Barbie sotto esame: Tra PVC e plastificanti

Quest'estate al cinema un film ha fatto esplodere il botteghino: "Barbie" di Greta Gerwig, uno tra i film più amati e discussi dell’ultimo periodo. A tal proposito, ti sarà senz’altro capitato di fare un tuffo nel passato ricordando le Barbie della tua infanzia, magari chiedendoti se il materiale del noto giocattolo sia sempre stato lo stesso nel corso degli anni. Ebbene, non è esattamente così. Continua a leggere per saperne di più!

Uno sguardo al passato

Barbie nasce nel 1959 in America dall’idea di  Ruth Handler di dare alle bambine un giocattolo con cui provare a identificarsi, sostituendo le bambole neonato che limitavano il gioco delle bimbe al ruolo di madre.  Barbie poteva rivestire numerosi ruoli e svolgere i più diversi lavori, dalla ballerina alla giornalista, dalla chef alla scienziata. Un messaggio che sicuramente allontana il gioco delle bambine dal mero concetto di cura di un neonato e dalla cristallizzazione dell'unico ruolo che fino ad allora sembrava possibile: quello della madre. Il noto giocattolo nel tempo ha catturato l’attenzione del mondo del collezionismo.

Le Barbie sono, infatti, esposte in appositi musei dove non passano inosservati i cambiamenti che la bambola ha subito nel corso del tempo sia a livello estetico che chimico: le Barbie più antiche mostrano evidenti segni di degrado del materiale. Nell’immaginario collettivo la plastica rimanda al concetto di eterno, per non parlare delle problematiche di smaltimento; pertanto suscita una certa curiosità il fatto che le Barbie possano “decomporsi”. Il materiale principale del mix di polimeri che costituisce il noto giocattolo della Mattel è il PVC (polivinilcloruro).

Uno studio recente condotto su quindici barbie datate dal 1959 al 1976 si è occupato di studiare il degrado del materiale, caratterizzato con spettrografia VIS e UV, spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FT-IR ATR).  Vediamo cosa hanno scoperto.

PVC: un piccolo ripasso

Il polivinilcloruro è fra le materie plastiche più utilizzate al mondo. E’ un polimero termoplastico amorfo derivante dalla polimerizzazione del monomero di cloruro di vinile. Il suo ampio utilizzo è giustificato dalla sua costituzione chimico-fisica che permette di essere miscelato facilmente e formare legami forti con gli additivi, necessari ad adattare al meglio il polimero alle esigenze di produzione.

La reazione di polimerizzazione del monomero di vinilcloruro segue un meccanismo radicalico ed è una reazione esotermica; quando si ha a che fare con una reazione esotermica, ovvero una reazione che libera calore, è necessario effettuare un controllo di temperatura. Si utilizza un mezzo liquido per sottrarre il calore generato che, una volta evaporato, viene condensato e riciclato nel reattore. Le reazioni che prevedono questo tipo di controllo possono essere eseguite in soluzione, in emulsione o in sospensione.

Prima del processo di trasformazione del PVC, vengono aggiunti gli additivi che hanno sia il compito di proteggerlo durante la trasformazione che quello di conferirgli le caratteristiche fisico-meccaniche desiderate: stabilizzanti, lubrificanti, cariche, plastificanti e pigmenti.

Lo studio

Lo studio è stato eseguito su un campione di quindici Barbie, esaminate macroscopicamente e microscopicamente. Dalle immagini dei campioni, ad occhio nudo, quello che risalta è che i colori sono sbiaditi. L'analisi con luce visibile e fluorescenza indotta dai raggi UV ha permesso l’identificazione dei materiali costituenti e sullo stato di conservazione, guardando le diverse emissioni di fluorescenza che variavano colore (rosa, arancione, scure) a seconda della parte del corpo dei campioni, in particolare gambe, braccia e busto e capelli.

Le Barbie 1,2,3,4, hanno mostrato la tipica emissione di fluorescenza del PVC: verde tenue. Le variazioni di emissione di fluorescenza hanno permesso di mostrare gli effetti che i vari plastificanti hanno avuto sulla superficie. Vengono raccolti i dati a seconda delle varie parti del corpo e fatti dei raggruppamenti dei campioni in base alle caratteristiche comuni.

La microscopia ottica conferma che le parti più deteriorate delle Barbie sono faccia e gambe, caratterizzate dalla presenza di un essudato che rende la superficie appiccicosa e lucida, ben visibile sulle braccia e le gambe del campione 4.

