Adattato dalla 3a edizione, Encyclopaedia of Occupational Health and Safety

L'industria della plastica è suddivisa in due settori principali, la cui interrelazione può essere vista nella figura 1. Il primo settore comprende i fornitori di materie prime che producono polimeri e composti per stampaggio da intermedi che possono anche aver prodotto loro stessi. In termini di capitale investito questo è solitamente il maggiore dei due settori. Il secondo settore è costituito dai trasformatori che trasformano le materie prime in articoli vendibili attraverso vari processi come l'estrusione e lo stampaggio ad iniezione. Altri settori includono produttori di macchinari che forniscono attrezzature ai trasformatori e fornitori di additivi speciali per l'uso all'interno dell'industria.

Figura 1. Sequenza produttiva nella lavorazione delle materie plastiche

Produzione di polimeri

I materiali plastici rientrano sostanzialmente in due categorie distinte: materiali termoplastici, che possono essere ammorbiditi ripetutamente mediante l'applicazione di calore e materiali termoindurenti, che subiscono un cambiamento chimico quando riscaldati e modellati e non possono successivamente essere rimodellati dall'applicazione di calore. Diverse centinaia di singoli polimeri possono essere realizzati con proprietà molto diverse, ma solo 20 tipi costituiscono circa il 90% della produzione mondiale totale. I termoplastici sono il gruppo più numeroso e la loro produzione sta aumentando a un ritmo più elevato rispetto ai termoindurenti. In termini di quantità di produzione i termoplastici più importanti sono il polietilene ad alta e bassa densità e il polipropilene (le poliolefine), il cloruro di polivinile (PVC) e il polistirene.

Importanti resine termoindurenti sono il fenolo-formaldeide e l'urea-formaldeide, sia sotto forma di resine che di polveri per stampaggio. Rilevanti anche le resine epossidiche, i poliesteri insaturi ei poliuretani. Un volume minore di "tecnopolimeri", ad esempio poliacetali, poliammidi e policarbonati, ha un valore elevato se utilizzato in applicazioni critiche.

La notevole espansione dell'industria delle materie plastiche nel secondo dopoguerra fu grandemente facilitata dall'ampliamento della gamma delle materie prime di base che la alimentavano; la disponibilità e il prezzo delle materie prime sono cruciali per qualsiasi industria in rapido sviluppo. Le materie prime tradizionali non avrebbero potuto fornire intermedi chimici in quantità sufficienti a un costo accettabile per facilitare la produzione commerciale economica di materiali plastici di grandi tonnellaggi ed è stato lo sviluppo dell'industria petrolchimica a rendere possibile la crescita. Il petrolio come materia prima è abbondantemente disponibile, facilmente trasportabile e maneggiabile ed era, fino alla crisi petrolifera degli anni '1970, relativamente economico. Pertanto, in tutto il mondo, l'industria delle materie plastiche è principalmente legata all'utilizzo di intermedi ottenuti dal cracking del petrolio e dal gas naturale. Le materie prime non convenzionali come la biomassa e il carbone non hanno ancora avuto un impatto importante sull'approvvigionamento dell'industria della plastica.

Il diagramma di flusso in figura 2 illustra la versatilità delle materie prime di petrolio greggio e gas naturale come punti di partenza per gli importanti materiali termoindurenti e termoplastici. Dopo i primi processi di distillazione del petrolio greggio, la materia prima della nafta viene crackizzata o riformata per fornire utili intermedi. Così l'etilene prodotto dal processo di cracking è di uso immediato per la produzione di polietilene o per l'utilizzo in un altro processo che fornisce un monomero, il cloruro di vinile, la base del PVC. Il propilene, anch'esso prodotto durante il processo di cracking, viene utilizzato per via del cumene o per via dell'alcool isopropilico per la produzione dell'acetone necessario per il polimetilmetacrilato; è anche utilizzato nella produzione di ossido di propilene per resine poliestere e polietere e può essere nuovamente polimerizzato direttamente a polipropilene. I buteni trovano impiego nella produzione di plastificanti e l'1,3-butadiene viene utilizzato direttamente per la produzione di gomma sintetica. Gli idrocarburi aromatici come il benzene, il toluene e lo xilene sono ora ampiamente prodotti dai derivati ​​delle operazioni di distillazione del petrolio, invece di essere ottenuti dai processi di coking del carbone; come mostra il diagramma di flusso, si tratta di intermedi nella fabbricazione di importanti materie plastiche e di prodotti ausiliari come i plastificanti. Gli idrocarburi aromatici sono anche un punto di partenza per molti polimeri richiesti nell'industria delle fibre sintetiche, alcuni dei quali sono discussi altrove in questo Enciclopedia.

