Perché i termoplastici sono così unici

I termoplastici rappresentano la classe di materiali plastici più importante nell’industria. Combinano formabilità reversibile, lavorazione economicamente efficiente e riciclabilità con un ampio spettro di proprietà. A seconda della loro struttura – lineare o leggermente ramificata, amorfa o semicristallina – variano caratteristiche fondamentali dei termoplastici come punto di fusione, resistenza, tenacità o trasparenza. Il loro impiego varia dai prodotti standard fino ai componenti ad alte prestazioni altamente specializzati.

L’aspetto distintivo: i termoplastici possono essere deformati più volte mediante riscaldamento e nuovamente solidificati durante il raffreddamento, senza subire alterazioni chimiche. Questo li distingue nettamente dai termoindurenti, che induriscono in modo irreversibile, e dagli elastomeri, che sono elastici ma non fusibili.

Una categoria particolare è rappresentata dagli elastomeri termoplastici (TPE, TPU): essi combinano la fusibilità dei termoplastici con l’elasticità degli elastomeri tradizionali, offrendo ulteriori possibilità per applicazioni flessibili.

L’impiego dei riempitivi minerali di HPF The Mineral Engineers consente di migliorare in modo mirato le proprietà dei termoplastici — ad esempio rigidità, stabilità dimensionale, conducibilità termica o resistenza alla fiamma. In questo modo nascono materiali su misura per applicazioni industriali impegnative.

La struttura dei termoplastici si basa su lunghe catene polimeriche, che possono essere lineari oppure leggermente ramificate. A differenza dei termoindurenti, essi non possiedono reticolazioni permanenti, il che permette la loro deformabilità reversibile. A seconda dell’orientamento delle catene polimeriche, si distinguono i termoplastici amorfi, in cui le catene molecolari sono disordinate e spesso presentano elevata trasparenza ed i termoplastici semicristallini, che contengono zone ordinate (ad es. PE, PA). Il grado di cristallinità conferisce maggiore resistenza, rigidità e stabilità chimica, riducendo tuttavia la trasparenza.

Le proprietà riassunte:

• formabilità reversibile, fusibilità e possibilità di essere riformati più volte
• resistenza termica: tipi standard fino a circa 100 °C, termoplastici ad alte prestazioni oltre 250 °C
• proprietà meccaniche: da materiali flessibili (PE, PP) a materiali ad alta resistenza (PA, PEEK)
• proprietà chimiche: resistenti a molti acidi, basi e solventi
  trasparenza e resistenza variano a seconda della struttura dei termoplastici
  additivi e riempitivi HPF migliorano le proprietà meccaniche

HPF si concentra principalmente su poliammide, polipropilene e polietilene, poiché i nostri riempitivi sono in grado di ottimizzare in modo particolarmente efficace questi polimeri.

I termoplastici vengono ottenuti tramite polimerizzazione, policondensazione o poliaddizione. A seconda del processo si formano catene polimeriche lineari o ramificate, che possono presentarsi in forma amorfa oppure semicristallina.
Questa struttura dei termoplastici determina proprietà fondamentali come punto di fusione, trasparenza e resistenza meccanica.

Durante la lavorazione sono determinanti sia lo stato del materiale sia la corretta impostazione dei parametri della macchina. Il granulato (compound) o la polvere devono essere puliti, omogenei e — per i tipi igroscopici come PA o PET — asciugati accuratamente, al fine di garantire proprietà di fusione e scorrimento costanti.
La struttura del materiale richiede un controllo preciso della temperatura e della pressione: temperature troppo basse impediscono una fusione completa,
mentre temperature eccessive causano degradazione del materiale.
Anche la velocità di raffreddamento influisce sul grado di cristallinità e quindi su proprietà come resistenza, tenacità e trasparenza.
Infine, il tempo di permanenza nel cilindro deve essere mantenuto breve per evitare danni termici.

Processi di lavorazione importanti

• iniezione – componenti complessi in grandi serie
  
• estrusione – film, tubi, profili
• termoformatura/stampaggio a compressione – imballaggi, blister
• soffiaggio – corpi cavi come bottiglie e serbatoi
• stampa 3D (FDM) – prototipazione, piccole serie

I fattori decisivi, oltre alla corretta formulazione e miscelazione, sono soprattutto temperatura di fusione, viscosità, velocità di raffreddamento e umidità del materiale.

L’impiego dei riempitivi minerali può migliorare le proprietà meccaniche dei termoplastici grazie alle loro specifiche caratteristiche — come morfologia, durezza o struttura superficiale — ampliando così in modo significativo le possibilità applicative.
In questo modo i termoplastici possono essere modificati in modo mirato, ottenendo ad esempio: maggiore rigidità, migliorata conducibilità termica, migliore resistenza chimica e/o ai raggi UV ed aumentata ritardanza di fiamma

I termoplastici sono particolarmente interessanti grazie alla loro riciclabilità: possono essere rifusi e riformati più volte. Un materiale omogeneo dal punto di vista tipologico consente un riciclo meccanico efficiente. I termoplastici svolgono un ruolo decisivo nell’economia circolare e soddisfano oggi i requisiti politici e normativi.

