELLI (Direttore) dal 1973 ad oggi
Fig. 57: Direttori e Commissari che si sono succeduti alla guida dell’LTPR prima e
dell’IRTeMP dopo.
L’IRTeMP, dall’atto della sua istituzione, si è profondamente trasformato,
innovando costantemente sia il suo assetto organizzativo che gli
argomenti oggetto di ricerca, di formazione e di trasferimento.
Il ventaglio delle attività dell’IRTeMP si è modificato e consolidato in
relazione ad uno scenario di riferimento in base al quale la possibilità di
accedere ai “necessari” finanziamenti straordinari ed esterni (Progetti
Finalizzati, Programmi Quadro dell’UE, Programmi Nazionali del
MURST e Programmi Regionali) era vincolata, sempre di più, ad un “framework”
di tipo “top-down”.
L’insufficienza dei fondi ordinari, generalmente erogati per finanziare
progetti elaborati seguendo una filosofia “bottom up”, ha, in un certo
qualsenso, avuto un risvolto positivo, avendo costretto l’Istituto a “mettersi
sul mercato” e quindi a competere a livello nazionale e internazionale
con istituzioni simili, ma anche a collaborare con esse, al fine di
costituire reti tematiche nazionali e transnazionali, presupposto necessario
per reperire finanziamenti attraverso la partecipazione a programmi
nazionali e comunitari.
Questo nuovo contesto ha richiesto implicitamente che la ricerca fosse
sempre di più finalizzata al “problem solving”, piuttosto che alla produ-
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zione di un know-how semplicemente conoscitivo.
Gli obiettivi principali delle ricerche svolte nell’ambito dell’IRTeMP,
come riportato nel consuntivo 1998 [64], possono essere così sintetizzati:
- Correlare, struttura molecolare, composizione, struttura fisica e
morfologia, proprietà chimico-fisiche e lavorabilità di materiali
polimerici.
- Realizzare nuovi materiali innovativi a base polimerica (miscele,
leghe, compositi e nuove formulazioni) con caratteristiche mirate
all’utilizzo in settori ad elevato tasso di sviluppo tecnologico
(packaging, beni culturali, auto, aerospaziale, agro-alimentare,
ambiente, ecc.).
L’attività di ricerca, svolta a livello operativo da gruppi omogenei di
ricercatori e tecnici (GOR), supportati da una rete di laboratori tecnicoscientifici,
dove sono concentrate la quasi totalità delle “facilities”
dell’Istituto, è stata incentrata, negli ultimi anni, sulle seguenti tematiche:
- Preparazione e caratterizzazione di copolimeri, compositi e leghe
biocompatibili e/o biodegradabili ottenuti mediante processi di
miscelazione reattiva tra i componenti.
- Sintesi e caratterizzazione di nuovi omopolimeri e copolimeri a
base poliidrazidica con migliorata termoplasticità.
- Sistemi polimerici reattivi a più componenti: studio delle correlazioni
fra la struttura molecolare, la struttura delle fasi e le proprietà
fisico-meccaniche.
- Miscibilità, compatibilità e proprietà di film polimerici a base di
poliolefine di interesse tecnologico.
- Leghe polimeriche cristallizzabili: struttura delle fasi, morfologia
e processi di cristallizzazione.
- Leghe polimeriche a matrice di polipropilene isotattico: reologia
dei fusi, morfologia e struttura, cristallizzazione, compatibilizzazione
e proprietà.
- Studio dei fenomeni interfacciali in compositi a matrice polimerica.
- Correlazione tra organizzazione strutturale e proprietà fisiche di
materiali polimerici.
- Caratterizzazione viscoelastica, reologica ed allo stato solido di
omopolimeri, leghe e materiali polimerici interpenetrati.
- Studio del grado di ordine, a livello superreticolare, in sistemi
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polimerici prevalentemente amorfi.
- Materiali polimerici e metodologie ecosostenibili per la salvaguardia
e la valorizzazione di beni culturali.
- Nuovi materiali e nuove tecnologie per l’imballaggio alimentare
sostenibile.
L’Istituto ha partecipato e partecipa tuttora con proprie unità operative
(UO) a progetti finalizzati e strategici del CNR e a programmi finanziati
dall’Unione Europea (Progetti Brite, Craft, ecc.), dalla Regione
Campania e dal MURST.
In particolare nell’ambito del progetto finalizzato “Materiali Speciali
per Tecnologie Avanzate II”, sottoprogetto “Materiali polimerici e relativi
compositi”, tre UO sono attive sui seguenti argomenti:
i) multistrati a base polipropilenica per la realizzazione di componenti
di finizione interna in autovetture;
ii) sviluppo di sistemi polimerici multicomponenti a base poliammidica
e poliestere per la realizzazione di nuovi film multistrato;
iii) studio della fluidodinamica per la tecnologia di stampaggio sequenziale:
caratterizzazione reologica, termica e meccanica di
manufatti stampati.
Un’altra UO è inserita nel Progetto Strategico “Valutazione, caratterizzazione
e valorizzazione del legno” con una ricerca finalizzata all’utilizzo
di fibre cellulosiche, estratte dal legno di eucalipto, in compositi a
matrice polimerica.
Nell’ambito della Legge Regionale 31/12/94 n.41, emanata dalla
Regione Campania e dei Programmi Plurifondo (POP), l’IRTeMP ha presentato
alcune proposte di ricerca, già finanziate, finalizzate alla messa a
punto di :
- nuove matrici termoindurenti ad elevate prestazioni fisico-meccaniche
per compositi avanzati;
- materiali plastici per imballaggio alimentare riciclabili e biodegradabili.
Le cooperazioni nazionali e internazionali sviluppate nell’ambito di
progetti finanziati dal MURST e dall’UE sono molto significative e qualificate.
In particolare le UO dell’IRTeMP partecipano, in collaborazione con il
CAMPEC (Consorzio per le Applicazioni dei Materiali Plastici e per i
Problemi di Difesa dalla Corrosione), al Progetto Europeo Brite (N.
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BE95-2185 “CERAPOL”) e al Progetto Craft (BE-S2-5081) con ricerche
dal titolo: “Integration of conventional polymers with ceramic nanoparticles
to produce structural composites with enhanced performances”, e
“New materials deriving from cellulosic fibers, agricultural commodities
and wastes”.
Interessanti collaborazioni internazionali di tipo bilaterale sono in atto
con l’ “Institute of Polymer Technology and Materials Engineering”
dell’Università di Loughborough, UK (con l’obiettivo di studiare la possibilità
di realizzare leghe termoindurenti a matrice epossidica con caratteristiche
innovative) e con il “Department of Polymer Science and
Engineering”, University of Massachusset (con la finalità di mettere a
punto “Innovative materials for food packaging applications: poly(vinyl
butyral) based blends”).
Particolarmente rilevanti sono le collaborazioni con centri di ricerca
industriali, tra le quali vanno ricordate quella con la Montell (oramai
divenuta Basell), incentrata sullo studio dell’influenza delle caratteristiche
molecolari dei componenti sulle proprietà di leghe
polipropilene/gomme e sulla messa a punto di film polipropilenici per un
imballaggio innovativo ed ecosostenibile, e quella con la FIAT-ELASIS
finalizzata alla individuazione di nuove metodiche atte a realizzare materiali
con caratteristiche d’uso derivanti dal riciclo di componenti di autovetture
a fine vita, in particolare plance portastrumenti di bordo, fabbricati
secondo il concetto “monomateriale”.
Le attività di formazione sono prevalentemente indirizzate verso i paesi
emergenti della regione mediterranea e questo in linea con la nuova politica
di partenariato lanciata dalla conferenza di Barcellona (27-28
Novembre 1995) e con il Progetto Mediterraneo attivato dal CNR e gestito
dallo “Sportello per la Cooperazione Scientifica e Tecnologica con i
Paesi del Mediterraneo” (SMED) attivato presso l’IRTeMP a partire dal
9 Marzo 1995 (tavola XVIII).
In questo contesto sono state organizzate una serie di scuole internazionali
dal titolo generale “Mediterranean School on Science and
Technology of Advanced Polymer Based Materials” in ognuna delle quali
sono stati trattati argomenti di grande interesse scientifico e tecnologico.
A queste scuole hanno partecipato un numero rilevante di giovani provenienti
dai Paesi del Mediterraneo usufruendo di borse di studio finanziate
dal CNR e da Enti pubblici e privati.
In collaborazione con l’Unesco, l’UE, il Ministero degli Affari Esteri ed
altri importanti organismi stranieri, si è tenuta, dal 3 al 17 Ottobre 1999
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a Napoli e a Venezia, la:
“Euro-Mediterranean post-graduate advanced school on: New materials
and technologies for the conservation and restoration of cultural
heritage consisting of natural fibrous polymers”(tavola XIX).
A questa scuola di formazione hanno partecipato circa una quarantina
di giovani ricercatori provenienti da molti paesi dell’area mediterranea
(Egitto, Siria, Israele, Palestina, Giordania, Algeria, Marocco, Malta)
insieme a ricercatori USA, Svedesi ed Austriaci (tavola XX).
Per la disseminazione, la valorizzazione e il trasferimento dei risultati
l’IRTeMP, tra l’altro, utilizza in parte anche la rivista dal titolo
“Mediterranean Magazine: Science, Training and Technology”, edita
dallo SMED, diffusa anche via internet attraverso un apposito sito (tavola
XXI). Inoltre esso ha contribuito all’organizzazione dei Convegni-
Mostra: “Mediterranean Exhibition of Technological Innovation”
Mediterintec (tavola XXII), che si propongono di offrire ai ricercatori
accademici ed industriali, ai produttori, ai trasformatori, agli utilizzatori
e agli operatori di mercato un’opportunità per mettere a confronto conoscenze
e tecnologie innovative con l’obiettivo di identificare ed esplorare
prospettive per lo sviluppo eco-sostenibile dei Paesi del Mediterraneo.
Mediterintec si articola in una sezione espositiva suddivisa per settori
ed aree tematiche, ed in una sezione convegnistica su argomenti di interesse
strategico.
La terza edizione di Mediterintec (Dicembre 1998) si è incentrata sulle
seguenti aree:
Salute – Ambiente – Biotecnologie – Energia – Trasporti – Agricoltura
e Agro-Industria – Chimica e Materiali – Economia e Statistica – Storia,
Filosofia e Diritto – Beni Culturali –Tecnologie dell’Informazione e
Telematica – Trasferimento Tecnologico e Marketing.
Sono questi anche i settori su cui il Consiglio Nazionale delle Ricerche
ha dato il via alla realizzazione e alla implementazione del “Progetto
Mediterraneo: Ricerca e formazione per i paesi Terzi”, con l’intento di
essere parte attiva della nuova politica Euro-Mediterranea, sancita dalla
Conferenza di Barcellona del novembre 1995 che, ponendosi come obiettivo
primario la creazione di una “Zona di Libero Scambio” entro il 2010,
rivolge uno sguardo attento alla costituzione di uno “Spazio Euro-
Mediterraneo della Scienza e della Tecnologia”.
Rilevante è l’attività di alta formazione svolta dall’IRTeMP in collabo-
136

azione con altri organi del CNR che hanno fatto parte dell’INC-
MACRO. In particolare nell’ambito del "Programma Operativo 1994/99
“Ricerca, Sviluppo Tecnologico ed Alta Formazione” - Misura I.1: “Alta
Formazione” - Fondo Sociale Europeo" sono stati finanziati sei diversi
corsi, integrati, di formazione per 14 giovani laureati, relativamente ai
seguenti percorsi:
1. formazione di esperti nella formulazione, caratterizzazione e trasformazione
di materiali innovativi e avanzati (compositi e leghe) per applicazioni
nei settori biomedicale, auto, edilizia e agroindustriale;
2. formazione di esperti nella preparazione, caratterizzazione e trasformazione
di materiali polimerici innovativi per film a migliorata riciclabilità
da utilizzare nel settore dell’imballaggio alimentare intelligente;
3. formazione di figure professionali esperte nella messa a punto di
nuovi materiali polimerici per applicazioni nel settore dei cavi elettrici ed
automobilistici;
4. formazione di esperti di processi e tecnologie chimiche innovative
finalizzate al riciclo di materiali polimerici a fine vita e di metodiche atte
allo studio della stabilizzazione e di degradazione termo e foto ossidativa
di polimeri;
5. formazione di esperti in nuovi materiali polimerici ed in processi e
tecnologie innovative ecocompatibili per la conservazione ed il restauro
di beni culturali;
6. formazione di figure professionali esperte in modellistica molecolare
per la messa a punto di sistemi macromolecolari per utilizzi nel settore
farmacologico e tecnologico.
Le scuole di formazione organizzate dall’IRTeMP sono spesso integrate
da stage sperimentali di ricerca effettuati per periodi più o meno lunghi,
ma comunque non inferiori a tre mesi, durante i quali giovani ricercatori
italiani e stranieri hanno l’opportunità di approfondire le loro conoscenze
seguendo un percorso basato sul concetto del “Training Through
Research” [65].
137