Figura 2. Produzione di materie prime in plastica

Molti processi molto diversi contribuiscono alla produzione finale di un articolo finito realizzato interamente o parzialmente in plastica. Alcuni processi sono puramente chimici, altri implicano procedure di miscelazione puramente meccaniche, mentre altri, in particolare quelli verso l'estremità inferiore del diagramma, comportano un uso estensivo di macchinari specializzati. Alcuni di questi macchinari assomigliano a quelli utilizzati nelle industrie della gomma, del vetro, della carta e del tessile; il resto è specifico per l'industria della plastica.

Lavorazione delle materie plastiche

L'industria della lavorazione delle materie plastiche converte il materiale polimerico sfuso in articoli finiti.

Materie prime

La sezione di trasformazione dell'industria della plastica riceve le sue materie prime per la produzione nelle seguenti forme:

• materiale polimerico completamente composto, sotto forma di pellet, granuli o polvere, che viene immesso direttamente nel macchinario per la lavorazione
• polimero non composto, sotto forma di granuli o polvere, che deve essere miscelato con additivi prima di essere idoneo all'alimentazione di macchinari
• materiali polimerici in fogli, barre, tubi e fogli che vengono ulteriormente lavorati dall'industria
• materiali vari che possono essere materie completamente polimerizzate sotto forma di sospensioni o emulsioni (generalmente conosciute come lattici) o liquidi o solidi che possono polimerizzare, o sostanze in uno stato intermedio tra le materie prime reattive e il polimero finale. Alcuni di questi sono liquidi e alcune vere e proprie soluzioni di materia parzialmente polimerizzata in acqua ad acidità controllata (pH) o in solventi organici.

Ad aggravare

La produzione di composti da polimero comporta la miscelazione del polimero con additivi. Sebbene a tale scopo venga impiegata una grande varietà di macchinari, dove si trattano polveri, i mulini a sfere o i miscelatori ad elica ad alta velocità sono i più comuni e dove si mescolano masse plastiche, impastatrici come i rulli aperti o i miscelatori di tipo Banbury , o gli estrusori stessi sono normalmente impiegati.

Gli additivi richiesti dall'industria sono numerosi e variano ampiamente nel tipo chimico. Di circa 20 classi, le più importanti sono:

• plastificanti, generalmente esteri a bassa volatilità
• antiossidanti: sostanze chimiche organiche per proteggere dalla decomposizione termica durante la lavorazione
• stabilizzanti: prodotti chimici inorganici e organici per proteggere dalla decomposizione termica e dal degrado dovuto all'energia radiante
• lubrificanti
• riempitivi: materia poco costosa per conferire proprietà speciali o per sminuire le composizioni
• coloranti: materia inorganica o organica per colorare i composti
• agenti espandenti: gas o sostanze chimiche che emettono gas per produrre schiume plastiche.

Processi di conversione

Tutti i processi di trasformazione richiamano il fenomeno “plastico” dei materiali polimerici e si dividono in due tipologie. In primo luogo, quelli in cui il polimero viene portato dal calore ad uno stato plastico in cui gli viene data una costrizione meccanica che porta ad una forma che mantiene per consolidamento e raffreddamento. In secondo luogo, quelli in cui un materiale polimerizzabile - che può essere parzialmente polimerizzato - è completamente polimerizzato dall'azione del calore, o di un catalizzatore o da entrambi che agiscono insieme mentre è sottoposto a un vincolo meccanico che porta a una forma che mantiene quando completamente polimerizzato e freddo . La tecnologia delle materie plastiche si è sviluppata per sfruttare queste proprietà per produrre beni con il minimo sforzo umano e la massima coerenza nelle proprietà fisiche. I seguenti processi sono comunemente usati.

Stampaggio a compressione

Consiste nel riscaldare un materiale plastico, che può essere sotto forma di granuli o polvere, in uno stampo che viene tenuto in una pressa. Quando il materiale diventa “plastico” la pressione lo costringe a conformarsi alla forma dello stampo. Se la plastica è del tipo che indurisce per riscaldamento, l'articolo formato viene rimosso dopo un breve periodo di riscaldamento aprendo la pressa. Se la plastica non si indurisce al riscaldamento, è necessario effettuare il raffreddamento prima di poter aprire la pressa. Gli articoli realizzati mediante stampaggio a compressione comprendono tappi di bottiglia, chiusure di barattoli, spine e prese elettriche, copriwater, vassoi e oggettistica. Lo stampaggio a compressione viene impiegato anche per realizzare lastre per la successiva formatura nel processo di formatura sottovuoto o per la costruzione di serbatoi e grandi contenitori mediante saldatura o rivestimento di serbatoi metallici esistenti.

