Le materie plastiche sono composti prodotti sinteticamente sfruttando la raffinazione di materie prime quali petrolio o gas naturale.
Si compongono di polimeri, ovvero lunghe molecole costruite in catene di atomi di carbonio. Un polimero è una molecola costituita dalla ripetizione di piccoli pezzi chiamati monomeri. Gli spazi nelle catene sono riempiti con atomi di idrogeno, azoto, ossigeno e zolfo.
In questo articolo vedremo le principali materie plastiche, le loro caratteristiche e perché è così vantaggioso usarle.
Quali sono le principali materie plastiche
Le materie plastiche si dividono in polimeri termoplastici e polimeri termoindurenti, che si comportano diversamente quando vengono riscaldati.
I polimeri termoplastici sono un insieme riciclabile di materie plastiche che si ammorbidiscono quando vengono riscaldate e possono essere usate più volte per produrre prodotti diversi.
Le plastiche termoindurenti sono plastiche monouso che non si ammorbidiscono mai dopo essere state stampate e non sono riciclabili.
A differenza delle termoplastiche, le plastiche termoindurenti sono costituite da catene polimeriche molto lunghe, riscaldate e compresse per formare catene molecolari dense e dure, reticolate, motivo per cui non si ammorbidiscono quando riscaldate.
Oltre a essere classificate come termoindurenti o termoplastiche, le materie plastiche sono suddivise in base al tipo di polimero usato nella produzione della resina grezza.
Polietilene (PE):
il polietilene è il materiale plastico più utilizzato. Il PE ha molte caratteristiche desiderabili, come facile lavorabilità, tenacità e flessibilità, che vengono tutte mantenute anche a basse temperature. Il PE è inodore e privo di tossine e ha un’eccellente trasparenza, buone proprietà di barriera all’acqua, buone proprietà di isolamento elettrico e un basso costo. Ha due tipi principali: polietilene ad alta densità (HDPE) e polietilene a bassa densità (LDPE).
Polipropilene (PP):
il PP è un polimero che può avere un’ampia gamma di proprietà, che dipendono dal suo peso molecolare, morfologia, struttura cristallina, additivi e copolimerizzazione. Può essere trasformato in polimeri con un alto grado di cristallinità, con conseguente maggiore resistenza alla trazione e durezza paragonabili all’HDPE. Inoltre, può resistere a temperature più elevate senza perdita di forza o degrado. Lo svantaggio dell’utilizzo del PP è la sua suscettibilità alla degradazione e all’ossidazione dei raggi UV.
PPS (polifenilensulfide):
materiale termoplastico semicristallino a elevata prestazione, con eccellenti proprietà meccaniche (resistenza alla deformazione, rigidità e forza) e un’ottima resistenza termica e chimica, che spesso lo portano a essere un’alternativa migliore ai metalli o ai termoindurenti.
Poliuretano (PU):
il PU è prodotto da polioli poliestere o polietere, composti diisocianati, curativi e additivi. Realizzato per la realizzazione di prodotti ad alte prestazioni di livello ingegneristico. Le sue proprietà meccaniche possono variare da morbide e flessibili a dure e rigide.
Cloruro di polivinile (PVC):
il PVC è una plastica che può essere formulata con diversi stabilizzanti, plastificanti, modificatori di impatto, coadiuvanti tecnologici e altri additivi. Può essere trasformato in plastica rigida o flessibile modificando la quantità di plastificanti. Inoltre, offre una migliore trasparenza rispetto ad altre plastiche versatili. Tuttavia, il PVC ha il potenziale di rilasciare inquinanti nocivi, acidi e tossine durante la lavorazione o la degradazione. I suoi ingredienti sono regolamentati da FDA, EPA e altre organizzazioni.
Polietilentereftalato (PET):
il PET, in particolare il PET a orientamento biassiale, è noto per la sua bassa permeabilità all’umidità, all’anidride carbonica e all’alcol. Possiede inoltre un’ottima viscosità intrinseca. Lo svantaggio dell’utilizzo del PET, tuttavia, è la sua affinità con l’acqua. Tende ad assorbire acqua, il che rende difficile la lavorazione, poiché la resina deve asciugarsi prima dell’estrusione.