) L’Istituto di ricerca e tecnologia delle materie plastiche attraverso
alcune delle sue più significative ricerche.
Le ricerche svolte nell’ambito dell’IRTeMP sono, in generale, di tipo
fondamentale. Tuttavia, il loro obiettivo è quasi sempre collegato a problematiche
applicative per le quali è importante non solo la conoscenza
del “know-how”, ma anche del “know-why”. In alcuni casi le ricerche
sono caratterizzate da una finalizzazione più spinta, orientata verso il
“problem solving” e questo in sintonia con i presupposti di tipo “top
down” del Quinto Programma Quadro di Ricerca e Sviluppo Tecnologico
(1998-2002) dell’UE di cui si è ampiamente scritto nella parte I della presente
opera [66].
Particolarmente degne di menzione sono quelle ricerche che riguardano
lo studio dei sistemi a più di un componente (miscele e leghe polimeriche
e compositi con fibre naturali e con nanoparticelle).
La formulazione di questi sistemi ibridi permette di realizzare nuovi
materiali con caratteristiche mirate all’utilizzo (ad esempio, materiali con
elevata resistenza all’urto e film con permeabilità e resistenza superficiale
controllata) [67].
In particolare nel campo della “Rubber Modification” di polimeri termoplastici
cristallizzabili, quali il polipropilene, il nylon ed altri, nell’ambito
dell’istituto, si sono raggiunti importanti obiettivi la cui valenza
ha trovato ampi riconoscimenti a livello internazionale.
I risultati ottenuti in anni di intensa attività furono così riassunti
dall’Autore in una sua pubblicazione:
"The physical behaviour as well as the final use-properties of this type of
crystallizable blend will result from a combination of effect related to the
influence of the following main factors:
- molecular structure and chemical nature of the components;
- blending procedure and blend composition;
- melt viscosity of the components and phase viscosity ratio;
- conditions of crystallization (low or high undercooling, stationary – quiescent
crystallization or crystallization during flowing under shear forces);
- processing condition;
- adhesion between the disperse phase and matrix and structure of interfaces;
- location and structure of the elastomeric phase in the blend material after
crystallization" [68].
Gli studi condotti dall’Autore, in collaborazione con un folto gruppo di
138

Fig. 58a
Fig. 58b
Fig. 58: Micrografie ottiche
di film di miscele polipropilene
(PP)/poliisobutilene (PIB)
con una composizione (80/20)
in peso. Temperatura di cristallizzazione
pari a 133°C:
a) prima della fusione degli
sferuliti di PP;
b) dopo la fusione degli sferuliti
di PP [Rif. 68, 69].
Fig. 59: Resistenza all’impatto (Notched Charpy) in funzione della temperatura
nel caso di polipropilene puro (PP), di miscele PP/gomme etilene-propilene
(EPR) a diverso peso molecolare [alto (EPR HM ) e basso (EPR LM )] [Rif. 69].
139

a)
Fig. 60: Resistenza all’impatto di
polipropilene puro (PP) e di sue
miscele con gomme etilene-propilene
(EPR) in funzione della temperatura
di testing (ascissa), della
composizione della gomma (misurata
dal rapporto C 2 /C 3 )e della
composizione globale della lega
PP/EPR (riportata su ciascuna delle
curve):
a) PP/EPR (C 2 /C 3 =35/65);
b) PP/EPR (C 2 /C 3 =8/92);
[Rif. 68].
b)
ricercatori e tecnici, hanno portato a comprendere quali fattori (molecolari,
fisici e di lavorazione) determinassero la strutturazione delle fasi in
sistemi cristallizzabili a più di un componente. Queste conoscenze hanno
permesso di realizzare sistemi a matrice polipropilenica con caratteristiche
innovative e mirate all’utilizzo (figure 58, 59 e 60) [68, 69].
Utilizzando la metodologia del “reactive blending” è stato possibile
realizzare poliammidi ad elevata resistenza all’impatto a temperature
anche relativamente basse (figure 61-a e 61-b) [70]. E’ importante sottolineare
come questi sistemi abbiano trovato utilizzo pratico presso industrie
del settore.
Di grande interesse speculativo ed applicativo si sono rilevati materia-
140

R(KJ/m 2 )
LEGEND PA6% EPR% EPR-g-SA%
Curve A 100 0 0
95 0 5
90 0 10
90 10 0
90 5 5
Curve B 80 0 20
Curve C 80 10 10
Curve D 80 20 0
T(C°)
Fig. 61a
Fig. 61b
Fig. 61: a) Resistenza all’impatto (R) nel caso della poliammide 6 (PA6) e di sue leghe
con gomme etilene/propilene opportunamente funzionalizzate (EPR-g-SA), in funzione
della temperatura di testing [Rif. 70].
b) La reazione chimica che avviene durante il mescolamento (reactive blending approach)
tra i gruppi terminali delle molecole di PA6 e quelli inseriti lungo le macromolecole
della gomma attraverso reazione di funzionalizzazione con anidride maleica [Rif. 70].
141

Fig. 62a Fig. 62b
Fig. 62c Fig. 62d
Fig. 62: a) Micrografia
elettronica a scansione
della superficie di frattura
del nanocomposito
PMMA/CaCO 3 contenente
il 3% in peso di
nanoparticelle.
b) Come a) ma con il
6% di nanoparticelle.
c) Micrografia al SEM
della superficie di frattura
del nanocomposito
Nylon 6/CaCO 3 contenente
il 2% in peso di
nanoparticelle.
d) Come in c) ma con il
6% in peso di nanoparticelle
[Rif. 71].
142

li innovativi caratterizzati da una matrice polimerica rinforzata con nanoparticelle
di natura inorganica (figure 62-a, b, c, d) [71].
Altri importanti studi riguardano la messa a punto di nuovi materiali
compositi, costituiti da una matrice polimerica e da fibre naturali. Tali
ricerche hanno l’obiettivo di rivalutare le fibre naturali di origine vegetale
quali, ad esempio, le fibre di ginestra e quelle cellulosiche da paglia
esplosa, che possono essere utilizzate in sostituzione delle fibre di vetro.
Questi compositi “eco-sostenibili” sono caratterizzati da elevate prestazioni,
da basso peso specifico e costo e, in alcuni casi, da biodegradabilità
e biocompatibilità. Tra i risultati ottenuti, tutti contraddistinti da un
notevole grado di applicabilità, si ricordano quelli che hanno permesso la
realizzazione di materiali compositi rinforzati con fibre naturali, che
hanno trovato utilizzo nel settore automobilistico (figure 63, 64, 65, 66)
[72, 73].
Fig. 63: Micrografie elettroniche a scansione di superfici di frattura di campioni di compositi
a base di polipropilene isotattico (PP) e di polipropilene isottattico modificato con
anidride maleica (PPMA) e di fibre cellulosiche ottenute da paglia esplosa [Rif. 72].
143

144
In collaborazione con il Museo Archeologico di Napoli e con la
Sovraintendenza Archeologica agli Scavi di Pompei, Ercolano e Scafati,
con il Museo Archeologico del Cairo e con la Missione Archeologica
delle Università degli Studi di Bologna e di Lecce a Bakchias nel
Fayyum, Egitto, si stanno conducendo studi finalizzati al riconoscimento
di reperti tessili archeologici e alla messa a punto di nuove formulazioni,
a base di polimeri, utili al loro restauro conservativo (figure 67, 68, 69,
70) [74, 75, 76].
La conservazione di tessili, di interesse storico-artistico-culturalearcheologico
(arazzi, tessuti, broccati, sete, paramenti ecclesiastici, vestiti,
tele per dipinti ecc.), rappresenta un interessante campo di impiego dei
polimeri a causa di una sempre maggiore domanda, finalizzata al mantenimento
conservativo di manufatti, attraverso la cui fruizione è possibile
ripercorrere la storia dell’umanità [77] (tavola XXIII).
La rilevanza della conservazione del patrimonio culturale e il ruolo
determinante delle tecnologie chimiche e delle metodologie di analisi
chimiche e fisiche emerge chiaramente dal documento dal titolo
“Chimica, l’Europa e il futuro” dove viene testualmente riportato:
"Conservazione è termine generale che comprende tutte le operazioni di protezione
dell’integrità di un’opera d’arte, sia essa di un edificio, una statua,
un dipinto, un mobile, un pezzo di vasellame, un monile o un tessuto. Essa
richiede, talvolta, la riparazione di parti dell’oggetto, che possono essere
contenute o anche molto estese, la stabilizzazione del colore o della struttura
e la protezione della superficie dalla corrosione o dal deterioramento fisico
dovuto ad eccessiva esposizione al calore o alla luce.
La ripulitura delle opere d’arte richiede l’uso di detergenti, di acidi, di alcali,
di agenti sequestranti e di solventi organici, tutti da utilizzare sull’oggetto
con il minimo danno: di conseguenza, è necessaria una conoscenza
approfondita della natura del materiale –età, costituenti e metodi di fabbricazione-
unita ad una perfetta comprensione della chimica del processo di
pulizia e della successiva stabilizzazione della superficie ripulita. La possibilità
di protezione della pietra degli edifici antichi è strettamente legata alla
conoscenza degli inquinanti atmosferici localmente presenti e delle variazioni
climatiche che si hanno nel volgere delle stagioni, nonché al comportamento
che la pietra può avere verso i materiali protettivi. La riparazione di
oggetti può richiedere l’uso di adesivi che permettano ai frammenti di stare
insieme come in origine, così come di nuovi materiali resinosi per il rifacimento
delle parti mancanti, smalti ed agenti coprenti per oggetti in ceramica
e vernici per i dipinti. Milioni di libri nelle biblioteche di tutta Europa
sono in un vero e proprio stato di degrado e vanno lentamente deteriorandosi
in quanto la carta è di per sé instabile nell’aria. La domanda di agevoli tecniche
di conservazione andrà sempre aumentando e, quindi, sarà necessaria
una più approfondita conoscenza della chimica della carta, degli inchiostri

da stampa e del loro comportamento verso gli stessi materiali usati per la
conservazione" [78].
L’importanza della conservazione dei beni culturali ed il ruolo fondamentale
della chimica in questo settore è stato ampiamente riconosciuto
allorquando nell’organizzare la “Euro-Mediterranean Conference” on
“The Role of the Chemical Industry and Chemical Research for the Eco-
Sustainable Development of the Mediterranean Area”- (Rome, June 22,
23 -1998) tra gli argomenti trattati figurava: “The Chemistry for the preservation
and conservation of cultural heritage” [79].
Fig. 64a
Fig. 64: Micrografie
elettroniche a scansione
di superfici di frattura
di campioni di
compositi a base di
poliidrossibutirrato
(PHB) e fibre cellulosiche
da paglia esplosa,
in funzione della
composizione.
a), b) PHB puro a
diversi ingrandimenti
(160 x e 320 x).
c) Composito PHB/
fibre (90/10), 640 x.
d) Composito PHB/
fibre (80/20), 640 x.
e) Composito PHB/
fibre (70/30), 160 x.
f) Composito PHB/
fibre (50/50), 320 x
[Rif. 73].
Fig. 64b
145

Fig. 64c
Fig. 64d
Fig. 64e
Fig. 64f
146

Da alcuni anni è operativa, in ambito IRTeMP, una unità di ricerca che
ha concentrato la propria attività sulla messa a punto di polimeri innovativi
per il restauro conservativo di beni culturali costituiti da sistemi
macromolecolari naturali fibrosi (tessili, cartacei, ecc.) e sullo sviluppo
di processi caratterizzati da: ecosostenibilità, durabilità, reversibilità ed
economicità.
Gli sforzi in questo settore sono stati premiati dall’UE che ha approvato
e ammesso a finanziamento nell’ambito del V PQ-INCO-MED
Fig. 65a
Fig. 65b
Fig. 65: Sferuliti di polipropilene isotattico modificato con anidride maleica (PPMA)
cresciuti isotermicamente a due diverse temperature di cristallizzazione in presenza di
fibre di ginestra trattate con NaOH : a) Tc=135°C; b) Tc=129°C [Rif. 73].
147