Stampaggio a trasferimento

Questa è una modifica dello stampaggio a compressione. Il materiale termoindurente viene riscaldato in un'intercapedine e poi forzato da un pistone nello stampo, che è fisicamente separato e riscaldato indipendentemente dall'intercapedine di riscaldamento. Viene preferito al normale stampaggio a compressione quando l'articolo finale deve portare inserti metallici delicati come nei piccoli quadri elettrici, o quando, come in oggetti molto spessi, non si potrebbe ottenere il completamento della reazione chimica mediante il normale stampaggio a compressione.

Stampaggio ad iniezione

In questo processo, i granuli o le polveri di plastica vengono riscaldati in un cilindro (noto come cilindro), separato dallo stampo. Il materiale viene riscaldato fino a diventare fluido, mentre viene convogliato attraverso il cilindro da una vite elicoidale e quindi forzato nello stampo dove si raffredda e si indurisce. Lo stampo viene quindi aperto meccanicamente e gli articoli formati vengono rimossi (vedi figura 3). Questo processo è uno dei più importanti nell'industria della plastica. È stato ampiamente sviluppato ed è diventato in grado di realizzare articoli di notevole complessità a costi molto contenuti.

Figura 3. Un operatore rimuove una tazza in polipropilene da una macchina per lo stampaggio a iniezione.

Sebbene il trasferimento e lo stampaggio a iniezione siano identici in linea di principio, i macchinari utilizzati sono molto diversi. Lo stampaggio a trasferimento è normalmente limitato ai materiali termoindurenti e lo stampaggio a iniezione ai termoplastici.

Estrusione

Questo è il processo in cui una macchina ammorbidisce una plastica e la forza attraverso uno stampo che le conferisce la forma che mantiene al raffreddamento. I prodotti dell'estrusione sono tubi o barre che possono avere sezioni trasversali di quasi tutte le configurazioni (vedi figura 4). I tubi per uso industriale o domestico vengono prodotti in questo modo, ma altri articoli possono essere realizzati con processi sussidiari. Ad esempio, le bustine possono essere realizzate tagliando tubi e sigillando entrambe le estremità e le buste da tubi flessibili a parete sottile tagliando e sigillando un'estremità.

Il processo di estrusione ha due tipi principali. In uno viene prodotto un foglio piatto. Questo foglio può essere convertito in beni utili mediante altri processi, come la termoformatura.

Figura 4. Estrusione della plastica: il nastro viene tagliato per produrre pellet per macchine per lo stampaggio a iniezione.

Ray woodcock

Il secondo è un processo in cui il tubo estruso viene formato e quando è ancora caldo viene fortemente espanso da una pressione d'aria mantenuta all'interno del tubo. Ciò si traduce in un tubo che può avere un diametro di diversi piedi con una parete molto sottile. Al taglio, questo tubo dà una pellicola ampiamente utilizzata nell'industria dell'imballaggio per il confezionamento. In alternativa, il tubo può essere piegato in modo piatto per ottenere un foglio a due strati che può essere utilizzato per realizzare semplici sacchetti tagliando e sigillando. La Figura 5 fornisce un esempio di ventilazione locale appropriata in un processo di estrusione.

Figura 5. Estrusione di plastica con cappa di aspirazione locale e bagno d'acqua alla testa dell'estrusore

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calandratura

In questo processo, una plastica viene alimentata a due o più rulli riscaldati e forzata in un foglio passando attraverso un punto di contatto tra due di tali rulli e successivamente raffreddata. Il foglio più spesso del film è realizzato in questo modo. Il foglio così realizzato viene impiegato in applicazioni industriali e domestiche e come materia prima nella fabbricazione di abbigliamento e articoli gonfiati come i giocattoli (vedi figura 6).

Figura 6. Cappe a tettoia per catturare le emissioni calde dai mulini di riscaldamento su un processo di calandratura

Ray woodcock

Soffiatura

Questo processo può essere considerato come una combinazione del processo di estrusione e termoformatura. Un tubo viene estruso verso il basso in uno stampo aperto; quando raggiunge il fondo, lo stampo viene chiuso attorno ad esso e il tubo viene espanso dalla pressione dell'aria. Così la plastica viene forzata ai lati dello stampo e la parte superiore e inferiore sigillate. Al raffreddamento, l'articolo viene prelevato dallo stampo. Questo processo produce articoli cavi di cui le bottiglie sono le più importanti.

La compressione e la resistenza all'urto di alcuni prodotti in plastica realizzati mediante soffiaggio possono essere notevolmente migliorate utilizzando tecniche di stiro-soffiaggio. Ciò si ottiene producendo una preforma che viene successivamente espansa dalla pressione dell'aria e stirata biassialmente. Ciò ha portato a un tale miglioramento della resistenza alla pressione di scoppio delle bottiglie in PVC che vengono utilizzate per bevande gassate.

