Materie plastiche: una classificazione
Le materie plastiche vengono classificate a seconda della struttura, delle derivanti caratteristiche e del comportamento al riscaldamento.
In linea di principio si possono distinguere tre comportamenti tipici delle materie plastiche:
termoplastico (a temperature elevate si fa “plastica” – materie termoplastiche o plastomeri)
termoindurente (a temperature elevate si scompone senza diventare prima “plastica”- plastiche termoindurenti)
elastomerico (già a temperatura ambiente ha un comportamento elastico – elastomeri)
Materie termoplastiche
Le materie termoplastiche si presentano come polimeri amorfi o parzialmente cristallini. Sono composte da macromolecole lineari o ramificate, si ammorbidiscono in modo ripetibile al riscaldamento fino a fondere e si solidificano raffreddando. Le materie termoplastiche sono saldabili. I semilavorati di materie termoplastiche dure possono essere ampiamente deformati a caldo. A seconda del campo di applicazione, le materie termoplastiche vengono suddivise in:
cosidette materie plastiche di serie, come ad esempio polietilene (PE), polistirene (PS), policloruro di vinile duro o tenero (PVC-H, PVC-W), polipropilene (PP), policarbonato (PC)
materiali tecnoplastici come poliammide (PA), poliossimetilene (POM)
polimeri ad elevate prestazioni, come per esempio poliacrileterechetone (PAEK)
Materie plastiche termoindurenti
Se le materie plastiche termoindurenti vengono riscaldate, il loro comportamento meccanico si modifica di poco. Queste materie plastiche non sono reticolate prima della lavorazione e si induriscono nella forma definitiva per riscaldamento o con l’aggiunta di un induritore. Dopodichè le materie plastiche termoindurenti sono particolarmente resistenti al calore a ai prodotti chimici e non si possono più deformare in modo plastico. L’operazione non è ripetibile. Queste materie plastiche sono più dure e più fragili delle materie termoplastiche.
Le materie plastiche termoindurenti non sono saldabili, se indurite per invecchiamento in solventi organici non sono solubili, talvolta espansibili. I prodotti preliminari di plastica termoindurente sono disponibili da un lato come “materiale per stampaggio” per la lavorazione come massa fusa e per il susseguente invecchiamento termico; dall’altro come “resine da getto per reazione” che si possono lavorare a temperatura ambiente e invecchiare in modo catalitico.
Le seguenti resine si contraddistinguono come materie plastiche termoindurenti:
fenoliche (PF), resine amminiche
poliuretaniche (PUR)
epossidiche (EP), spesso rinforzate con fibre di vetro, plastiche lavorate e rinforzate con fibre di vetro
poliestere insature (UP) – resine da getto
Elastomeri
Gli elastomeri sono materie plastiche che si contraddistinguono per l’elevata elasticità in un’ampia range di temperature. A seconda del tipo sono più o meno elastiche, come l’ebanite o come la gomma elastica. Dopo la dilatazione, l’elastomero torna quasi completamente allo stato originario e riprende anche la lunghezza iniziale.
La lavorazione degli elastomeri avviene di norma allo stato plastico prima della reticolazione, aggiungendo un agente di vulcanizzazione o un acceleratore di reticolazione. Alcuni esempi di gomme:
naturale (NR)
cloroprene (CR)
acrilonitrile-butadiene (NBR)
terpolimero etilene-propilene (EPDM)
stirene-butadiene (SBR)
Elestomeri termoplastici (TPE)
Gli elastomeri termoplastici sono polimeri lavorabili in modo termoplastico con caratteristiche del tipo di quelle degli elastomeri. Non sono chimicamente reticolati. I TPE sono per lo più copolimeri a blocchi con zone “dure” e “tenere”. Al di sopra di una temperatura determinata della struttura chimica, questi polimeri hanno buona fluidità termoplastica.
Materie plastiche rinforzate con fibre (FVK)
Per materiali compositi si intendono quei materiali composti da più materiali singoli riuniti in un unico materiale. In questo modo si riuniscono le caratteristiche auspicate dei singoli materiali in uno solo. Il materiale che nel composto determina un aumento della resistenza o della durezza si chiama componente di rinforzo o materiale di rinforzo; l’altro materiale che garantisce la tenuta della struttura si chiama legante o matrice. Se la componente di rinforzo è composta da fibre, si parla di materiale composito rinforzato con fibre.
Il rinforzo migliora la resistenza, la rigidità e la durezza dei materiali compositi. Inoltre, in base alla combinazione del composto è possibile migliorare anche altre proprietà, coma ad esempio la conducibilità termica ed elettrica, la resistenza alle alte temperature e all’usura. L’azione rinforzante delle fibre e le proprietà meccaniche dei materiali compositi sono determinate da un lato dalla lunghezza, dal diametro e dalla struttura chimica delle fibre, dall’altro dalla quantità e dalla posizione delle fibre.
Per l’applicazione come matrice è possibile utilizzare tutte le materie termoplastiche e le materie plastiche termoindurenti di leggera fluidità, inclusi gli elastomeri e le dispersioni. Le materie termoplastiche principalmente utilizzate sono, oltre al PC, PS e PE, il polipropilene (PP) e il poliammide (PA). Tra le materie plastiche termoindurenti si impiegano di preferenza le resine epossidiche (EP) sia per le loro straordinarie proprietà meccaniche ed elettriche sia per le ottime proprietà di reticolazione, ma anche le resine poliestere, siliconiche o viniliche.
Un grande vantaggio dei materiali compositi di fibre consiste nel fatto che l’utente può creare un materiale singolarmente adatto al proprio caso specifico di applicazione, incorporando nella matrice la fibra più adatta. A parte il vetro, il classico materiale di fibra, al polimero di base vengono aggiunte sopratutto le più costose fibre di carbonio.