(International Cooperation with Mediterranean Countries) un importante
progetto trasnazionale, coordinato dall’IRTeMP, dal titolo: “New
Materials and Eco-Sustainable Technologies for the Conservation and
Restoration of Textiles”. Altro rilevante risultato è quello riguardante il
finanziamento ottenuto dal Consorzio CAMPEC di un importante Piano
Nazionale di Ricerca sulla conservazione e restauro dei tessili al quale
l’IRTeMP parteciperà sia come esecutore di ricerca che come partner per
la formazione.
I materiali polimerici oramai trovano largo impiego nel campo del
restauro conservativo dei beni culturali. Le ragioni sono da ricercare nel
fatto che spesso i polimeri, a causa del particolare “mixing” di caratteristiche
chimiche, fisiche, reologiche, di resistenza alla corrosione ambien-
Fig. 66: Proprietà meccaniche
a confronto tra
compositi a matrice di
PPMA rinforzati con
fibre di ginestra (broom)
e con fibre di vetro
(glass):
in alto: modulo specifico
di elasticità lineare;
in basso: sforzo a rottura
specifico, in funzione
della % di fibre presenti
[Rif. 73].
148

Fig. 67: sinistra: Fotografia di un frammento di tessuto, in parte carbonizzato, trovato tra le rovine dell’antica città di Pompei.
destra: Micrografia elettronica al SEM di fibre estratte dal frammento che, dopo opportuno trattamento di stabilizzazione, sono state identificate
come canapa [Rif. 74, 75].
Fig. 68: sinistra: Fotografia di un frammento di tessuto, parzialmente carbonizzato, trovato tra le rovine dell’antica città di Pompei.
destra: Micrografia elettronica al SEM delle fibre costituenti identificate essere di lino [Rif. 74, 75].
149

Fig. 69: sinistra: Fotografia di un frammento di un antico tessuto ritrovato a Bakchias durante la campagna di scavi del 1997. - destra:
Micrografia elettronica di fibre componenti il tessuto identificate come fibre derivanti dalle piante appartenenti alla famiglia delle Arecaceae
[Rif. 76].
Fig. 70: sinistra: Fotografia di un frammento di un antico tessuto trovato a Bakchias durante la campagna di scavi nel 1996. - destra:
Micrografia elettronica al SEM di fibre componenti identificate come lana [Rif. 76].
150

Fig. 71: PDLC (Polymer Dispersed Liquid Crystal) costituito da una resina epossidica bifunzionale,
curata con anidride metilnadica, ed una sostanza liquido cristallina, a basso peso
molecolare (LC).Composizione della miscela: Resina/LC (60/40 in peso) [Rif. 83].
tale e di sostenibilità, si lasciano preferire ad altri tipi di materiali.
Due interessanti e recenti applicazioni di materiali polimerici nel
campo dei beni culturali ed artistici sono illustrati nelle tavole XXIV e
XXV [80, 81].
In particolare nella tavola XXIV viene mostrata una scultura in vetro,
raffigurante un cavallo (peso 10 chilogrammi, altezza un metro) realizzata
con la tecnica di lavorazione a caldo che, durante il trasporto dall’Italia
all’Inghilterra, aveva subito la grave rottura di una delle zampe anteriori
che era andata praticamente in frantumi.
Utilizzando una particolare resina polimerica, l’Araldite 2020 (un adesivo
epossidico bicomponente a bassa viscosità che polimerizza a temperatura
ambiente), è stato possibile restaurare e ricostruire la scultura [80].
Le fotografie della tavola XXV, mostrano come sfruttando le caratteristiche
di lavorabilità, di leggerezza, di trasparenza e di sicurezza del polimetilmetacrilato
(PMMA) è stato possibile realizzare una struttura estremamente
complessa per la chiusura dell’ “occhio” della sala ottagonale
151

152
Fig. 72: Frontespizio del volume pubblicato dall’IRTeMP-CNR in occasione dei trenta
anni di attività (1969-1999) [Rif. 67].

della Domus Aurea il cui progetto era stato avviato a Roma nel 64 d.C.
dall’allora imperatore Nerone [81].
Studi di rilevante interesse, riguardanti il settore dell’optoelettronica,
sono finalizzati alla realizzazione di materiali intelligenti, in grado cioè
di reagire alle sollecitazioni fisiche ed ambientali. In quest’ambito si sono
realizzati dei sistemi compositi a matrice epossidica, “polymer dispersed
liquid crystals” (PDLC), con caratteristiche interessanti, in termini di utilizzo,
nel settore dell’ottica guidata e dell’ottica integrata [82].
La morfologia e la distribuzione delle fasi di un composito tipo PDLC
è illustrata nella figura 71, dove è riportata una micrografia, ottenuta
mediante microscopia elettronica a scansione, di una resina epossidica
bifunzionale, curata con anidride metilnadica, che ingloba, come fase
dispersa, una sostanza a basso peso molecolare con proprietà liquido-cristalline
[83].
Ricerche suscettibili di applicazioni nel settore aeronautico riguardano
la problematica dell’assorbimento di acqua delle resine epossidiche tetrafunzionali.
E’ stata messa a punto una nuova tecnica per la determinazione
dei parametri assoluti del processo diffusivo basata sulla spettroscopia
FTIR nel vicino infrarosso [84]. Tale approccio ha permesso di ottenere
importanti informazioni sulle interazioni molecolari polimero-solvente e
sullo stato di aggregazione del penetrante.
Le particolari competenze sviluppate nell’ambito dell’IRTeMP hanno
fatto di questo Istituto un interessante ed appropriato interlocutore dei
centri di ricerca delle grandi e medie industrie. Infatti importanti collaborazioni
si sono sviluppate con la Fiat, l’Alenia, la Snia-Ricerche, la
Montell, la Lonza, l’Enichem, la Fiat-Elasis ed altre.
A livello locale (regione Campania), tali rapporti sono facilitati dalla
presenza del CAMPEC (Consorzio per le Applicazioni dei Materiali
Plastici e per i Problemi di Difesa dalla Corrosione) il quale, valorizzando
i risultati ottenuti nell’ambito dell’IRTeMP e di altre strutture similari
ne facilita la trasformazione in innovazioni tecnologiche da introdurre
nel sistema produttivo del nostro paese (Tavola XXVI).
L’attività trentennale dell’IRTeMP è stata ampiamente documentata
attraverso la pubblicazione del volume dal titolo “Istituto di Ricerca e
Tecnologia delle Materie Plastiche dal 1969 al 1999: Trenta anni di attività
scientifica”, a cura di E. Martuscelli et al. [67] (figura 72 e tavola
XXVII). Dall’insieme dei dati contenuti in questo volume si ricavano
importanti e significativi elementi, alcuni dei quali sono qui di seguito
153

iportati.
- I gruppi di ricerca dell’IRTeMP hanno pubblicato, nel periodo che va
dal 1969 alla fine del 1998, un totale di 735 lavori a stampa, la maggior
parte su riviste internazionali provviste di referees, con una media annuale
di circa 25 (se ci si riferisce agli ultimi dieci anni di attività il numero
medio di lavori pubblicati per anno è di ~34), inoltre sono stati depositati
23 brevetti dei quali, alcuni sono stati utilizzati da industrie italiane per
importanti innovazioni tecnologiche.
- Nel periodo considerato (1969-98) le ricerche condotte nell’ambito
dell’IRTeMP possono essere raggruppate in 27 tematiche. Attualmente
l’attività viene ad essere concentrata su circa una decina di tematiche; le
più rilevanti sono state precedentemente descritte.
- Gran parte delle ricerche e dei lavori pubblicati sono il frutto di proficue
collaborazioni tra gruppi di ricerca dell’IRTeMP e di centri di ricerca
appartenenti ad università italiane e straniere e a centri di ricerca industriali
(questo a dimostrazione del fatto che il grado di internazionalizzazione
e di capacità a partecipare a reti tematiche nazionali e transnazionali
è molto elevato).
154

c) L’IRTeMP e le sue più interessanti collaborazioni con centri di
ricerca industriali.
Molti degli studi condotti, nell’ambito dell’IRTeMP, riguardano il polipropilene
e le sue leghe con gomme ed elastomeri (principalmente copolimeri
etilene-propilene). Questo conferma che ancora oggi ricerche
significative hanno come oggetto la comprensione di fenomeni, processi
e meccanismi fondamentali per il miglioramento delle prestazioni di una
serie di sistemi a base di polimeri la cui sintesi fu scoperta oltre quarant’anni
fa da G. Natta e successivamente sviluppata dalla Montedison
e quindi dall’Himont e dalla Montell [67].
Il processo sostitutivo, a favore dei polimeri di sintesi, è stato reso pos-
Fig. 73: Il nuovo centro tecnologico poliammidi della SNIA di Ceriano Laghetto (fotografia
gentilmente messa a disposizione per la riproduzione dal dott. A. Casale).
155

sibile da una intensa attività di ricerca che si è sviluppata specialmente
negli ultimi trenta quaranta anni, alla quale l’IRTeMP, per quanto di sua
competenza, ha dato in alcuni settori, quali quello delle miscele e delle
leghe polimeriche e in generale quello dei sistemi a più di un componente,
dei significativi contributi sia a livello di ricerca di base che nella
messa a punto di materiali con caratteristiche fortemente innovative.
Un’interessante collaborazione con la SNIA (il cui nuovo centro di
ricerca sulle poliammidi di Ceriano Laghetto è illustrato nella figura 73),
nell’ambito del Progetto Finalizzato Chimica Fine e Secondaria, ha portato
alla messa a punto di una nuova tecnologia per la realizzazione di
poliammidi modificate mediante l’aggiunta di gomme funzionalizzate
(reactive blending technology). Questi nuovi materiali, come già precedentemente
riportato, sono caratterizzati da un elevata resistenza all’impatto,
specialmente alla basse temperature. Essi furono sviluppati, industrializzati
e commercializzati dalla stessa SNIA.
Restando nel settore dei materiali ibridi, importanti risultati (ottenuti in
stretta collaborazione con l’Alusuisse, successivamente Lonza) hanno
permesso di realizzare sistemi a base di polimeri termoindurenti (poliesteri
insaturi e resine epossidiche) modificati, mediante processi reattivi,
attraverso l’aggiunta di un secondo componente. Questi nuovi sistemi
ibridi presentano una elevata resistenza all’urto (figure 74, 75, 76 e 77)
[85-a,b].
Risale ai primi anni ottanta l’inizio di una proficua collaborazione tra
l’IRTeMP e il Centro di Ricerche G. Natta di Ferrara (Tavola XXVIII).
Dalla seconda metà del 2000 il Centro Giulio Natta di Ferrara è parte
integrante della BASELL Polyolefins; "a new global company that has been
formed through a merger of Elenac, Montell and Targor ........ 50-50 joint
venture between Shell and Basf..." [86].
A seguito di questa operazione tutto il business concernente il polipropilene
che faceva capo alla Montell, è stato conferito alla BASELL.
"The polypropylene business unit has a global team of sales representatives
and technical staff who specialize in providing world class service to their
customers. For BASELL, creating innovative polypropylene products that
meet customer needs is a way of life" [86].
Per la prima volta, dalla sua scoperta nei laboratori della Montecatini il
polipropilene italiano, viene prodotto e commercializzato da una società,
la Basell, nella cui denominazione non appare il riferimento alla
Montecatini, al contrario di quanto avveniva nel caso dell’ Himont e della
156

Fig. 74a
Fig. 74b
Fig. 74: Poliesteri insaturi ad elevata resistenza all’impatto. Processo per l’ottenimento
di un copolimero reattivo capace di agire da agente compatibilizzante in un sistema resina
poliestere insatura/gomma (UP/PBDI).
a) Primo Stadio – i gruppi ossidrili terminali della gomma (polibutadiene-ossidrile terminale-PBD)
sono trasformati in gruppi isocianati (PBDI).
b) Secondo stadio – la gomma PBDI reagisce con un ammontare stechiometrico del prepolimero
del poliestere insaturo (UP) dando luogo alla formazione del copolimero a
blocchi del tipo UP-PBDI-UP che agisce da agente compatibilizzante del sistema
UP/PBD [Rif. 85-a].
Montell, che attraverso “mont” ricordavano al mondo la paternità di una
grande scoperta italiana.
Le ricerche, condotte in collaborazione con i ricercatori del Centro di
ricerca di Ferrara, sono state finalizzate alla comprensione dei meccanismi
molecolari che sono alla base del comportamento alla frattura di leghe
polipropilene isotattico/gomme etilene-propilene. In particolare, come
già precedentemente accennato, gli studi hanno evidenziato l’influenza di
157

Fig. 75a
Fig. 75c
Fig. 75b
Fig. 75: Realizzazione di
poliesteri insaturi ad elevata
resistenza all’impatto
mediante miscelazione
reattiva con gomme funzionalizzate.
Influenza
della composizione sulla
morfologia e struttura
delle fasi e quindi sulle
proprietà. Micrografie
elettroniche a scansione di
superfici di frattura di una
lega ternaria UP/PBD/
copolimero UP-PBDI-UP
(vedasi figura 74) aventi
diversa composizione:
a) UP/PBD/copolimero
(UP-PBDI-UP) (90/10/1)
(parti in peso);
b) 90/10/3;
c) 90/10/5;
[Rif. 85-a].
158