Stampaggio rotazionale

Questo processo viene utilizzato per la produzione di articoli stampati riscaldando e raffreddando una forma cava che viene fatta ruotare per consentire alla gravità di distribuire polvere o liquido finemente suddiviso sulla superficie interna di quella forma. Gli articoli prodotti con questo metodo includono palloni da calcio, bambole e altri articoli simili.

Colata cinematografica

Oltre al processo di estrusione, i film possono essere formati estrudendo un polimero caldo su un tamburo di metallo lucidato a specchio, oppure una soluzione di polimero può essere spruzzata su un nastro in movimento.

Un'importante applicazione di alcune materie plastiche è il rivestimento della carta. In questo, un film di plastica fusa viene estruso su carta in condizioni in cui la plastica aderisce alla carta. Il cartone può essere rivestito allo stesso modo. La carta e il cartone così rivestiti sono ampiamente utilizzati negli imballaggi e il cartone di questo tipo viene utilizzato nella fabbricazione di scatole.

Termoformatura

Sotto questa voce sono raggruppate una serie di lavorazioni in cui una lastra di materiale plastico, il più delle volte termoplastico, viene riscaldata, generalmente in un forno, e dopo il fissaggio perimetrale viene forzata ad una forma prestabilita mediante pressione che può essere da pistoni ad azionamento meccanico o ad aria compressa o vapore. Per articoli molto grandi il foglio caldo “gommoso” viene movimentato con pinze sopra formatori. I prodotti così fabbricati includono apparecchi di illuminazione esterna, segnaletica stradale pubblicitaria e direzionale, bagni e altri articoli per toilette e lenti a contatto.

Formatura sottovuoto

Ci sono molti processi che rientrano in questa categoria generale, tutti aspetti della formatura termica, ma hanno tutti in comune il fatto che un foglio di plastica viene riscaldato in una macchina sopra una cavità, attorno al bordo della quale viene bloccato, e quando flessibile viene forzato per aspirazione nella cavità, dove assume una forma specifica e si raffredda. In una successiva operazione, l'articolo viene rifilato dal foglio. Questi processi producono contenitori a parete sottile molto economici di tutti i tipi, nonché articoli espositivi e pubblicitari, vassoi e articoli simili e materiali ammortizzanti per l'imballaggio di prodotti come torte fantasia, frutti di bosco e carne tagliata.

laminazione

In tutti i vari processi di laminazione, due o più materiali sotto forma di fogli vengono compressi per dare un foglio o pannello consolidato di proprietà speciali. Ad un estremo si trovano i laminati decorativi realizzati con resine fenoliche e amminiche, all'altro film complessi utilizzati negli imballaggi aventi, ad esempio, cellulosa, polietilene e lamina metallica nella loro costituzione.

Processi di tecnologia della resina

Questi includono la produzione di compensato, la fabbricazione di mobili e la costruzione di articoli grandi ed elaborati come carrozzerie di automobili e scafi di barche in fibra di vetro impregnata di poliestere o resine epossidiche. In tutti questi processi, una resina liquida viene fatta consolidare sotto l'azione del calore o di un catalizzatore e quindi legare insieme particelle discrete o fibre o pellicole o fogli meccanicamente deboli, ottenendo un pannello robusto di costruzione rigida. Queste resine possono essere applicate con tecniche di stratificazione manuale come pennello e immersione o a spruzzo.

Piccoli oggetti come souvenir e gioielli in plastica possono essere realizzati anche per fusione, dove la resina liquida e il catalizzatore vengono mescolati insieme e versati in uno stampo.

Processi di finitura

Inclusi in questa voce sono una serie di processi comuni a molte industrie, ad esempio l'uso di vernici e adesivi. Esistono, tuttavia, numerose tecniche specifiche utilizzate per la saldatura delle materie plastiche. Questi includono l'uso di solventi come idrocarburi clorurati, metiletilchetone (MEK) e toluene, che vengono utilizzati per incollare insieme fogli di plastica rigida per la fabbricazione generale, espositori pubblicitari e lavori simili. La radiazione a radiofrequenza (RF) utilizza una combinazione di pressione meccanica e radiazione elettromagnetica con frequenze generalmente comprese tra 10 e 100 mHz. Questo metodo è comunemente utilizzato per saldare insieme materiale plastico flessibile nella produzione di portafogli, valigette e passeggini per bambini (vedere il riquadro allegato). Le energie ultrasoniche vengono utilizzate anche in combinazione con la pressione meccanica per una gamma di lavoro simile.

