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05 novembre 2020

Inside barriere in plexiglass

Davvero si può vivere senza chimica? Non perdete l'appuntamento con la rubrica #chimicainsideun viaggio per scoprire che la chimica ci viene in aiuto in tanti oggetti della vita quotidiana, anche se non lo sappiamo.

In un contesto di emergenza sanitaria, l’impiego di dispositivi di protezione che possano garantire l’isolamento dai rischi del contagio è essenziale. Per poter garantire la sicurezza di chi lavora a contatto con il pubblico, in uffici open space, negozi, supermercati, sportelli pubblici, reception d’accoglienza, presidi sanitari, etc…sono state introdotte barriere di diverse tipologie. Il materiale adottato è quasi sempre il polimetilmetacrilato, meglio noto come plexiglass. Il polimetilmetacrilato (in forma abbreviata PMMA) è una materia plastica formata da polimeri del metacrilato di metile, estere dell’acido metacrilico. Il polimero termoplastico venne sviluppato nel 1928 in alcuni laboratori europei. Nel 1933 l’industria chimica tedesca Röhm lo immise ufficialmente sul mercato con il nome Plexiglas®, appellativo che identifica ormai il metacrilato. Nel 1936, invece, fu prodotta la prima lastra acrilica dall’inglese ICI Acrylics (l’odierna Lucite International, una delle più importanti aziende produttrici di PMMA al mondo) chiamata Perspex, dal latino perspicio , “vedo attraverso”.

Il plexiglass si può realizzare in due modi: attraverso l’estrusione a sezione costante, oppure con la colata, un processo di fusione, raffreddamento e solidificazione.

Il polimetilmetacrilato è molto apprezzato in diversi ambiti per le sue caratteristiche, che lo fanno spesso preferire rispetto all’utilizzo di policarbonato o di vetro: è più trasparente (e più luminoso) e ha un punto di rottura più alto, quindi è più resistente agli urti. Inoltre, grazie all’utilizzo di specifici additivi, è stato ridotto l’assorbimento dei raggi UV, causa dell’ingiallimento di questo materiale.

Perché lo si usa come barriera antivirus? Sostanzialmente per le sue proprietà di trasparenza per spessori che consentono di realizzare strutture self standing (ossia che stanno in piedi da sole, senza la necessità di telai e quindi facilmente realizzabili a partire da lastre piane), ma anche per la sua resistenza agli agenti chimici tipicamente impiegati nella formulazione degli agenti di sanificazione (ad esempio acqua ossigenata sino a concentrazioni del 30%, l’ipoclorito di sodio, il glicerolo e l’etanolo diluiti). La resistenza agli agenti chimici è una proprietà particolarmente importante non tanto rispetto all’indebolimento delle proprietà meccaniche (che è assente), ma perché permette di preservare la trasparenza delle superfici, messa fortemente in crisi per altri materiali.

Che protezione garantisce una barriera in plexiglass? Essenzialmente quella di tipo balistico, ossia evita che le gocce di espettorato emesse da starnuti o colpi di tosse possano entrare in contatto col soggetto che si intende proteggere. Tipicamente la sua azione si esercita sulle gocce più grandi, quelle dell’ordine di 50-200 micron che hanno velocità di sedimentazione dell’ordine dei 0.1-1.5 m/s. Queste velocità implicano tempi di sedimentazioni inferiori ai 30 s. Purtroppo le gocce più piccole non hanno una fluidodinamica balistica e seguono il normale moto browniano, rimangono cioè disperse in aria sino a che non si ottiene una loro completa evaporazione. Quindi esiste la possibilità che le gocce disperse in aerosol possano superare la barriera di plexiglass se non si realizza un completo isolamento. Come migliorare l’efficacia di questi schermi? Mantenendo un ambiente caldo e secco, che facilita l’evaporazione delle gocce di piccolo diametro, riducendone notevolmente il tempo di vita. Altro accorgimento favorevole può essere ottenuto direzionando la ventilazione verso il basso. In questo modo le gocce, che viaggiano con la velocità imposta dalla velocità dell’aria dell’impianto di ventilazione vengono rapidissimamente trasportate al suolo. 

Si ringrazia il Professor Maurizio Masi, Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria chimica “Giulio Natta” del Politecnico di Milano

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