Fig. 76a
Fig. 76b
Fig. 76: Preparazione di
resine a base di poliestere
insaturo (UP) ad elevata
resistenza all’impatto attraverso
un processo di miscelazione
reattiva e con l’ausilio
di un agente compatibillizzante
(vedasi figure 74 e
75).
Nella figura sono riportati i
parametri di frattura Kc (a)
e Gc (b) (rispettivamente:
critical stress intensity factor
e critical strain energy
release rate) in funzione del
contenuto di gomma polibutadienica
(PBD) nel caso
di leghe ternarie e binarie:
• curva A – Lega binaria
UP/PBD;
• curve B, C, D – Leghe ternarie
UP/PBD/copolimero-
UP-PBDI-UP; contenenti
rispettivamente 1,3 e 5 parti
in peso del copolimero che
agisce da compatibilizzante
[Rif. 85-a].
un componente non cristallizzabile sui parametri cinetici, morfologici e
termodinamici, propri della matrice polipropilenica. Inoltre è stata delucidata
l’influenza di una serie di fattori, quali ad esempio il peso molecolare
e la sua distribuzione, la costituzione del copolimero, il grado di
stereoregolarità della matrice, sui processi di reologia del fuso, sulla
lavorabilità, sulla cristallizzabilità e quindi sulle proprietà ultime di questi
materiali “ibridi” a più di un componente.
I risultati di tali studi hanno chiarito importanti processi, contribuendo
al successo delle leghe polipropileniche, sviluppate e industrializzate
dall’Himont e successivamente dalla Montell (Tavola XXIX).
Molte aziende produttrici di auto, hanno sostituito i tradizionali paraurti
in metallo con quelli realizzati con polipropilene tenacizzato con
gomme. La strutturazione delle fasi che si viene a realizzare in un sistema
polipropilene/gomma (figura 78) rende conto delle particolari pro-
159

Fig. 77: Superficie di frattura di una resina epossidica tetrafunzionale tenacizzata
mediante un fluoro-oligomero telechelico. Composizione della miscela: 95/5 in peso.
Le proprietà del materiale dipendono, tra l’altro, dal modo e dallo stato di dispersione
della fase gommosa [Rif. 85-b].
prietà di resistenza all’impatto di questa tipologia di materiali innovativi
[87] (Tavola XXX).
Polipropileni, ad elevata tenacità, ottenuti mediante nuove tecnologie,
si sono rilevati, tra l’altro, particolarmente adatti, nel campo degli imballaggi
da trasporto a rendere.
Questi materiali, sviluppati negli ultimi dieci anni, comunemente noti
come copolimeri polipropilenici eterofasici, presentano le seguenti proprietà:
" -elevata resistenza all’urto anche alle basse temperature, per esempio
-20° C.......;
- aumentata rigidità, che porta a possibilità di carico molto alte;
- scorrimento ridotto, che consente di migliorare le prestazioni di stabilità
dimensionale, anche in presenza di carico costante e a temperature di
160

servizio ancora più alte;
- eccellente bilanciamento tra rigidità e resistenza all’urto;
- riduzione del peso complessivo dell’articolo;
I nuovi PP a elevata resistenza all’urto presentano caratteristiche migliorate
rispetto a quelli tradizionali o agli HDPE. Tutte le maggiori aree di prestazione
ne risultano migliorate: la rigidità e le deformazioni, la resistenza ad
alte temperature e –soprattutto- la resistenza all’urto" [88].
Le caratteristiche principali di questi nuovi polipropileni antiurto sono
messe a confronto con quelle del polietilene nelle figure 79 e 80 [88].
Nell’ambito dell’IRTeMP importanti ricerche sono state avviate negli
anni scorsi e sono tuttora in corso finalizzate a migliorare le caratteristiche
fisiche e meccaniche di film di polipropilene da utilizzare nel settore
dell’imballaggio.
Fig. 78: Morfologia di un paraurti a base polipropilenica tenacizzato con un terpolimero
etilene-propilene-diene [Rif. 87].
161

Fig. 79: Confronto tra le proprietà dei nuovi PP antiurto e quelle dell’HDPE [Rif. 88].
L’obiettivo è quello di realizzare film, con caratteristiche innovative,
attraverso la tecnologia del “melt blending” e/o del “reactive blending”.
Il settore dell’imballaggio, per le sue implicazioni tecniche, industriali
Fig. 80: Confronto tempi di ciclo nello stampaggio a iniezione tra polipropileni antiurto
tipo standard, nuovo polipropilene antiurto e polietilene ad alta densità [Rif. 88].
162

Poliolefine
• migliorare la barriera al vapore d’acqua
• aumentare il “range” di proprietà fisiche e meccaniche
• ampliare l’intervallo di temperatura di utilizzo
• migliorare le caratteristiche ambientali
Poliesteri
• realizzare contenitori resistenti alle alte temperature
• raggiungere una maggiore ottimizzazione dei materiali attraverso un migliore
controllo del peso molecolare e della cristallinità
• migliorare la progettazione di imballaggi
• aumentare l’orientazione molecolare
Poliammidi
• sviluppare un sistema di controllo più adeguato per lo stoccaggio
• sviluppare nuove tecnologie di imballaggio (ad esempio in atmosfera modificata
e controllata)
Fig. 81: Miglioramenti di proprietà auspicati per alcune famiglie di polimeri usati nell’imballaggio
alimentare [Rif. 89].
Fig. 82: L’evoluzione funzionale del sistema packaging [Rif. 89].
163

e socio-economiche, è uno dei settori prioritari di tutta l’industria di trasformazione
mondiale ed è caratterizzato da un elevato grado di intersettorialità
e competitività tra i vari materiali e le sue possibili tecnologie.
In particolare l’imballaggio rappresenta uno dei principali settori di utilizzo
delle plastiche.
Un incremento ulteriore dell’uso dei polimeri nel settore dell’imballaggio,
ed in particolare in quello per alimenti, è collegato alla possibilità di
apportare una serie di innovazioni di processo e di prodotto.
Alcuni dei miglioramenti prestazionali più auspicati, relativamente alle
poliolefine, poliesteri e poliammidi, sono indicati nella figura 81 [89]. Le
ricerche in corso nell’IRTeMP tendono al raggiungimento di questi obiettivi
che, per altro, sono congruenti con l’evoluzione funzionale del settore
(figura 82). Infatti dalla figura 82 si evince come il sistema “packaging”
sia passato da una fase primaria caratterizzata da un imballaggio
industriale, finalizzato alla protezione e al contenimento, ad una fase
attuale, definita di imballaggio sociale, dove il fattore preminente è quello
della compatibilità ambientale [89].
Le ricerche condotte hanno, tra l’altro, l’obiettivo di ottenere materiali
per imballaggio, “intelligenti”, più leggeri, più resistenti e caratterizzati
da un elevato grado di riciclabilità a fine utilizzo, capaci inoltre di operare
in condizione di atmosfera controllata e di non contaminare gli alimenti
con i quali vengono a contatto.
Questi obiettivi sono in linea con quanto riportato sull’argomento da
M.U. Gandhi e B.S. Thompson nel loro libro dal titolo “Smart Materials
and Structures”:
"The food packaging industry, which generally harvest fruit and vegetables
before they have fully ripened in an effort to present ripe produce in the retail
stores, would significantly benefit from thin film wrapping materials that
embody adaptation characteristics and also the ability to respond to local
environment conditions. These wrapping materials would not only possess
the ability to optimally control the maturing of vegetables, for example, by
controlling the emission of ethylene gas, but they could also predict the window
of opportunity for consuming the product in the most palatable condition"
[90].
Nel contesto sopra delineato particolarmente rilevanti appaiono gli
studi, avviati nell’ambito dell’IRTeMP, il cui scopo è quello di realizzare
nuovi materiali idonei a produrre film plastici con bassa permeabilità ai
più importanti gas (ossigeno, vapore d’acqua, anidride carbonica, ecc.).
Questi gas, molto spesso, penetrando all’interno della confezione, entra-
164

no a contatto con l’alimento compromettendone le caratteristiche di edibilità.
Gli imballaggi plastici, con effetto barriera, costituiscono un settore
applicativo che è in grande sviluppo. Da uno studio pubblicato recentemente
dalla Business Communication Company USA, in relazione all’argomento
di cui sopra si ricava che:
"Nell’ambito del mercato statunitense degli imballaggi plastici, le resine barriera
detengono la più ampia quota di consumo, con una quantità complessiva
venduta nel 1999 di 1,6 milioni di ton. Con un tasso di crescita medio
annuo del 9,7% ci si attende che questo segmento superi entro il 2004 i 2,5
milioni di ton. Esso include copolimeri di EVOH, PCTFE, resine nitriliche,
poliammidi, poliesteri termoplastici e PVC. Il contributo principale viene
apportato dai poliesteri termoplastici e tra essi, ………, dal PET. L’impiego
di quest’ultimo nelle bottiglie barriera è cresciuto a doppia cifra negli scorsi
anni, sebbene fino al 2004 sia previsto un tasso di crescita medio annuo inferiore
al 10%. Per cui da 1,5 milioni di ton del 1999, dovrebbe raggiungere i
2,3 milioni entro il 2004.
Altri imballaggi barriera selettivi includono film che consentono soltanto ad
alcuni vapori di attraversarli. Essi comprendono PVC, nontessuti e film permeabili
per imballaggio in atmosfera controllata e modificata (CAP/MAP).
Ci si aspetta che da 168.000 ton del 1999 essi salgano a 228.000 entro il
2004…….
Quanto alle applicazioni, predomina l’imballaggio per alimenti e bevande,
che occupa più del 90% del mercato statunitense delle resine considerate.
Altre, di minor rilevanza ma comunque importanti, includono gli imballaggi
per prodotti chimici e industriali, oltre a quelli farmaceutici" [91].
Il polietilenetereftalato (PET), che come già scritto rientra a pieno titolo,
se opportunamente modificato mediante processi e tecnologie innovative,
tra le plastiche “barriera”, trova ampio utilizzo nella produzione di
bottiglie per l’imbottigliamento di liquidi gassati (quali ad esempio la
birra (tavola XXXI) e l’acqua minerale) e di olio edibile (tavola XXXII)
[92, 93].
Il consumo di resine barriera negli Stati Uniti relativo all’anno 1999
insieme alle previsioni per il 2004, è riportato nella tabella 12. Dai dati
si ricava come questo settore sia divenuto, oramai, una importante realtà
economica e produttiva [91].
Gli studi sono mirati, oltre che al miglioramento della qualità dell’imballaggio,
anche alla possibilità di un suo riciclo. I materiali infatti devono
essere progettati affinché possano essere riutilizzati, e ciò richiede la
messa a punto di tecnologie innovative a livello di processo e di prodot-
165

Tabella 12
Consumo di resine barriera per
imballaggio negli Stati Uniti 1999 2004
(migliaia di Tonn.)
Resine barriera 1586 2524
- poliesteri 1437 2312
- altre 149 212
Film permeabili 168 227
- PVC 109 121
- altri 59 106
Resine adesive 43 59
Totale 1797 2810
to.
Le problematiche ambientali connesse all’utilizzo delle plastiche sono
oggetto di studio da parte di vari gruppi dell’IRTeMP. L’attività di ricerca
segue due direttrici; la prima è finalizzata alla messa a punto di procedure
innovative per il riciclo e riutilizzo di plastiche derivanti da oggetti
a fine vita utilizzati nel settore dell’imballaggio alimentare (in particolare
bottiglie di polietilenetereftalato) e nel settore delle colture protette
(film poliolefinici per pacciamatura e per coperture di vario tipo). La
seconda ha come obiettivo l’identificazione di nuove metodologie per il
riciclo di componenti di autovetture realizzati utilizzando materiali polimerici
multistrato.
In quest’ambito è stato sviluppato un nuovo tipo di approccio per la
fabbricazione di plance (figura 83), basato sull’utilizzo, per i vari strati,
di materiali chimicamente simili, e quindi tra loro compatibili (soluzione
monomateriale). Questo metodo si discosta da quello normalmente
impiegato che prevede l’utilizzo di polimeri di natura diversa (soluzione
multimateriale) che, essendo incompatibili, possono essere riciclati solo
dopo una preventiva separazione meccanica, con conseguente aumento
della complessità e dei costi del processo (figura 84) [94].
Ricerche sviluppate in collaborazione con la FIAT-ELASIS hanno
dimostrato la riciclabilità di una plancia portastrumenti a tre strati a base
poliolefinica (figura 85). Inoltre è stato possibile, attraverso l’aggiunta di
opportuni additivi, ottenere un materiale riciclato riutilizzabile per lo
166