Altri fattori di deterioramento sono rappresentati da una sostanza cristallina bianca sui campioni 4, 5 e 6. La metodologia FT-IR ATR ha permesso di avere degli spettri per ciascuno dei gruppi di campioni da cui sono stati riconosciuti i caratteristici picchi di assorbimento del PVC.
Un picco a 1640 cm-1 è stato rilevato in quasi tutti gli spettri acquisiti sul corpo delle Barbie 1 alla 5, ad eccezione del busto del campione 4 e delle gambe del campione 5. Questo assorbimento può riferirsi alla presenza di carbossilati nei prodotti solidi di degradazione del PVC. Gli spettri sono stati raccolti esaminando ciascun elemento che compone le bambole per caratterizzarne i materiali costitutivi e le sostanze responsabili dell'evidente degrado delle Barbie. Altri picchi sono stati attribuiti alla presenza dei plastificanti tradizionali del PVC, il DOP (diottilftalato) o il DEHP (di(2-etisil)ftalato), il cui utilizzo aumenta flessibilità, lavorabilità e resistenza nel tempo degli oggetti in polivinilcloruro. Sono stati identificati anche gli stabilizzanti a base di stagno che hanno contribuito all’aumento della sensibilità del PVC alla variazione della temperatura.

Il secondo gruppo dei campioni è accomunato dalla presenza del polietilene a bassa densità (LDPE), riscontrato grazie alla presenza dei suoi picchi caratteristici.

Il terzo e ultimo gruppo invece è composto da ABS (acrilonitrile-butadiene-stirene), che dona un colore giallo-arancio all’esposizione agli UV rispetto alle altre bambole.

L’analisi sui capelli ha rivelato che sono costituiti da PVDC (polivinilidencloruro). Si riporta in seguito la tabella con i risultati dei materiali costituenti i campioni esposta nell’articolo.

La causa del degrado

Dall’approccio multi-analitico è stato possibile ricostruire un pezzo di storia delle Barbie. Abbiamo visto che il PVC non è l’unico ingrediente che le costituisce e i rispettivi prodotti di degradazione grazie alla spettroscopia ATR-FT-IR. Le differenti emissioni di fluorescenza hanno confermato con la luce UV verde-giallastra il PVC, mentre l’aspetto più scuro agli UV ha testimoniato la presenza del LDPE per i torsi prodotti fra gli anni 1964 e 1976; il colore giallo-arancione e verde brillante hanno attestato la presenza di ABS. In seguito alla lettura degli spettri FT-IR, è stato possibile identificare la principale causa di degrado delle Barbie rappresentato dalla presenza dell'essudato lucido e della patina cristallina bianca ovvero la migrazione dei plastificanti, ftalati e stabilizzanti.

Barbie oggi

Il degrado delle Barbie ha portato l’industria a variare la composizione dei suoi ingredienti, giocando inizialmente sulle proporzioni dei plastificanti. Bisognò operare diversamente dalla fine degli anni ’80, quando il governo tedesco limitò le quantità di plastificante che potevano essere adoperate col PVC. Anche Mattel adeguò le sue politiche sui materiali delle Barbie; cominciò ad usare etilenvinilacetato (EVA) per le braccia, ABS per i torsi e vinile rigido per le teste. Abbiamo visto anche l’utilizzo di LDPE dagli anni ‘60. Dagli studi è emerso che è la presenza del PVC ad accentuare i fattori di degrado. Pertanto, la ricerca è volta allo studio di nuovi additivi e plastificanti che possano ovviare a queste problematiche senza interferire con quelle che sono le caratteristiche di un mito.

                                                                                                            Andreana Balsamo

Bibliografia e Sitografia

• Macchia, A.; Biribicchi, C.; Zaratti, C.; Testa Chiari, K.; D’Ambrosio, M.; Toscano, D.; Izzo, F.C.; La Russa, M.F. Mattel’s Barbie: Investigation of a Symbol—Analysis of Polymeric Matrices and Degradation Phenomena for Sixteen Dolls from 1959 to 1976. Polymers 2022, 14, 4287.
• https://cosmosmagazine.com/people/culture/plastic-artefact-what-is-barbie-even-made-of/ (consultato il 18/09/2023)
• https://www.treccani.it/portale/opencms/handle404?exporturi=/export/sites/default/Portale/sito/altre_aree/Tecnologia_e_Scienze_applicate/enciclopedia/italiano_vol_2/863_884ITA3.pdf&] (consultato il 18/09/2023)