Riscaldatori e sigillatori dielettrici RF

I riscaldatori e i sigillanti a radiofrequenza (RF) sono utilizzati in molte industrie per riscaldare, fondere o polimerizzare materiali dielettrici, come plastica, gomma e colla che sono isolanti elettrici e termici e difficili da riscaldare con metodi normali. I riscaldatori RF sono comunemente usati per sigillare cloruro di polivinile (ad esempio, produzione di prodotti in plastica come impermeabili, coprisedili e materiali da imballaggio); indurimento di colle utilizzate nella lavorazione del legno; goffratura e asciugatura di tessuti, carta, pelle e plastica; e polimerizzazione di molti materiali contenenti resine plastiche.

I riscaldatori RF utilizzano la radiazione RF nell'intervallo di frequenza da 10 a 100 MHz con una potenza di uscita da meno di 1kW a circa 100kW per produrre calore. Il materiale da riscaldare viene posto tra due elettrodi sotto pressione, e la potenza RF viene applicata per periodi che vanno da pochi secondi a circa un minuto, a seconda dell'utilizzo. I riscaldatori RF possono produrre campi elettrici e magnetici RF ad alta dispersione nell'ambiente circostante, soprattutto se gli elettrodi non sono schermati.

L'assorbimento dell'energia RF da parte del corpo umano può causare un riscaldamento localizzato e dell'intero corpo, che può avere effetti negativi sulla salute. La temperatura corporea può aumentare di 1 °C o più, il che può causare effetti cardiovascolari come aumento della frequenza cardiaca e della gittata cardiaca. Gli effetti localizzati includono cataratta oculare, conta spermatica ridotta nel sistema riproduttivo maschile ed effetti teratogeni nel feto in via di sviluppo.

I rischi indiretti includono ustioni da radiofrequenza da contatto diretto con parti metalliche del riscaldatore che sono dolorose, profonde e lente a guarire; intorpidimento della mano; ed effetti neurologici, tra cui la sindrome del tunnel carpale e gli effetti sul sistema nervoso periferico.

Controls

I due tipi fondamentali di controlli che possono essere utilizzati per ridurre i rischi derivanti dai riscaldatori RF sono le pratiche di lavoro e la schermatura. La schermatura, ovviamente, è preferibile, ma anche adeguate procedure di manutenzione e altre pratiche lavorative possono ridurre l'esposizione. È stato utilizzato anche un controllo amministrativo per limitare la quantità di tempo in cui l'operatore è esposto.

Le corrette procedure di manutenzione o riparazione sono importanti perché la mancata reinstallazione corretta della schermatura, degli interblocchi, dei pannelli dell'armadio e dei dispositivi di fissaggio può provocare un'eccessiva dispersione RF. Inoltre, l'alimentazione elettrica al riscaldatore deve essere scollegata e bloccata o contrassegnata per proteggere il personale addetto alla manutenzione.

I livelli di esposizione dell'operatore possono essere ridotti mantenendo le mani e la parte superiore del corpo dell'operatore il più lontano possibile dal riscaldatore RF. I pannelli di controllo dell'operatore per alcuni riscaldatori automatizzati sono posizionati a distanza dagli elettrodi del riscaldatore utilizzando vassoi navetta, tavoli girevoli o nastri trasportatori per alimentare il riscaldatore.

L'esposizione del personale operativo e non operativo può essere ridotta misurando i livelli RF. Poiché i livelli RF diminuiscono con l'aumentare della distanza dal riscaldatore, attorno a ciascun riscaldatore è possibile identificare un'"area di rischio RF". I lavoratori possono essere avvisati di non occupare queste aree pericolose quando il riscaldatore RF è in funzione. Ove possibile, devono essere utilizzate barriere fisiche non conduttive per mantenere le persone a distanza di sicurezza.

Idealmente, i riscaldatori RF dovrebbero avere uno schermo a scatola attorno all'applicatore RF per contenere la radiazione RF. Lo schermo e tutti i giunti devono avere un'elevata conduttività per le correnti elettriche interne che scorreranno nelle pareti. Dovrebbero esserci meno aperture possibili nello scudo e dovrebbero essere piccole quanto è pratico per il funzionamento. Le aperture devono essere dirette lontano dall'operatore. Le correnti nella schermatura possono essere ridotte al minimo avendo conduttori separati all'interno dell'armadio per condurre correnti elevate. Il riscaldatore deve essere adeguatamente messo a terra, con il filo di terra nello stesso tubo della linea elettrica. Il riscaldatore deve disporre di interblocchi adeguati per evitare l'esposizione ad alte tensioni ed elevate emissioni RF.