Fig. 83: Plancia portastrumenti di una tipica autovettura costruita utilizzando vari materiali
polimerici secondo una configurazione a multistrato.
Fig. 84: Problematiche e possibili soluzioni concernenti il riciclo di componenti in plastica
nel settore auto [Rif. 94].
167

Fig. 85: Per favorire il recupero e il riciclo delle plastiche nel caso delle plancie portastrumenti
delle auto si è passati dalla soluzione “multimateriale” (a sinistra) a quella
“monomateriale” (a destra) [Rif. 94].
stesso tipo di applicazione o per la produzione di manufatti simili.
La metodologia seguita rappresenta un aspetto innovativo nel riciclo di
materiali polimerici nel settore automobilistico. Infatti, essa si discosta
notevolmente dal sistema tradizionale a “cascata” che prevede l’utilizzo
del materiale riciclato per la realizzazione di manufatti con valore
aggiunto via via inferiore rispetto al manufatto originale.
La ricerca descritta rappresenta un interessante esempio di collaborazione
e di sinergia tra un Istituto del CNR, il CAMPEC, un Consorzio di
ricerca pubblico/privato (di cui il CNR è uno dei soci maggioritari), idoneo
alla valorizzazione e al trasferimento dei risultati e un Centro di ricerca
industriale capace di realizzare prototipi e di avviarne la produzione.
Le ricerche condotte presso l’IRTeMP nel campo del riciclo di materiali
polimerici a fine vita sono in linea con le direttive internazionali e
dell’UE le quali prevedono, per il 2010, una drastica riduzione delle frazioni
di materiali derivanti dagli scarti urbani ed industriali che potranno
essere smaltite nelle discariche a cielo aperto (~10%) ed un aumento
sostanziale della aliquota di materiali da riciclare (~60%).
In un futuro non lontano nelle discariche a cielo aperto potranno essere
avviati solo residui solidi urbani di natura organica e pertanto facilmente
biodegradabili.
Il raggiungimento di questi obiettivi potrà avvenire solo attraverso lo
sviluppo di materiali e processi industriali che prevedano la riduzione alla
168

fonte dei fattori inquinanti e la minimizzazione dei rifiuti. Questo nuovo
concetto di produzione (“Environmentally Conscious Manufacturing
Approach”) è basato sui seguenti presupposti:
- scelta di materiali con caratteristiche tali da permettere il riutilizzo
per impieghi a uguale o minore valore aggiunto, una volta terminato
il ciclo di vita, in altri cicli produttivi;
- sviluppo di una filosofia produttiva basata su un approccio diretto
allo studio dell’intero ciclo di vita dei materiali;
- individuazione e riduzione di nuovi problemi ambientali che possano
scaturire dall’impiego di materiali innovativi (tecnopolimeri, compositi
avanzati, materiali multistrato, ecc…).
Le competenze acquisite, negli anni, dai ricercatori e tecnici
dell’IRTeMP, nel campo delle metodologie chimiche e fisiche, finalizzate
allo sviluppo di processi innovativi di riciclo e riutilizzo di materiali
polimerici derivanti da filiere produttive quali l’imballaggio, l’auto ed
altre, rappresentano un rilevante bagaglio culturale e tecnologico utile per
una nascente industria del riciclo delle plastiche in Italia e in Europa. In
relazione a questo ultimo aspetto recentemente è stato scritto:
"L’industria del riciclo della plastica in Europa si presenta come un settore
relativamente giovane con un potenziale di crescita ed espansione di rilievo
derivante da innovazioni tecniche e sviluppi di mercato. La topografia del
comparto è frantumata in una miriade di piccole imprese, inibite, in Europa
come in Italia, da: costi elevati del trattamento, estrema fluttuazione delle
quotazioni delle materie prime, variabilità della qualità e degli standard delle
plastiche da riciclo che spesso non permettono ai materiali riciclati di essere
adoperati in un ciclo di lavorazione complesso…… Il mercato europeo della
plastica riciclata si è incrementato stabilmente negli anni Ottanta e agli inizi
degli anni Novanta per entrare in un periodo di forte crescita tra il 1993-1995
con un trend del +15-20% annuo….. L’ammontare dei rifiuti in plastica riciclati
ha raggiunto 1,4 milioni di tonnellate nel 1997 e ci si aspetta che cresca
moderatamente. In relazione ai diversi polimeri e settori di mercato la predetta
crescita annuale si stima possa oscillare tra il 4-8% fino al 2006, quando
si valuta che il riciclo meccanico dei rifiuti in plastica post-uso avrà raggiunto
2,7 milioni di tonnellate" (figura 86) [95].
Negli ultimi anni si è assistito allo sviluppo di processi alternativi al
riciclo meccanico attraverso i quali le plastiche recuperate possono essere
“termovalorizzate” oppure riciclate mediante metodologie chimiche.
Quest’ultimo processo, denominato “Feedstock Recycling” "industrialmen-
169

te inesistente sino al 1993, ha conosciuto un certo sviluppo tecnologico negli
anni successivi raggiungendo nel 1995 le 99.000 tonn. sino a conseguire in
Europa Occidentale le 400.000 tonn. nel 1998" [95].
Fig. 86: L’industria del riciclo della plastica in Europa [Rif. 95].
170

d) Le funzioni dell’IRTeMP. - collaborazioni internazionali più
significative - ruolo dei membri esterni del Consiglio Scientifico
Nell’ambito dell’IRTeMP si sono via via consolidate una serie di funzioni
(tavola XXXIII) che lo caratterizzano rispetto ad altri centri similari,
siano essi industriali che accademici. Queste funzioni hanno favorito
lo sviluppo di iniziative che, opportunamente combinate, bilanciate e
modulate, hanno prodotto delle interessanti ed originali sinergie a seguito
delle quali l’Istituto è di fatto divenuto un punto nodale di riferimento
scientifico e culturale nel settore di propria competenza, non solo a livello
nazionale ma anche internazionale.
La rilevanza ed il significato dell’insieme di queste attività sono stati
evidenziati e sottolineati con grande chiarezza dal Presidente del
Consiglio Scientifico dell’Istituto, il Prof. F. E. Karasz (Università del
Massacchussetts - USA), uno dei più eminenti scienziati nel campo della
scienza dei polimeri, il quale nella sua introduzione al libro, pubblicato
in occasione della celebrazione del Trentennale dell’IRTeMP (settembre
1999) così ebbe a scrivere:
"Historically Italy has been recognised as a leader in macromolecular science
and technology, and IRTeMP has more than played its part in continuing
and enhancing this well-deserved reputation.
Altough research has been and should remain the central focus of the
IRTeMP mission, the Institute, through the farsightedness of its leadership,
has also spawned a remarkable array of “out-reach” venture – in education,
in technology- transitioning, and famously in international co-operation. The
climate for research is vastly different from what it was in 1969.
In one way or another, we all must now compete for resources from a far
more critical and demanding public pursue ………. It is by such out-reach
activity that we can more readily demonstrate our relevance. In this respect
IRTeMP has been far ahead of its time" [67].
Tra le attività sviluppate particolarmente rilevante è quella rivolta alla
diffusione e all’editoria, come si evince dalla tavola XXXIV, dove sono
riprodotti i frontespizi delle principali opere pubblicate a cura
dell’IRTeMP.
Allo sviluppo culturale-scientifico dell’IRTeMP, e al suo consolidamento
negli anni hanno dato un contributo di grande rilievo i membri
171

fig. 87a
fig. 87b
Fig. 87:
a) Fotomicrografia elettronica di cristalli singoli di polietilene cresciuti da soluzione
diluita (Keller – 1958).
b) Corrispondente spettro di diffrazione elettronica dei cristalli in a) (Keller – 1958).
172

esterni del consiglio scientifico che fin dalla nascita dell’istituto, per consuetudine,
ma anche per motivi di opportunità, erano stati scelti pariteticamente
tra personalità di grande spicco appartenenti al mondo universitario-accademico
e a quello industriale. Le fotografie di alcuni di essi
sono riprodotte nella tavola XXXV.
La crescita del grado di internazionalizzazione dell’IRTeMP è stata una
costante strategica di tutti i Consigli Scientifici che si sono succeduti nel
tempo e una politica fortemente voluta e perseguita dalla Direzione.
Sicuramente il raggiungimento di questo obiettivo è stato facilitato dal
consolidarsi di rapporti con centri internazionali di eccellenza nel settore
della scienza e tecnologia dei polimeri.
La collaborazione con il Prof. Andrew Keller (Physics Department of
Bristol University – UK) e con i suoi collaboratori rappresenta uno degli
esempi più significativi di questo processo.
I rapporti tra l’IRTeMP e il Prof. Andrew Keller (tavola XXXVI), che
si intrecciarono con la nascita di una profonda amicizia tra questa grande
figura di uomo e scienziato, purtroppo recentemente scomparso, e
l’Autore del presente volume, sono stati raccontati in un editoriale dal
titolo “In memory of Andrew Keller: a great scientist, an unforgettable
friend” [96], scritto anche per ricordare l’enorme e decisivo contributo
dato da Andrew Keller allo sviluppo della scienza dei polimeri.
Nel 1957 Andrew Keller, studiando il processo di cristallizzazione dei
polimeri, che da soluzioni diluite portava alla formazione di cristalli singoli,
scoprì il fenomeno del “Chain Folding”. Questa scoperta, che rappresentò
una pietra miliare per la comprensione del complesso processo
di cristallizzazione dei polimeri, anche in massa, fu determinante per lo
sviluppo di una “vera” scienza dei polimeri, con risvolti non solo fondamentali,
ma anche applicativi e tecnologici.
Andrew Keller, nel suo lavoro, oramai di valore storico, dal titolo “A
note on single crystals in polymers: evidence for a folded chain configuration”
così descrisse la sua scoperta:
" … “The most striking feature is the orientation of the molecules. It is found
by selected area electron diffraction that the c axis (the direction of the molecular
chains) is perpendicular to the surface of the crystal, the a and b axes
being respectively along the long and short diagonals of the lozenge … the
thickness of the basic layer is about 100 Å … Secondly, the length of the
molecules has to be assessed … Consequently it can be stated that the phenomena
observed were typical of molecules many hundred and thousand
angströms long …., the above findings lead to the inescapable conclusion
173

that the long chain molecules must bend back on themselves forming a folded
configuration …”" [97].
La fotomicrografia elettronica di cristalli singoli di polietilene, e il corrispondente
spettro di diffrazione elettronico, dalla cui analisi comparativa
si giunse alla conclusione univoca che alla superficie dei cristalli le
macromolecole dovessero necessariamente rientrare nel cristallo, sono
riportati nella figura 87 [97].
I primi modelli proposti da Keller, per spiegare, a livello molecolare e
strutturale, il fenomeno di ripiegamento e rientro delle macromolecole
alla superficie dei cristalli sono illustrati nella figura 88 [97, 98, 99].
"Keller first recognised that the phenomenon of chain folding may occur
according to several processes which give origin to different structures for
the surfaces of lamellar single crystals..................................Keller himself,
referring to it, wrote:
“… That is how in 1957 in an –office- filled with fumes, sparks and scattered
x ray, amidst total isolation from, in fact in ignorance of the rest of polymer
science, single crystals and chain folding were recognized”" [96].
L’Autore, nel suo già citato scritto, così ricorda la collaborazione e la
profonda amicizia con A. Keller che tanto peso ebbe sulla sua formazione
di “scientist”:
"Under the knowledgeable guidance of Professor Keller, I followed up my
research activities in the field of morphology and the cristallisation of
macromolecules, with particular regard to the relationship between the properties
and the structures of polymers.
In an atmosphere animated by the fullness of our meetings and the disinterested
passion for pure research, friendship soon grew up between us, a
friendship which blossomed into our mutual feelings of esteem and affection.
Two years of intellectual fervour went by, during which my scientific training
received both a boost and a consolidation of knowledge which is still
essential for me today. His masterly lessons always had the rare power of
transmitting new stimuli and original ideas to his collaborators.
From 1969 onwards, the CNR – Institute for Research and Technology of
Plastic Materials built up relationship of intense exchange with Professor
Keller, who, at regular intervals, stayed in Naples, where he brought knowledge,
discoveries and last but not least, human warmth, through the various
conferences and debates held.
It was indeed possible to discuss not only science but culture, history and art
too with Andrew Keller. He loved the city of Naples very deeply …. A large
number of researchers owes a great deal to Keller and I personally owe a
great deal to Keller too. Under his farsighted and enthusiastic guidance, I
learned the art of the science of polymers with all the wealth of its theoreti-
174

cal and technological applicatory varieties. The latter were the permanent
object of his sensivity as a scientist" [96].
La collaborazione tra l’IRTeMP ed il Prof. A. Keller favorì lo sviluppo
di competenze, non solo nell’ambito dell’Istituto, ma anche in altri centri
di ricerca italiani, nel campo della morfologia e struttura dei polimeri
e dei processi di cristallizzazione. Si aprì un nuovo filone di ricerca con
l’obiettivo di correlare la strutturazione delle fasi nei possibili stati condensati
dei materiali polimerici (morfologia e struttura) con le proprietà
applicative e con i processi di lavorazione.
Di grande rilevanza risultarono anche i rapporti che la Direzione e molti
ricercatori ebbero con il Prof. E. Frank Karasz, dal 1995 Presidente del
Consiglio Scientifico dell’IRTeMP, che permisero di consolidare una
importante tematica di ricerca sulle miscele di polimeri, ancora oggi fortemente
presente e attiva nell’ambito dell’Istituto. Su questo tema da
circa 15 anni si è concentrata una buona parte dell’attività più significativa
dei gruppi di ricerca dell’IRTeMP.
Fig. 88: I primi modelli molecolari proposti
da Keller per dare una spiegazione al
fenomeno del “Chain Folding” alla superficie
dei cristalli singoli di polimeri cresciuti
da soluzioni diluite [Rif. 96, 97, 98,
99].
175

