Le materie plastiche, forse non tutti sanno che...

I vari tipi di materiali plastici

Si fa presto a parlare di plastica ma forse non tutti sanno che la plastica, materiale considerato recente e "moderno" ha invece una storia che risale al 18° secolo.

Nel 1786, fu infatti isolato per la prima volta, lo stirene. Un componente artificiale che successivamente nel 1835, fu ottenuto con la polimerizzazione. Plastica è il termine generalmente usato per indicare un'ampia gamma di materiali sintetici usati in una molteplicità  di applicazioni che vanno dal settore degli imballaggi a quello delle auto e dei dispositivi medicali, a quello dei giocattoli, della cosmetica, dell'abbigliamento, ecc.
Con il termine generico materie plastiche, si intendono  tre grandi categorie:

  • materie plastiche termoplastiche
  • materie plastiche termoindurenti
  • elastomeri

Le materie termoplastiche

Sono materiali sensibili al calore e per mezzo del riscaldamento, si plastificano e possono essere trasformate.  Si dividono in due grandi categorie:

  • termoplastici amorfi
  • termoplastici parzialmente cristallini o semicristallini

I termoplastici amorfi non cristallizzano. I vari componenti sono uniformemente legati tra loro e la composizione del materiale è stabile. In generale questi materiali sono trasparenti, se non modificati, con buone caratteristiche ottiche. Il ritiro dopo la lavorazione è molto basso. I termoplastici amorfi possono essere lavorati e trasformati secondo tutti i processi di lavorazione, quali stampaggio ad iniezione, estrusione, termoformatura.

I termoplastici semicristallini risultano in generale opachi in seguito alla cristallizzazione delle molecole. All'aumento della cristallinità, diminuisce la trasparenza. Il ritiro di lavorazione è più elevato rispetto ai termoplastici amorfi. Le proprietà dei termoplastici sono dipendenti dalla struttura chimica degli elementi di base che li compongono, dalla cristallinità e dalle forze tra le catene molecolari.

Materie plastiche termoindurenti

Sono ottenute durante la fase di stampaggio con l’unione di resine a determinate temperature. Una volta assunta una determinata forma dopo essersi indurite, restano solide e non possono più essere trasformate per mezzo di calore. Superato un certo limite durante la fase di riscaldamento, si carbonizzano senza che avvenga una fase di rammollimento. Questi materiali, dopo lo stampaggio, la laminazione o la pressofusione, possono essere lavorati soltanto con utensile.

Elastomeri

Detti anche gomme, sono materiali polimerici le cui dimensioni possono variare enormemente sotto sforzo. In genere presentano la caratteristica di poter subire un allungamento pari a più volte la loro lunghezza iniziale, per effetto di una forza esterna, cessata la quale, il materiale riassume rapidamente le dimensioni iniziali. Alcune di esse, sono sensibili al calore.

La produzione delle materie plastiche

Durante la produzione delle materie plastiche vengono utilizzati, in piccole quantità, prodotti diversi come per esempio emulgatori e catalizzatori. Nella preparazione delle materie plastiche a masse da stampaggio e granuli adatti per la trasformazione, vengono additivati, in piccole quantità, con prodotti ausiliari come coadiuvanti della lavorazione e per variare le caratteristiche, come per esempio:

- scivolanti come ausiliari della lavorazione
- stabilizzanti contro danneggiamenti termici nella lavorazione e come protezione contro l'invecchiamento ai raggi UV
- agenti antistatici contro le cariche elettrostatiche
- additivi conduttori, per esempio nero fumo, per diminuire il valore della resistenza elettrica
- agenti ritardanti la fiamma per diminuire l'infiammabilità del materiale
- pigmenti e coloranti, per la colorazione
- plastificanti e flessibilizzanti per aumentare la resistenza all'urto
- cariche e materiali di rinforzo per una variazione mirata delle proprietà
- agenti di espansione per la produzione di espansi
- agenti nucleanti per aumentare il numero di nuclei di cristallizzazione

In particolare l'aggiunta di prodotti ausiliari modifica le condizioni di lavorabilità e di saldabilità per mezzo di ultrasuoni.
Le cosiddette cariche, sono delle piccole particelle, fibre corte o sferette di materiali organici (cellulosa, farina di legno), oppure di materiali inorganici (farina minerale, carbonato di calcio, talco, vetro, grafite).
Nei termoplasti, l'aggiunta di questi materiali diminuisce il ritiro ed in genere modifica le proprietà meccaniche. Secondo la conformazione delle cariche e la tecnologia di lavorazione si può verificare, nei manufatti, una distribuzione non omogenea delle cariche.
Materiali caricati con fibre di vetro, sono più saldabili, soprattutto nei materiali semicristallini.
I materiali di rinforzo sono fibre più lunghe, in genere derivate da ritagli di tessuti. Questi materiali sono utilizzati per rendere più stabile il manufatto.
I coloranti possono variare le caratteristiche meccaniche della resina, in particolare se i pigmenti non sono uniformemente distribuiti.
L'aggiunta di alcuni coloranti peggiora le condizioni di saldatura.
I plastificanti causano, anche in piccoli quantitativi, un aumento della flessibilità. Il materiale è più elastico, meno duro e più resistente agli urti. L'aggiunta di queste sostanze influisce negativamente sulla saldabilità del materiale per mezzo di ultrasuoni.
In base alle modifiche ed aggiunte ai materiali di partenza, esiste una classificazione dei polimeri:

- compounds mescole tra polimero ed additivi
- blends mescole tra almeno due polimeri ed additivi
- compositi mescole tra polimero e cariche
- biomateriali mescole tra polimero ed additivi con caratteristiche biologiche

Occorre quindi definire con molta attenzione, verificando la composizione dei materiali con i quali vengono prodotti i pezzi da assemblare, quale tecnologia è più adatta per la saldatura dei materiali termoplastici.

Buon lavoro.

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