È molto più semplice incorporare questa schermatura nei nuovi progetti di riscaldatori RF da parte del produttore. Il retrofit è più difficile. Gli involucri delle scatole possono essere efficaci. Anche una corretta messa a terra può spesso essere efficace nel ridurre le emissioni RF. Le misurazioni RF devono essere effettuate con attenzione in seguito per garantire che le emissioni RF siano state effettivamente ridotte. La pratica di racchiudere il riscaldatore in una stanza rivestita di schermo metallico può effettivamente aumentare l'esposizione se anche l'operatore si trova in quella stanza, sebbene riduca le esposizioni all'esterno della stanza.

Fonte: ICNIRP in corso di stampa.

Pericoli e loro prevenzione

Produzione di polimeri

I rischi particolari dell'industria dei polimeri sono strettamente correlati a quelli dell'industria petrolchimica e dipendono in larga misura dalle sostanze utilizzate. I rischi per la salute delle singole materie prime si trovano altrove in questo Enciclopedia. Il pericolo di incendio ed esplosione è un pericolo generale importante. Molti processi di polimero/resina presentano un rischio di incendio ed esplosione a causa della natura delle materie prime primarie utilizzate. Se non vengono prese adeguate misure di sicurezza, a volte c'è il rischio durante la reazione, generalmente all'interno di edifici parzialmente chiusi, di gas o liquidi infiammabili che fuoriescono a temperature superiori al loro punto di infiammabilità. Se le pressioni coinvolte sono molto elevate, si dovrebbe prevedere un adeguato sfiato nell'atmosfera. Potrebbe verificarsi un eccessivo accumulo di pressione dovuto a reazioni esotermiche inaspettatamente rapide e la manipolazione di alcuni additivi e la preparazione di alcuni catalizzatori potrebbe aumentare il rischio di esplosione o incendio. L'industria ha affrontato questi problemi e in particolare per quanto riguarda la produzione di resine fenoliche ha prodotto note guida dettagliate sull'ingegneria della progettazione degli impianti e sulle procedure operative sicure.

Lavorazione delle materie plastiche

L'industria della lavorazione della plastica presenta rischi di lesioni a causa dei macchinari utilizzati, rischi di incendio a causa della combustibilità delle materie plastiche e delle loro polveri e rischi per la salute a causa delle numerose sostanze chimiche utilizzate nell'industria.

Infortuni

L'area principale per gli infortuni è nel settore della lavorazione della plastica dell'industria della plastica. La maggior parte dei processi di trasformazione delle materie plastiche dipende quasi interamente dall'utilizzo di macchinari. Di conseguenza i pericoli principali sono quelli associati all'uso di tali macchinari, non solo durante il normale funzionamento ma anche durante la pulizia, l'impostazione e la manutenzione delle macchine.

Le presse a compressione, transfer, iniezione e soffiaggio sono tutte dotate di piastre di pressatura con una forza di bloccaggio di molte tonnellate per centimetro quadrato. Devono essere montate protezioni adeguate per evitare amputazioni o lesioni da schiacciamento. Ciò si ottiene generalmente racchiudendo le parti pericolose e interbloccando eventuali ripari mobili con i comandi della macchina. Una protezione interbloccata non dovrebbe consentire movimenti pericolosi all'interno dell'area protetta con la protezione aperta e dovrebbe arrestare le parti pericolose o invertire il movimento pericoloso se la protezione viene aperta durante il funzionamento della macchina.

Laddove esiste un grave rischio di lesioni ai macchinari, come i piani delle macchine per lo stampaggio, e l'accesso regolare all'area di pericolo, è necessario uno standard di interblocco più elevato. Ciò può essere ottenuto mediante una seconda disposizione di interblocco indipendente sulla protezione per interrompere l'alimentazione e impedire un movimento pericoloso quando è aperta.

Per i processi che coinvolgono fogli di plastica, un rischio comune riscontrato dai macchinari è rappresentato dalle trappole in corsa tra i rulli o tra i rulli e il foglio in lavorazione. Questi si verificano sui rulli tenditori e sui dispositivi di traino negli impianti di estrusione e nelle calandre. La messa in sicurezza può essere ottenuta mediante l'utilizzo di un dispositivo di scatto, opportunamente posizionato, che porti immediatamente a fermo i rulli o inverta il moto pericoloso.

Molte delle macchine per la lavorazione della plastica funzionano a temperature elevate e si possono verificare gravi ustioni se parti del corpo entrano in contatto con metallo o plastica calda. Ove possibile, tali parti dovrebbero essere protette quando la temperatura supera i 50 ºC. Inoltre, i blocchi che si verificano sulle presse ad iniezione e sugli estrusori possono liberarsi violentemente. Quando si tenta di liberare tappi di plastica congelati, è necessario seguire un sistema di lavoro sicuro, che dovrebbe includere l'uso di guanti adeguati e protezione per il viso.