Gli studi hanno portato a risultati di grande rilevanza con ampi riconoscimenti
a livello nazionale ed internazionale sia dal punto di vista fondamentale
che applicativo. In particolare, facendo riferimento alla figura
89, le ricerche condotte hanno permesso di delucidare il processo di strutturazione
delle fasi in funzione della composizione, della storia termica,
delle condizioni di cristallizzazione e di lavorazione in una serie di sistemi
polimerici binari e ternari (miscibili, immiscibili, incompatibili e
compatibili), sviluppando altresì una metodologia chimica finalizzata
alla compatibilizzazione, mediante, processi di “reactive blending” e l’utilizzo
di copolimeri aventi capacità “compatibilizzanti”.
Come già precedentemente riportato, attraverso processi di “blending”
mirati è stato possibile modulare, nel caso di sistemi binari miscibili nel
Fig. 89: La tecnologia del “Blending” e del “Reactive Blending” permette di realizzare
una vasta gamma di materiali con caratteristiche innovative e con una varietà di strutturazione
delle fasi e della morfologia dalle quali ultime dipendono le proprietà finali del
sistema.
176

fuso, la velocità di crescita radiale degli sferuliti (G), la temperatura di
fusione Tm e di transizione vetrosa (Tg) di polimeri termoplastici cristallizzabili.
A titolo esemplificativo nella figura 90 viene riportata la variazione di
G con la temperatura di cristallizzazione (Tc) relativamente alla coppia,
miscibile, poli(3-idrossibutirrato) (P3HB) e poli(epicloroidrina) (PECH)
[Rif. 100, 101, 102].
Come evidenziato anche dall’andamento delle curve in figura 91, la
velocità di crescita radiale di sferuliti di P3HB, a Tc costante, decresce
monotonicamente al crescere della concentrazione di un secondo componente
termodinamicamente miscibile nel fuso. In particolare i dati relati-
Fig. 90: La velocità di crescita radiale degli sferuliti (G) di poli (3-idrossibutirrato)
(P3HB) è riportata in funzione della temperatura di cristallizzazione (Tc).
Le curve si riferiscono al P3HB puro e a miscele contenenti poli(epicloroidrina) (PECH)
che, agendo da diluente, a parità di Tc, abbassa la G del P3HB.
La composizione delle miscele PHB/PECH (w/w) è indicata su ciascuna delle curve
[Rif. 100, 101, 102].
177

Fig. 91: Variazione della velocità di crescita radiale degli sferuliti di P3HB in funzione
della composizione, a Tc costante, nel caso di sistemi binari miscibili:
• P3HB/polivinilacetato (PVAc).
•
P3HB/Polietilene ossido (PEO) [Rif. 103].
vi alle curve della figura 91 si riferiscono a miscele di P3HB con polivinilacetato
(PVAc) e con polietilene ossido (PEO) [103].
In sistemi binari miscibili si osserva, di regola, che la temperatura di
transizione vetrosa Tg, una grandezza dalla quale dipendono importanti
caratteristiche applicative e tecnologiche, varia monotonicamente con la
composizione, così come viene mostrato in figura 92 nel caso del sistema
P3HB/PEO [104, 105].
Nel caso di sistemi binari i cui componenti non siano miscibili tra loro,
allora la possibilità di un loro utilizzo dipende dal modo e stato di dispersione
del componente minore, dalla struttura delle fasi e dall’adesione
all’interfaccia matrice/fase dispersa. Una tipica morfologia di un sistema
non miscibile, ma compatibile, cioè con una buona adesione interfacciale,
è illustrata nella figura 93 dove viene riportata una micrografia elet-
178

Fig. 92: Variazione della temperatura di transizione vetrosa (Tg) con la composizione
nel caso del sistema binario miscibile poli(3-idrossibutirrato) (P3HB)/polietilene ossido
(PEO) [Rif. 104].
Fig. 93: Micrografia elettronica a scansione della superficie di frattura di un campione
della lega P3HB/POM (20/80) (w/w)[Rif. 106].
179

tronica a scansione della superficie di frattura di una lega P3HB/poliossimetilene
(POM) avente una composizione in peso 20/80. Sono facilmente
visibili i domini sferici di P3HB dispersi nella matrice di POM
[106, 107].
In oltre trenta anni di attività l’IRTeMP ha centrato importanti obiettivi
scientifici, culturali e tecnologici. Esso rappresenta un importante anello
di quella che può essere definita la rete di ricerca italiana nel campo della
scienza dei polimeri.
L’Istituto ha svolto, così come fa tuttora, in molte occasioni, un ruolo
trainante attraverso il coordinamento e la gestione di importanti programmi
nazionali ed internazionali che prevedono la partecipazione di
altre istituzioni (italiane e straniere, pubbliche e private).
Una visione moderna e dinamica della ricerca in un contesto caratterizzato
da una rapida evoluzione delle conoscenze a da una globalizzazione
dell’innovazione, richiede agli organismi scientifici una grande capacità
di competizione a livello internazionale, che per essere costantemente
mantenuta deve necessariamente prevedere continui adeguamenti organizzativi
e di indirizzo scientifico. Quanto sopra vale anche per l’IRTeMP
per il quale ci si auspica l’avvio di una appropriata revisione delle attività
che abbia l’obiettivo di accrescerne la competitività ed incisività in un
settore trainante, per il sistema paese, quale è quello delle “tecnologie
chimiche innovative ed ecosostenibili finalizzate alla realizzazione e alla
caratterizzazione di materiali polimerici con caratteristiche mirate a specifici
utilizzi”.
Importanti eventi quali la riforma della rete scientifica del CNR, la
creazione di uno spazio europeo della ricerca, la disponibilità, dopo oltre
trent’anni, di una nuova e più adeguata sede (Tavola XXXVII), potranno
favorire il potenziamento in termini di uomini, apparecchiature ed infrastrutture
dell’IRTeMP e quindi una sua più idonea ricollocazione quale
centro di eccellenza nello scenario nazionale ed internazionale della
ricerca nel campo della scienza e tecnologia dei polimeri [108].
180

TAVOLA XVIII
Tavola XVIII: Il logo dello “Sportello per la Cooperazione Scientifica e
Tecnologica con i Paesi del Mediterraneo” (CNR) così come riportato sul
frontespizio della brochure illustrativa delle sue finalità.
181

TAVOLA XIX
Tavola XIX:
Frontespizio della brochure della “Euro-Mediterranean post-graduated advanced
school” on "New materials and technologies for the conservation and restoration of cultural
heritage consisting of natural fibrous polymers" organizzata dallo SMED e
dall’IRTeMP in collaborazione con Enti Pubblici italiani e stranieri.
182

TAVOLA XX
a)
b)
Tavola XX: Serie di
fotografie scattate
durante momenti topici
della “Euro-
Mediterranean
School” descritta in
tavola XIX:
a) lezione di apertura
tenuta dall’ Autore.
b) il simbolo della
scuola: la riproduzione
di un antico telaio
verticale a pesi.
183

TAVOLA XX
c)
d)
Tavola XX: Serie di fotografie scattate durante momenti topici della “Euro-
Mediterranean School” descritta in tavola XIX:
c) discenti provenienti da molti paesi dell’area mediterranea e non, in aula durante una
delle lezioni;
d) la seduta di apertura; vari relatori al tavolo della presidenza (da sinistra a destra: l’addetto
scientifico italiano in Egitto, il dott. G. Marino, il prof. A. Guarino, l’Autore e il
prof. V. Kouzminov - Unesco Venice Office).
184

TAVOLA XX
e)
Tavola XX: Serie di fotografie scattate durante momenti topici della “Euro-
Mediterranean School” descritta in tavola XIX:
e) la seduta di apertura; vari relatori al tavolo della presidenza;
f) la foto di gruppo a ricordo dell’evento, sono presenti gli organizzatori, i docenti e i
discenti.
185

TAVOLA XX
f)
186

TAVOLA XXI
Tavola XXI: Frontespizio di
“Mediterranean Magazine,
Science, Training and
Technology” (N.2 July 1999);
periodico di diffusione e trasferimento
edito dallo SMED.
TAVOLA XXII
Tavola XXII: Frontespizio
della brochure di “announcement”
della “Third Mediterranean
Exhibition of technological
Innovation” - Naples -
December - 9, 12 (1998).
187

TAVOLA XXIII
Tavola XXIII: Frontespizio del libro pubblicato dall’Autore nell’ambito del quale
viene messa in risalto, tra l’altro, l’importanza della conservazione e restauro del patrimonio
culturale basato sui tessili (arazzi, tappeti, tele ecc.) [Rif. 77].
188

TAVOLA XXIV
Tavola XXIV: Esempio di applicazione dei polimeri nel campo del restauro conservativo
di beni culturali: cavallo in vetro, restaurato e parzialmente ricostruito con Araldite
2020 [Rif. 80].
189

TAVOLA XXV
a)
b)
Tavola XXV: utilizzo dei polimeri nel settore dei beni culturali: a) Veduta della sala
ottogonale della “domus aurea” (Roma) prima dell’intervento; si nota, in alto, l’apertura
chiusa da una rudimentale grata metallica; b) Vista dall’alto della struttura intermedia
e del relativo cupolino semisferico in PMMA usato per la chiusura dell’occhio
[Rif. 81].
190

TAVOLA XXVI
Tavola XXVI: Le funzioni e l’assetto societario del Consorzio sulle Applicazioni delle
Materie Plastiche e per i Problemi di Difesa dalla Corrosione (CAMPEC).
191

TAVOLA XXVII
a)
b)
Tavola XXVII: Alcuni momenti significativi del Convegno “I Materiali Polimerici del
21° Secolo” organizzato dall’IRTeMP in occasione della celebrazione dei Trent’anni di
Attività (1969-1999) (Napoli, 17-18 Settembre 1999).
a) e b) Il Prof. F.E. Karasz, Presidente del Consiglio Scientifico dell’Istituto, il Prof. A.
Sgamellotti, membro del Consiglio Direttivo del CNR, ed il Direttore dell’IRTeMP E.
Martuscelli durante i loro interventi di apertura.
192

TAVOLA XXVII
d 1 )
c)
Tavola XXVII:
c) Il Prof. V. Kouzminov
(Unesco-Venice Office)
(al centro), il Prof. A Zihlif
(University of Jordan-
Amman) (a destra) durante
i loro interventi insieme
al Direttore, E. Martuscelli,
che presiede.
d) La consegna di targhe
ed attestati a personalità
che nel corso degli anni
hanno contribuito alla crescita
culturale e scientifica
dell’IRTeMP.
d 1 ) Il Direttore consegna
la targa al Presidente del
C.S., Prof. F. E. Karasz.
193

TAVOLA XXVII
d 3 )
d 2 )
Tavola XXVII:
d 2 ) il Presidente del C.S.
consegna la targa al Prof.
R. Cipollini;
d 3 ) consegna della targa
al Dr. T. Simonazzi.
194

TAVOLA XXVII
d 4 )
d 5 )
Tavola XXVII:
d 4 ) il Prof. R. Palumbo
mentre riceve la targa dal
Presidente del C.S.;
d 5 ) il Prof. A. Zihlif ringrazia
dopo aver ricevuto l’attestato.
195

TAVOLA XXVII
Tavola XXVII:
d 6 ) il conferimento della
targa alla Dott.ssa C.
Kummerlowe;
d 7 e d 8 ) il Direttore
dell’IRTeMP ed il
Presidente del C.S. premiano
il Rag. P. Buono ed il Sig.
A. Botta per la loro attività
di grande profilo svolta a
favore dell’Istituto.
d 7 )
d 6 )
196