Polistirene (PS):
PS è un’altra plastica versatile modificata mediante copolimerizzazione e additivi. Possono essere trasformati in forme plastiche flessibili, rigide o cellulari (schiuma). Il PS è generalmente soggetto a ossidazione. Pertanto, il riciclaggio ripetuto non è raccomandato. Inoltre, la sua sensibilità all’ossidazione fa sì che il suo colore diventi giallastro.
Poliammide (PA):
la PA è considerata un tecnopolimero caratterizzato da elevata tenacità, elevata resistenza agli urti, resistenza ai solventi, resistenza all’abrasione e capacità di essere modificata per possedere maggiore resistenza al calore. La produzione di PA va principalmente nelle fibre di produzione. Solo il 10% circa del volume di produzione di PA viene utilizzato nei processi di formatura della plastica.
Acrilonitrile Butadiene Stirene (ABS):
L’ABS è un materiale plastico comune caratterizzato da buona durezza e rigidità con un certo grado di tenacità. Vengono solitamente applicati dei rivestimenti protettivi a causa della scarsa resistenza del materiale ai raggi UV e della resistenza minima alla maggior parte degli acidi e degli alcali.
Policarbonato (PC):
il PC è facilmente lavorabile con diversi metodi di stampaggio, tra i quali lo stampaggio a iniezione. I policarbonati sono noti per la loro elevata resistenza agli urti, resistenza al calore, buon isolamento elettrico, trasparenza, buone proprietà di resistenza all’acqua e proprietà ignifughe intrinseche.
Politetrafluoroetilene (PTFE):
il PTFE è uno dei tipi più comuni di polimeri fluorocarburici. Ha molte caratteristiche interessanti, come basso coefficiente di attrito, autolubrificazione, resistenza chimica e idrofobicità. Ciò rende il PTFE utile come materiale di rivestimento. La sua proprietà idrofobica impedisce anche la crescita di microbi, il che estende ulteriormente le sue applicazioni alla produzione di alimenti e farmaci.
Polimetilmetacrilato (PMMA):
questo tipo di plastica è anche noto come acrilico. È un tipo di polimero termoplastico con proprietà distintive come trasparenza eccellente, leggerezza, resistenza alla trazione e alla flessione e resistenza ai raggi UV. Sono comunemente usati come sostituti del vetro trasparente. Esempi delle loro applicazioni sono finestre, lenti, barriere di sicurezza e schermi.
Poliossifenilene (PPO): tecnopolimero con una temperatura di transizione vetrosa molto alta (210°C), usato per fare filtri che vanno a creare idrogeno per la ricarica delle batterie.
I processi di polimerizzazione
Le tipologie di materie plastiche viste qui sopra si ottengono da diversi processi di polimerizzazione. La polimerizzazione è il processo di conversione delle materie prime petrolchimiche in resine plastiche grezze. Le resine plastiche grezze sono prodotte in un impianto petrolchimico.
Esempi di tali processi sono la polimerizzazione in massa, in soluzione, in sospensione e in emulsione. Ogni processo ha diversi meccanismi chimici per eseguire la reazione.
Esiste un elenco di processi di polimerizzazione davvero troppo lungo per essere riportato qui. Ciò che conta sapere è che questo insieme di processi può essere suddiviso in due macro classi:
- polimerizzazione a crescita graduale o per condensazione
- polimerizzazione a crescita di catena o addizione
Nella polimerizzazione per condensazione due molecole di monomeri si uniscono tra loro attraverso l’eliminazione di una molecola di piccole dimensioni.
Nella polimerizzazione per addizione tutta la molecola di monomero diventa parte del polimero andando a costituire una macromolecola.
Perché è vantaggioso usare oggetti in plastica
Come approfondito nell’articolo sulle caratteristiche delle materie plastiche ci sono davvero tanti vantaggi nell’usare oggetti in plastica, a partire dalla facilità di lavorazione. La plastica infatti è leggera ma al tempo stesso resistente. Si ottengono oggetti flessibili, durevoli, resistenti alla corrosione e, soprattutto, economici. Da non trascurare è anche l’aspetto estetico e superficiale: si possono creare prodotti in plastica trasparenti, traslucidi o completamente opachi. Allo stesso modo possiamo scegliere tra tanti colori e sfumature differenti. Una varietà di soluzioni impensabile per molti altri materiali a causa dei maggiori costi di produzione.
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