La maggior parte delle moderne funzioni delle macchine sono ora controllate da un controllo elettronico programmato o da sistemi informatici che possono anche controllare dispositivi di decollo meccanico o sono collegati a robot. Sulle nuove macchine c'è meno necessità che un operatore si avvicini alle aree pericolose e ne consegue che la sicurezza delle macchine dovrebbe migliorare di conseguenza. C'è, tuttavia, una maggiore necessità che setter e ingegneri si avvicinino a queste parti. È quindi essenziale che venga istituito un adeguato programma di lockout/tagout prima di eseguire questo tipo di lavoro, in particolare laddove non sia possibile ottenere una protezione completa da parte dei dispositivi di sicurezza della macchina. Inoltre, dovrebbero essere progettati e concepiti adeguati sistemi di backup o di emergenza per far fronte a situazioni in cui il controllo programmato fallisce per qualsiasi motivo, ad esempio durante l'interruzione dell'alimentazione.

È importante che le macchine siano adeguatamente disposte in officina con buoni spazi di lavoro liberi per ciascuna. Questo aiuta a mantenere elevati standard di pulizia e ordine. Anche le macchine stesse dovrebbero essere manutenute correttamente e i dispositivi di sicurezza dovrebbero essere controllati regolarmente.

Una buona pulizia è essenziale e si dovrebbe prestare particolare attenzione a mantenere puliti i pavimenti. Senza la pulizia ordinaria, i pavimenti saranno gravemente contaminati dall'olio della macchina o dai granuli di plastica versati. Dovrebbero essere presi in considerazione e forniti anche metodi di lavoro, inclusi mezzi di accesso sicuri alle aree al di sopra del livello del pavimento.

Dovrebbe essere previsto un adeguato distanziamento anche per lo stoccaggio delle materie prime e dei prodotti finiti; queste aree dovrebbero essere chiaramente designate.

Le materie plastiche sono buoni isolanti elettrici e, per questo motivo, le cariche statiche possono accumularsi sui macchinari su cui viaggiano fogli o pellicole. Queste cariche possono avere un potenziale sufficientemente elevato da causare un grave incidente o fungere da fonti di accensione. Per ridurre queste cariche devono essere utilizzati eliminatori statici e parti metalliche opportunamente messe a terra o messe a terra.

Sempre più spesso, il materiale plastico di scarto viene rielaborato utilizzando granulatori e miscelato con nuovo stock. I granulatori devono essere completamente chiusi per impedire qualsiasi possibilità di raggiungere i rotori attraverso le aperture di scarico e alimentazione. Il design delle aperture di alimentazione su macchine di grandi dimensioni dovrebbe essere tale da impedire l'ingresso di tutto il corpo. I rotori funzionano ad alta velocità e le coperture non devono essere rimosse finché non si sono arrestate. Se sono montate protezioni ad incastro, dovrebbero impedire il contatto con le lame fino a quando non si sono completamente arrestate.

Rischi di incendio ed esplosione

Le materie plastiche sono materiali combustibili, sebbene non tutti i polimeri supportino la combustione. In forma di polvere finemente suddivisa, molti possono formare concentrazioni esplosive nell'aria. Laddove questo rappresenta un rischio, le polveri devono essere controllate, preferibilmente in un sistema chiuso, con sufficienti pannelli di sfogo che sfoghino a bassa pressione (circa 0.05 bar) in un luogo sicuro. Una scrupolosa pulizia è indispensabile per evitare accumuli nei locali di lavoro che possano disperdersi nell'aria e provocare una seconda esplosione.

I polimeri possono essere soggetti a degradazione termica e pirolisi a temperature non molto superiori alle normali temperature di lavorazione. In queste circostanze, pressioni sufficienti possono accumularsi nel cilindro di un estrusore, ad esempio, per espellere plastica fusa e qualsiasi tappo solido di plastica causando un blocco iniziale.

I liquidi infiammabili sono comunemente usati in questo settore, ad esempio come vernici, adesivi, detergenti e nella saldatura a solvente. Anche le resine in fibra di vetro (poliestere) sviluppano vapori di stirene infiammabili. Le scorte di tali liquidi dovrebbero essere ridotte al minimo nel laboratorio e conservate in un luogo sicuro quando non vengono utilizzate. Le aree di stoccaggio dovrebbero includere luoghi sicuri all'aria aperta o un deposito resistente al fuoco.

I perossidi utilizzati nella produzione di resine in vetroresina (GRP) devono essere stoccati separatamente da liquidi infiammabili e altri materiali combustibili e non sottoposti a temperature estreme poiché sono esplosivi se riscaldati.