TAVOLA XXVII
d 8 )
197

TAVOLA XXVIII
Tavola XXVIII: Ingresso del Centro di Ricerca “Giulio Natta” di Ferrara. Sulla destra
è visibile la catena del polipropilene isotattico (ingrandita di 4 miliardi) dedicata alla
grande scoperta di questo polimero (foto da archivio personale del dott. T. Simonazzi).
198

TAVOLA XXIX
Tavola XXIX: Visione notturna dell’impianto pilota per la produzione di poliolefine
(Himont - Ferrara - anno 1994). Foto gentilmente concessa dal dott. Tonino Simonazzi.
199

TAVOLA XXX
b)
a)
Tavola XXX:
a) Paraurti a base di polipropilene antiurto rinforzato con gomme etilene-propilene
montato su auto Fiat (anno 1994).
b) Studio dei meccanismi e dei processi di frattura nel caso di polipropilene ad alta resistenza
alla frattura. Effetti termici osservabili quando un campione di polipropilene
modificato con gomma viene sottoposto ad urto (metodo Charpy).
Foto gentilmente concesse dal dott. Tonino Simonazzi.
200

TAVOLA XXXI
Tavola XXXI: I produttori di birra in paesi quali Germania, Regno Unito, Belgio,
Francia e Austria utilizzano bottiglie in PET [Rif. 92].
TAVOLA XXXII
Tavola XXXII:
Il PET, per le sue proprietà
barriera trova utilizzo nella
produzione di bottiglie per
acqua minerale ed olio edibile
[Rif. 93].
201

TAVOLA XXXIII
Tavola XXXIII: Attività e funzioni sviluppatesi, negli anni, nell’IRTeMP.
202

TAVOLA XXXIV
a)
b)
Tavola XXXIV: attività editoriale svolta dall’ IRTeMP. Sono riportati i frontespizi di
alcuni dei più significativi volumi editi dall’Istituto e pubblicati da case editrici di livello
internazionale.
a) Plenum Press - New York (1980); volume 1;
b) Plenum Press - New York (1984); volume 2.
203

TAVOLA XXXIV
c)
d)
Tavola XXXIV:
c) Science Press - Utrecht (1987);
d) Technomic, Publishing Company Inc. - Lancaster - Basel (1987).
204

TAVOLA XXXIV
e)
Tavola XXXIV:
e) Elsevier - Amsterdam (1996).
205

TAVOLA XXXV
a)
b)
Tavola XXXV: I membri esterni
del Consiglio Scientifico dell’
IRTeMP hanno fortemente contribuito
alla crescita culturale e scientifica
dell’Istituto.
Alcuni di essi sono raffigurati nelle
fotografie qui di seguito riportate:
a) Il Prof. Paolo Corradini (nella
foto il secondo da destra con gli
occhiali) all’epoca in cui era un
giovane collaboratore del Prof.
Natta; fra i fondatori dell’Istituto
fu Presidente del Consiglio
Scientifico dell’ IRTeMP – dal
1969 al 1995.
b) Il Dott. Mario Buzzone, all’epoca
responsabile della ricerca e sviluppo
di EniChem Elastomeri
s.p.a. (membro del C.S. dal 1969 al
1978). Dal 1945 al 1961 ha collaborato,
presso il politecnico di
Milano (allora dipendeva dalla
Montecatini s.p.a.) con il prof. G.
Natta nella messa a punto di elastomeri
innovativi.
206

TAVOLA XXXV
c)
d)
Tavola XXXV:
c) Il Prof. Giovanni Pezzin, fu membro
del C.S. dal 1969 al 1973 e dal 1981 al
1990. La foto è stata scattata a Siena
nel 1973 in occasione del II Convegno
della Società Italiana di Reologia di
cui fu il primo presidente.
d) Il prof. Mario Butta, dipartimento di
Ingegneria Chimica, Chimica
Industriale e Scienza dei Materiali
dell’ Università di Pisa. Fu membro
del C.S. dal 1975 al 1978 e, successivamente,
dal 1979 al 1980.
207

TAVOLA XXXV
e)
f)
Tavola XXXV:
e) Il Dott. Giovanni Di Drusco (in piedi nella foto scattata nel Gennaio 1984 durante la
cerimonia di consegna delle targhe commemorative per la costituzione di Himont, joint
venture tra Montedison ed Hercules (1983)), fu membro del C.S. dal 1981 al 1986.
f) Il Dott. Tonino Simonazzi (il primo a partire da sinistra) all’epoca Director of
Research and Development del Centro Ricerche G. Natta dell’Himont (Ferrara) (membro
del C.S. dal 1991 al 1995).
208

TAVOLA XXXV
g)
h)
Tavola XXXV:
g) Il dott. Fabio Garbassi (EniChem) fece parte del C. S. dal 1991 al 1995.
h) Il dott. Antonio Casale (SNIA- Ricerche) (membro del C.S. dal 1995).
La fotografia è stata scattata mentre viene consegnata al dott. A. Casale (a destra), in
rappresentanza della SNIA Tecnopolimeri, l’oscar dell’imballaggio (1986).
209

TAVOLA XXXV
i)
l)
Tavola XXXV:
i) Il Dott. Giuliano Cecchin, Director of Research and Development of Montell
Technology- Centro Ricerche G. Natta (Ferrara) (membro del C.S. dal 1995).
l) Il Prof. Enrico Pedemonte (Università di Genova – Dipartimento di Chimica e
Chimica Industriale) (membro del C.S. dal 1995), a destra nella foto con l’Autore.
210

TAVOLA XXXV
m)
Tavola XXXV:
m) Il prof. Frank Erwin Karasz, University of Massachussets (USA),
Presidente del CS dell’IRTeMP dal 1995.
211

TAVOLA XXXVI
a)
Tavola XXXVI:
a) Frontespizio di Journal of Material Science dedicato al prof. Andrew
Keller.
212

TAVOLA XXXVI
b)
Tavola XXXVI:
b) L’Autore con il Prof. Andrew Keller (a destra nella foto) che scoprì il fenomeno del
“Chain Folding”. Il Prof. Keller ha rappresentato per l’IRTeMP un importante punto di
riferimento scientifico. Alla sua scuola si sono formati l’autore e altri ricercatori
"Of Hungarian origin, Andrew Keller entered the H. H. Wills Physics
Laboratory in Bristol, having won a scholarship in 1955, where he taught for
more than 35 years".
Fotografia scattata durante la Second Mediterranean School on “Science and
Technology of Advanced Polymer based Materials” 26 May – 7 June 1991, Capri.
213

TAVOLA XXXVII
a)
Tavola XXXVII:
Lo stabilimento olivetti di Pozzuoli (Na) nel cui ambito ha trovato collocazione l’
IRTeMP
a) Il complesso Olivetti visto nel contesto urbano ed ambientale con, sullo sfondo, il
castello di Baia.
214

TAVOLA XXXVII
b)
Tavola XXXVII:
b) Il giardino e la piscina cisterna
215

TAVOLA XXXVII
c)
Tavola XXXVII:
c) Particolare dell’ex officina
216

TAVOLA XXXVIII
Trent’anni
(1968-1998)
Da grande tumulto
di gente che lotta
tra prove e sudori
di buon pensatori
nel pieno vigore
di fuoco ch’avvampa
sei nata splendente
o gemma sapiente.
Cresciuta nel grembo
di forti valori
guidata nel tempo
da prodi nocchieri
nei lunghi orizzonti
di terre lontane
Sicura tu miri
progresso e virtù.
Hai dato speranza
a chi la cercava
hai fatto gioire
chi tanto soffriva
colmato di luce
i molti credenti
offerto il tuo cuore
a gente che muore
fornito gioielli
a menti eccellenti
che ora coscienti
li serban contenti.
Il volto risplende
dei savi dottori
venuti a mirare
ricerche ed allori
chi quanto ha pensato
studiato e provato
chi tanto ha cercato
il buon risultato
e tornano lieti
alle loro nazioni
facendo tesoro
di sagge lezioni.
Sei giunta a trent’anni
di aspro cammino
tra rupi e rovine
esami e fatiche
siam lieti d’offrire
a cielo e creato
buon luce di scienza
scoperte inebrianti
Tavola XXXVIII: Poesia scritta dal Geometra Francesco Palumbo, responsabile dell’ufficio
tecnico e della sicurezza dell’IRTeMP, in occasione della celebrazione dei
trent’anni di attività dell’Istituto.
217

218

PARTE III
PROSPETTIVE PER LA RICERCA
SUI POLIMERI IN ITALIA.
219

220

Lo sviluppo di materiali polimerici, con caratteristiche innovative, rappresenta
uno dei fattori determinanti per l’introduzione di nuove tecnologie
in settori dal cui progresso può dipendere l’economia dei paesi più
industrializzati.
L’Accademia svedese delle Scienze ha conferito il premio Nobel 2000,
per la Chimica, a due scienziati americani, Alan J. Heeger e Alan G.
MacDiarmid e ad uno scienziato giapponese, Hideki Shirakawa, per
avere scoperto e sviluppato polimeri, che, opportunamente “drogati”,
sono capaci di condurre la corrente elettrica (figure 94, 95 e 96) [109,
110, 111].
Questa scoperta ha posto le basi, per la realizzazione di nuovi dispositivi
per l’elettronica (diodi ad emissione di luce, schermi elettromagnetici,
celle elettrovoltaiche, sensori, transistor, display elettrocromici, fine-
Fig. 94: I vincitori del Premio Nobel 2000, per la Chimica.
Da sinistra: Alan J. Heeger (nato nel 1936, dal 1982 professore di fisica all’Università
della California, Santa Barbara, (USA)); Alan G. MacDiarmid (nato nel 1927, dal 1988
Professore di Chimica – Università della Pensilvania, (USA)); Hideki Shirakawa (nato
nel 1936, dal 1982 alla primavera del 2000 Professore all’Università di Tsukuba,
(Giappone)).
221

Fig. 95: Struttura Chimica di polimeri che, convenientemente drogati, possono esibire
elevata conduttività [Rif. 110].
Fig. 96: Conducibilità di polimeri conduttivi paragonata a quella di altri materiali, dal
quarzo (isolante) al rame (conduttore). I polimeri possono anche avere conducibilità
corrispondente a quella dei semi-conduttori.
222

stre auto-oscuranti ecc.) e per lo sviluppo dell’elettronica molecolare e
della miniaturizzazione di componenti elettronici [109, 110, 111, 112].
Il Premio Nobel 2000 per la Chimica, assegnato a Heeger, MacDiarmid
e Shirakawa conferma la centralità e la pervasività dei polimeri in un
moderno sistema la cui produzione sia indirizzata prevalentemente verso
prodotti ad alto tasso di tecnologia.
Le industrie ad alta tecnologia, cioè quelle dove è maggiore l’investimento
in ricerca, sono quelle che creano più posti di lavoro e come si
evince dai dati dell’Ocse le nazioni, ma anche le regioni europee, che
investono in Ricerca & Sviluppo sono quelle più capaci a combattere la
disoccupazione (figura 97) [Rif. 113].
La centralità dei polimeri è stata riaffermata in un recente rapporto pubblicato
dall’ “Istitute for Prospective Technological Studies” (Joint
Research Centre, European Commission):
"Of the four main categories (metals, polymers, composites and ceramics),
future growth areas will be in ceramics and polymers, with metals remaining
significant but shrinking in relative importance. Top application fields are in
transport, electronics and mechanical systems, construction and packaging.
Of increasing importance are applications in the two key generic technologies:
Information and communication technologies and life sciences.
For example, most recent foresight studies have suggested that the biocompatibility
of materials, such as polymers … is now a key issue" [114] (figura
98).
Fig. 97: Spesa in R&S e disoccupazione [Rif. 113].
223