I rifiuti plastici post-consumo o post-industriali contaminati rappresentano una grande sfida per l’economia circolare, poiché spessso il livello qualitativo richiesto dall’industria non può essere raggiunto. In particolare, il profilo olfattivo dei riciclati causa frequentemente insoddisfazione. Gli odori sgradevoli, derivanti dalle contaminazioni o dai processi di riciclo, risultano problematici, ad esempio quando si pensa all’utilizzo negli interni automobilistici.

HPF The Mineral Engineers offre additivi speciali per l’ottimizzazione degli odori. Gli assorbitori di odori a base minerale della linea RESCOFIL^® sono stati inseriti in un riciclato di polipropilene post-consumo in una concentrazione del 5% in peso mediante estrusore bivite. Il prodotto risultante è stato sottoposto a una prova olfattometrica secondo la norma VDA 270.
I risultati mostrano che l’aggiunta dei nuovi riempitivi RESCOFIL^® riduce in modo significativo l’intensità dell’odore del riciclato, portandola al di sotto della soglia critica di 3, rendendolo così non più percepito come fastidioso.

I termoplastici si trovano in quasi tutti i settori industriali.

Polipropilene
Il polipropilene è impiegato nelle applicazioni più diverse. Viene trasformato, tra l’altro tramite stampaggio a iniezione in componenti per l’elettrotecnica, l’industria automobilistica e gli elettrodomestici, tramite estrusione in fibre e film.
Nell’industria automobilistica da questi compound vengono realizzati componenti di grandi dimensioni, come listelli laterali e battitacco, oltre a rivestimenti interni.

Poliammide
Il poliammide 6 e il poliammide 66 sono tra le materie plastiche tecniche più utilizzate al mondo. Vengono impiegati grazie alla loro elevata stabilità termica sotto carico ed elevata durezza e rigidità.
Inoltre, il poliammide 6 si distingue per il suo buon comportamento smorzante.

Polietilene
Che si tratti di imballaggi per alimenti, costruzione di veicoli, tecnologia medicale, edilizia per l’isolamento termico o agricoltura, i film in polietilene trovano impiego in molti ambiti e devono soddisfare requisiti specifici.
Alle proprietà meccaniche si aggiungono spesso anche requisiti ottici come la trasparenza, labrillantezza e l'opacità.

Esempi d'applicazione:

• imballaggio: film, bottiglie, contenitori (PE, PP, PET)
• automotive: coperture motore, listelli decorativi, componenti interni, serbatoi, paraurti (PP, PA, ABS)
• tecnologia medicinale: dispositivi monouso, tubi flessibili (TPU, PEEK)
• edilizia & elettronica: profili per finestre, isolamenti, involucri
• beni di consumo: gusci per apparecchi, articoli sportivi, mobili

I termoplastici offrono una serie di vantaggi decisivi, che li rendono il gruppo di materie plastiche più utilizzato in termini di volume.
La loro deformabilità reversibile permette di formare i componenti più volte, riutilizzarli e riciclarli in modo efficiente – un chiaro vantaggio nell’ambito dell’economia circolare.

Allo stesso tempo, si distinguono per la produzione economicamente vantaggiosa, il peso ridotto, i processi di lavorazione a elevata efficienza energetica, come stampaggio a iniezione o estrusione.

Un ulteriore vantaggio risiede nell’ampio spettro di proprietà, che può essere ampliato in modo mirato mediante additivi o riempitivi minerali — da una maggiore resistenza all’urto a una rigidità superiore, fino a una conducibilità termica migliorata o a un incremento della resistenza alla fiamma.

Ciò consente un campo d’impiego che va dalle soluzioni standard più semplici fino alle applicazioni high‑performance altamente specializzate nei settori tecnico e industriale.

Polietilene (PE): economico, facile da lavorare e chimicamente resistente; applicazioni tipiche sono film, taniche, tubi e imballaggi.

Polipropilene (PP): più rigido e più resistente al calore rispetto al PE, impiegato per componenti automobilistici, fibre tessili e numerosi elementi degli interni dei veicoli.

Polietilene tereftalato (PET): trasparente, resistente e facilmente riciclabile; noto soprattutto per bottiglie, imballaggi e fibre. Per HPF il PET riveste un ruolo minore, poiché viene di norma lavorato senza riempitivi.

Termoplastici ad alte prestazioni come PEEK e PPS: estremamente resistenti alle alte temperature e agli agenti chimici; indispensabili per applicazioni altamente esigenti nei settori aerospaziale, medicale e dell’industria dei semiconduttori.