Rischi per la salute

Esistono numerosi potenziali rischi per la salute associati alla lavorazione della plastica. Le materie plastiche grezze sono raramente utilizzate da sole e dovrebbero essere prese opportune precauzioni per quanto riguarda gli additivi utilizzati nelle varie formulazioni. Gli additivi utilizzati includono saponi di piombo in PVC e alcuni coloranti organici e al cadmio.

Esiste un rischio significativo di dermatite da liquidi e polveri solitamente da "sostanze chimiche reattive" come resine fenoliche formaldeide (prima della reticolazione), uretani e resine poliestere insature utilizzate nella produzione di prodotti in vetroresina. Indossare indumenti protettivi adeguati.

È possibile che si generino fumi dalla degradazione termica dei polimeri durante la lavorazione a caldo. I controlli tecnici possono ridurre al minimo il problema. Particolare attenzione, tuttavia, deve essere prestata per evitare l'inalazione di prodotti di pirolisi in condizioni avverse, ad esempio durante lo spurgo del cilindro dell'estrusore. Potrebbero essere necessarie condizioni di buon LEV. Si sono verificati problemi, ad esempio, quando gli operatori sono stati sopraffatti dal gas di acido cloridrico e hanno sofferto di "febbre da fumi di polimero" a seguito del surriscaldamento rispettivamente di PVC e politetrafluoretilene (PTFE). La scatola allegata descrive in dettaglio alcuni prodotti di decomposizione chimica della plastica.

Norbert Liechtenstein

¹ L'uso è interrotto.
² Non è stato possibile rilevarlo con la tecnica analitica utilizzata (GC/MS) ma è noto dalla letteratura.

Esiste anche il pericolo di inalazione di vapori tossici da alcune resine termoindurenti. L'inalazione di isocianati usati con resine poliuretaniche può portare a polmonite chimica e asma grave e, una volta sensibilizzate, le persone dovrebbero essere trasferite a un lavoro alternativo. Un problema simile esiste con le resine di formaldeide. In entrambi questi esempi è necessario uno standard elevato di LEV. Nella fabbricazione di articoli in vetroresina si sprigionano notevoli quantità di vapori di stirene e questo lavoro deve essere svolto in condizioni di buona ventilazione generale del locale di lavoro.

Ci sono anche alcuni rischi che sono comuni a un certo numero di industrie. Questi includono l'uso di solventi per la diluizione o per gli scopi menzionati in precedenza. Gli idrocarburi clorurati sono comunemente usati per la pulizia e l'incollaggio e senza un'adeguata ventilazione di scarico le persone possono soffrire di narcosi.

Lo smaltimento dei rifiuti di plastica mediante combustione deve essere effettuato in condizioni attentamente controllate; ad esempio, PTFE e uretani dovrebbero trovarsi in un'area in cui i fumi vengono scaricati in un luogo sicuro.

Durante l'uso dei granulatori si ottengono generalmente livelli di rumore molto elevati, che possono portare alla perdita dell'udito degli operatori e delle persone che lavorano nelle vicinanze. Questo pericolo può essere limitato separando questa apparecchiatura da altre aree di lavoro. Preferibilmente i livelli di rumore dovrebbero essere ridotti alla fonte. Ciò è stato ottenuto con successo rivestendo il granulatore con materiale fonoassorbente e montando deflettori all'apertura di alimentazione. Potrebbe anche esserci un pericolo per l'udito creato dal suono udibile prodotto dalle saldatrici a ultrasuoni come normale accompagnamento delle energie ultrasoniche. Gli involucri idonei possono essere progettati per ridurre i livelli di rumore ricevuti e possono essere interbloccati per prevenire un rischio meccanico. Come standard minimo, le persone che lavorano in aree ad alto livello di rumore dovrebbero indossare un'adeguata protezione dell'udito e dovrebbe esserci un adeguato programma di conservazione dell'udito, compresi i test audiometrici e la formazione.

Anche le ustioni sono un pericolo. Alcuni additivi e catalizzatori per la produzione e la lavorazione della plastica possono essere altamente reattivi al contatto con aria e acqua e possono facilmente causare ustioni chimiche. Ovunque vengano movimentati o trasportati termoplastici fusi esiste il pericolo di schizzi di materiale caldo e conseguenti ustioni e scottature. La gravità di queste ustioni può essere aumentata dalla tendenza dei termoplastici caldi, come la cera calda, ad aderire alla pelle.

I perossidi organici sono irritanti e possono causare cecità se spruzzati negli occhi. È necessario indossare una protezione per gli occhi adeguata.

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