224
Fig. 98: Il bilancio dei materiali in funzione del tempo. Dalla pre-istoria al terzo millennio [Rif. 114].

Il rafforzamento della ricerca sui polimeri viene visto, quindi, come uno
strumento necessario per realizzare prodotti meno costosi, più affidabili,
con qualità e prestazioni migliori e dotati, tra l’altro, di una maggiore idoneità
al riciclo e alla sostenibilità ambientale (environmental friendly
advanced polymers and related technologies).
Esempi emblematici di come sia possibile, attraverso l’utilizzo di nuovi
materiali polimerici e di nuove tecnologie di processo, affrontare problematiche
ambientali di grande rilevanza, sono illustrati nelle tavole
XXXIX e XL [115 e 116].
Nelle tavole XLI, XLII e XLIII sono documentate applicazioni di polimeri
in campi di grande attualità, quali quelli del restauro e conservazione
dei beni culturali, dell’imballaggio alimentare, dell’auto e dell’attrezzistica
industriale [117 e 118].
L’implementazione del sistema ricerca sulle plastiche richiede l’attivazione
di percorsi formativi per creare profili di ricercatori e tecnici con
competenze sulle proprietà dei materiali (termiche, meccaniche, fotoelettromagnetiche,
biochimiche ecc.), sui processi (progettazione, formulazione,
lavorazione ecc.), oltre che sulle metodologie di sintesi, sulla
catalisi e sulle tecniche di caratterizzazione molecolare e strutturale.
La scienza dei polimeri rappresenta pertanto un importante elemento
propulsivo, parte integrante di uno scenario internazionale che rapidamente
evolve verso una “Knowledge Driven Economy” ed una “Global
Knowledge Society”.
"Exciting discoveries and inventions have given the field of polymers and
plastics great vitality and significant growth over the recent years. A continuous
flow of new materials and new processing technologies has led us to
applications unknown or not possible before" [119].
In Italia, come già ampiamente scritto nel presente volume, grazie alla
spinta propulsiva di Giulio Natta e dei suoi collaboratori, fin dalla fine
degli anni ’50 si è andata costituendo una importante rete di organismi di
ricerca pubblici e privati nel campo della scienza delle macromolecole.
Particolarmente interessante e rilevante appare il patrimonio culturale e
scientifico rappresentato dalla rete tematica nel settore dei polimeri che
negli anni si è consolidata nell’ambito del Consiglio Nazionale delle
Ricerche.
Questa rete, nel suo insieme, stenta a mantenere il grado di competitività
e di eccellenza raggiunto dopo anni di laboriosa e fruttuosa attività.
La fase di stallo dipende da una serie di fattori, oramai ben noti, che
riguardano in generale tutto il sistema ricerca del nostro paese, che pre-
225

senta significativi elementi di debolezza, collegati alla difficoltà di:
a) disporre di finanziamenti ed infrastrutture adeguati;
b) dotarsi in tempi brevi di nuove apparecchiature;
c) avviare un efficace “turnover”, per abbassare l’età media dei ricercatori;
d) sviluppare rapporti paritetici, con scambio di addetti, tra centri di
ricerca afferenti all’Università, agli Enti Pubblici e alle industrie.
Il perdurare negli anni di questi fattori ha determinato un progressivo
abbassamento della capacità di competizione, sia a livello nazionale che
internazionale, degli Organi del CNR che operano nel settore della scienza
dei polimeri i quali, pertanto, appaiono strutturalmente poco attrezzati
a svolgere quel ruolo operativo congruente con le finalità richieste da
una società industriale in rapida evoluzione basata sempre più sulla veloce
acquisizione delle conoscenze e sulla globalizzazione dell’innovazione
tecnologica, sia essa di processo che di prodotto.
Da questo quadro emerge l’esigenza di adeguare le potenzialità degli
organi del CNR che costituiscono la “rete tematica di ricerca nel settore
delle macromolecole sintetiche e naturali” al fine di dotare il paese Italia
di uno strumento operativo che sia in grado di inserirsi, a pieno titolo, in
un contesto europeo, dove la ricerca scientifica e tecnologica assume
sempre di più un ruolo trainante per lo sviluppo socio-economico delle
nazioni.
"Il XXI secolo può essere considerato, ancor di più di quello che lo ha preceduto,
il secolo della scienza e della tecnologia e l’attività di ricerca e sviluppo
tecnologico appare, oggi come non mai, una delle vie più promettenti
per il futuro" [120].
Fig. 99: La tendenza da parte delle aziende ad affidare a centri esterni attività di ricerca
e sviluppo aumenta nel tempo [Rif. 121].
226

Fig. 100: Le aziende affidano attività in “outsourcing”. Tra queste prevalgono quelle
concernenti la ricerca (53%) [Rif. 121].
La necessità che il nostro paese abbia un sistema di ricerca efficiente e
competitivo nel campo dei polimeri è da mettere in relazione, tra l’altro,
alle seguenti specifiche problematiche:
i) una domanda di supporto, ad elevato contenuto scientifico e tecnologico,
proveniente da una ampia platea di piccole e medie aziende,
molte delle quali attive in nicchie caratterizzate da produzioni
innovative ad alto valore aggiunto;
ii) la chiusura e/o il progressivo trasferimento all’estero di centri di
ricerca industriali;
iii) la tendenza da parte dell’UE a riorientare le attività di ricerca
scientifica e tecnologica verso un “problem solving approach”
[108];
iv) un contesto industriale dove l’ “outsourcing” di attività di ricerca
scientifica e tecnologica, finalizzate allo sviluppo di prodotti innovativi,
è sempre più rilevante ("There is a common trend in Europe,
the United States, and Japan for companies to rely more and more, on
external resources for R&D activities. According to various studies
European companies spend between zero and 10 percent of their total
R&D budgets outside the company. In the United Kingdom, the figure is
around 16 percent. This is a trend that is growing quite dramatically
around the world") [121] (figura 99).
Un’analisi concernente la tipologia delle attività date in “outsourcing”
227

porta alla conclusione che quelle concernenti la ricerca predominano nettamente
rispetto a quelle di sviluppo e progettazione (rispettivamente
53%, 20% e 27%) (figura 100). Inoltre i principali beneficiari delle commesse
esterne di ricerca risultano essere proprio le istituzioni accademiche
e i centri di ricerca (pubblici e privati) di provata eccellenza [121].
Il processo di rimodulazione e di riassetto della rete di ricerca del CNR
nel campo dei polimeri appare quindi ineludibile e non ulteriormente procrastinabile
nel tempo.
Il suo successo dipenderà dal tipo di azioni che saranno intraprese, le
più significative delle quali sembrano essere le seguenti:
1) rafforzare in termini di strutture, attrezzature, addetti e finanziamenti,
prioritariamente, gli Istituti più idonei alla partecipazione
attiva e trainante di “network” tematici trans-nazionali europei;
2) consolidare ed accorpare le attività degli organi su tematiche di
grande rilevanza, sia dal punto di vista scientifico che tecnologico;
3) favorire lo sviluppo di nuove competenze e attivare nuove infrastrutture
di supporto tecnico dove concentrare costose e sofisticate
apparecchiature al fine di potenziare attività connesse a particolari
settori di frontiera;
4) promuovere attività di ricerca di base inedite ed innovative capaci
di stimolare la crescita scientifica e culturale del settore contribuendo
anche alla soluzione di problematiche di grande rilevanza
applicativa;
5) riallineare gli obiettivi delle ricerche affinché collimino con le
richieste di supporto espresse dall’industria delle plastiche, il cui
percorso evolutivo è caratterizzato da uno sviluppo, sempre più
compatibile con le esigenze di protezione dell’ambiente e della
qualità della vita, basato quindi sulla individuazione di tecnologie
innovative e sostenibili per il quale è essenziale un rapporto sempre
più sinergico con il mondo della ricerca pubblica.
Le azioni sopra indicate dovrebbero portare ad una evoluzione culturale
degli organismi di ricerca capace di riconfigurare le loro attività finalizzandole
non solo alla progettazione di macromolecole, bensì a quella
dei materiali [(passaggio dal concetto di scienza dei polimeri (figura 101)
228

Fig. 101: Il processo evolutivo della rete di ricerca del CNR attiva nel campo della
scienza dei polimeri: situazione attuale [Rif. 108].
a quello di scienza dei materiali polimerici (figure 102 e 103)] [108].
Come si evince dallo schema della figura 102 l’elemento caratterizzante
è rappresentato da un circuito di competenze basato sulle conoscenze
delle possibili correlazioni tra -composizione chimica, struttura, morfologia,
processi di trasformazione, proprietà e caratteristiche d’uso-.
Una rete di organi di ricerca con le caratteristiche culturali sopra delineate
si inserirebbe a pieno titolo in quello che può essere definito come
il ciclo virtuoso delle sinergie per l’innovazione, con la possibilità di
svolgere un rilevante ruolo di cerniera tra la ricerca accademica e quella
industriale, capace quindi di contribuire incisivamente allo sviluppo:
1) dell’industria dei polimeri, fornendo strumenti conoscitivi utili ad
implementare e velocizzare i processi di sostituzione di altri materiali
in settori di grande rilevanza;
2) dell’innovazione dei processi di produzione e delle tecnologie di
229

trasformazione, favorendo la realizzazione di materiali ad elevato
valore aggiunto idonei per applicazioni in nuovi settori (figura 104)
[122];
3) di know-how finalizzati a “nobilitare” polimeri di massa, attraverso
la messa a punto di materiali ibridi innovativi (leghe, miscele e
compositi), con caratteristiche mirate al tipo di utilizzo;
4) di una più profonda conoscenza dei sistemi polimerici, correlando
tra loro fattori molecolari, sopra-molecolari e di processo.
Con la ristrutturazione della rete tematica del CNR nel campo della
scienza e tecnologia delle macromolecole, secondo i criteri sopra delineati,
verrebbe finalmente a completarsi quel disegno che era stato, con
grande lungimiranza pensato e progettato, già all’atto della istituzione del
Centro di Chimica Macromolecolare, nel lontano 1961, da coloro i quali
possono essere considerati i padri fondatori della ricerca sui polimeri in
Italia, primo fra tutti Giulio Natta. Ad essi va tutta la riconoscenza per
aver dato al sistema paese un importante strumento di ricerca che in circa
quarant’anni di attività ha dimostrato di meritare ampiamente la fiducia
di coloro i quali lo avevano fortemente voluto.
230

Fig. 102: Il processo evolutivo della rete tematica di ricerca del CNR nel settore della
scienza e tecnologia dei polimeri [Rif. 108].
Fig. 103: Il processo evolutivo della rete del CNR attiva nel campo della scienza e tecnologia
delle macromolecole [Rif. 108].
231

fig. 104a
fig.104b
Fig. 104: Compositi innovativi a matrice termoindurente rinforzati con “silicon carbide whiskers”
(SiCW) modificati. Micrografie elettroniche, al SEM, della superficie di frattura del:
a) composito resina poliestere–SiCW (ricoperto con poli(divinilbenzene) e innestato
con poli(glicidilacrilato));
b) composito resina epossidica–SiCW (non trattato).
[Rif. 122].
232

TAVOLA XXXIX
Tavola XXXIX: La nuova tecnologia “Environmentally Friendly” sviluppata dalla Halmatic (UK) per la produzione di barche.
Il processo utilizza un composito termoplastico costituito da un tessuto (ottenuto mediante l’accoppiamento di fibre di vetro e di
polipropilene) impregnato da una matrice di polipropilene. Il processo offre una alternativa “eco-sostenibile” alla tecnologia tradizionale
basata su compositi termoindurenti a matrice poliestere insaturi che prevede l’impiego di elevati quantitativi di solventi tossici
quale lo stirene [Rif. 115].
233

TAVOLA XL
a)
b)
Tavola XL: Pneumatici per auto a bassissimo impatto ambientale basati sulla sostituzione
del nerofumo e della silice con filler-biopolimerico (un polimero derivato dall’amido
di mais):
a) un’immagine che sottolinea la composizione “naturale” dei pneumatici con cariche
a base di amido;
b) l’evoluzione del pneumatico dal nero di carbonio al biopolimero passando attraverso
la silice [Rif. 116].
234

TAVOLA XLI
Tavola XLI: Nuovi polimeri per
il restauro e la conservazione dei
beni culturali. Il caso del restauro
di un “Landmark Clock”.
"The four-faced, wooden gothic style
clock that had graced the front of Thorpe
& Co. Jewelers in down-town Sioux City,
Iowa, for nearly a hundred years stood in
need of refurbishment. A custom shop
called Taylor Plastics was tasked with
using plastic to rejuvenate the clock’s
appearance and improve its durabilitywithout
losing the craftsmanship of a century-old
landmark".
[Rif. 117].
TAVOLA XLII
Tavola XLII: Bottiglie speciali in
polietilenetereftalato (PET) sono utilizzate
per imbottigliare il rum
“Bacardi”.
"Bacardi USA of Miami is using PET packaging
for the first time in the United States. It has
rolled out Bacardi Light rum in 750-ml PET
bottles with 33-ml finish from Schmalback-
Lubeca, Plastic Containers USA.
The new PET bottle answers customer requests
for a convenient “traveller” size, says the company:
It weighs 62,5 grams, giving it a “premium
feel, says Bacardi".
[Rif. 117].
235

TAVOLA XLIII
Tavola XLIII: Compositi a matrice poliarilammide competono con i metalli.
"IXEF Plastic polyarylammide compounds from Solvay Advanced Polymers are said to combine features that
make them competitive with metal alloys: extreme rigidity, high fluidity, excellent surface finish, very low
creep, and high dimensional stability. Additionally, says Solvay, the high-performance plastic provides excellent
fatigue resistance, high resistance to a wide range of chemicals, and a very low coefficient of linear thermal
expansion. Most IXEF grades are reinforced with 50% to 60% glass fibers.
This combination of properties suits the IXEF compounds to automotive, industrial tooling, electronic, and
domestic (house-hold and furniture) applications, according to Solvay" [Rif. 118].
236

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