Le materie prime di HPF The Mineral Engineers offrono un contributo fondamentale come riempitivi in numerose applicazioni a base di termoplastici.
Il motivo è semplice: le esigenze poste oggi ai materiali plastici moderni, ad esempio nell’industria automobilistica, aumentano costantemente. I profili prestazionali richiesti non possono più essere soddisfatti unicamente dai polimeri.
Per questo vengono rinforzati con riempitivi funzionali di alta qualità a base di cristobalite granulare, wollastonite aghiforme, mica muscovite e flogopite a struttura lamellare.

Questi filler ad alte prestazioni rappresentano un contributo decisivo al miglioramento delle proprietà meccaniche e termiche dei compound.

Come riempitivi funzionali, apportano nel sistema polimerico — e quindi nel pezzo finito — numerosi benefici tra cui una maggiore resistenza ai graffi, la riduzione del ritiro meccanico e termico, un miglioramento della resistenza a trazione e del modulo a trazione, il tutto mantenendo inalterata la resistenza all’urto.

Il polipropilene viene usato nelle applicazioni più diverse.
Viene trasformato, tra l’altro, tramite iniezione in componenti per l’elettrotecnica, l’industria automobilistica e gli elettrodomestici, e tramite estrusione in fibre e film.
Negli ultimi decenni il polipropilene è stato riconosciuto sempre di più come materiale strategico anche dall’industria automobilistica. In questo settore, da questi compound vengono realizzati componenti di grandi dimensioni, come listelli laterali, battitacco e rivestimenti interni.

Nei sistemi a base di polipropilene, le eccellenti proprietà di rinforzo del TREMIN^® 939 a struttura aghiforme sono comprovate da molti anni. In particolare, i tipi TREMIN^® 939 con superficie modificata possono essere incorporati e lavorati nel polimero in modo ottimale.

I compound di polipropilene realizzati con TREMIN^® 939 offrono le seguenti proprietà:

• eccellente resistenza all'urto combinata con elevata rigidità
• ottima resistenza ai graffi
• alta stabilità termica sotto carico
• basso ritiro dei pezzi stampati

L’impiego dei filleri lamellari mica muscovite e TREFIL^® flogopite consente di migliorare in modo significativo le proprietà termiche e meccaniche dei compound a base di copolimeri polipropilene/polietilene.

In particolare, si ottengono una riduzione marcata del ritiro in entrambe le direzioni; un miglioramento della resistenza alla deformazione termica; un aumento della resistenza a trazione e del modulo a trazione; un incremento della rigidità, mantenendo al contempo buona tenacità.

Il poliammide 6 e il poliammide 66 sono le materie plastiche tecniche più utilizzate al mondo. Vengono impiegati grazie alla loro elevata stabilità termica sotto carico, alla notevole durezza e alla grande rigidità. Inoltre, il poliammide 6 si distingue per un buon comportamento smorzante. Queste proprietà meccaniche dipendono in larga parte dai riempitivi utilizzati.

Le wollastoniti ad ago corto, rivestite con aminosilano TREMIN^® 283, vengono impiegate con successo da molti anni come riempitivi funzionali per poliammidi quando è richiesta un’elevata stabilità dimensionale senza deformazioni.

Con le qualità TREMIN^® 939 a ago lungo è possibile ottenere rigidità ancora maggiori. La percentuale di questi riempitivi nei compound varia tra 20 e 40 % in peso. I poliammidi così rinforzati offrono numerose possibilità nella progettazione di componenti rigidi e con basso ritiro. I compound rinforzati con TREMIN^® si distinguono per eccellente rigidità, alta stabilità termica e resistenza alle alte temperature, eccellente stabilità dimensionale (in particolare con TREMIN^® 283), alta resistenza all’urto ed ottima adesione della vernice.

L’impiego di TREMICA^® muscovite e TREFIL^® flogopite a struttura lamellare e con superficie modificata influisce positivamente sulle proprietà meccaniche e termiche dei compound a base di poliammide. Oltre ad un aumento della resistenza a trazione, a una maggiore rigidità e a una riduzione del ritiro, si osservano anche una migliore isotropia del ritiro ed una notevole riduzione della sensibilità alla deformazione termica.

Per le applicazioni termoplastiche sono particolarmente adatti i tipi della linea SILATHERM^®. Questi riempitivi sono stati testati in poliammide e polipropilene. Nonostante elevati gradi di riempimento, le proprietà meccaniche rimangono su un livello molto buono.

I filler ad alte prestazioni a base di materie prime minerali sono particolarmente adatti per ottimizzare le diverse proprietà richieste nelle pellicole in plastica. A questo scopo risultano particolarmente efficaci SIKRON^® cristobalite, TREFIL^® anidrite e MICROSPAR^® feltspato.

I riempitivi funzionali offrono i seguenti vantaggi:

• eccellenti proprietà antiblocking, combinate con una buona resa ottica
• elevati valori di trasmissione UV con buon assorbimento IR
• effetto barriera

Se desidera sapere di più sui termoplastici e le soluzioni di riempomento, ci contatti!

Siamo a Vostra disposizione.