Termoplastici, Termoindurenti ed Elastomeri

Introduzione

Nel seguente articolo andiamo a trattare in maniera esemplificatica qual è la differenza tra tre differenti categorie di materiali plastici: Termoindurenti, Termoplastici ed Elastomeri.

La loro differenza si nota in queti aspetti:
  • Proprietà meccaniche (durezza, flessibilità)
  • Composizione a differenti temperature
  • Struttura Molecolare
  • Riciclabilità
  • Tipi di lavorazione consentiti
Prima di procedere, è opportuno indicare tre stati che può avere un polimero:
  • Vetrosa: implica che i polimeri a quella determinata temperatura hanno una struttura reticolare molto rigida. Pertanto le molecole hanno pochissimo spazio per muoversi. L’effetto sarà un materiale rigido, duro e tendenzialmente poco flessibile.
  • Cuoiosa: implica che, a quella determinata temperatura, i materiali polimerici diventano più flessibili pur mantenedo una struttura molecolare compatta.
  • Gommosa: implica che, raggiunta una certa soglia il materiale diventa malleabile e i legami reticolari tra molecole sono “allentati” al punto da consentire una deformazione plastica. Questo vuol dire che, se deformiamo un materiale a quella determinata temperatura, non ritorna più completamente alla forma iniziale.
Se vuoi approfondire altre tematiche legate al riciclo, all’utilizzo della plastica in Europa e altro ancora dai uno sguardo alla sezione Approfondimenti.

Termoplastici

I polimeri termoplastici sono polimeri caratterizzati da catene lineari o poco ramificate. Pertanto, la loro struttura molecolare non appare reticolata.

A temperatura ambiente risultano rigidi e quindi nello stato vetroso. Tuttavia, essi hanno una struttura molecolare che, a determinate soglie, specifiche per ogni tipologia di polimero termoplastico, subiscono una transizione di stato. Per cui, hanno una soglia oltre il quale assumono uno stato cuoioso ed un altra soglia oltre il quale assumono uno stato gommoso. 

Pertanto, per poterli formare, è necessario portarli allo stato gommoso.

Alcune tipologie di polimeri termoplastici sono:
  • Policarbonato (PC)
  • Polietilene (PE)
  • Polietilentereftalato (PET)
  • Polimetilmetacrilato (PMMA)
  • Polipropilene (PP)
  • Polistirene (o Polistirolo, PS)
  • Cloruro di Polivinile (o Polivinilcloruro, PVC) 
  • Nylon (PA6)
  • Acrilonitrile Butadiene Stirene (ABS) 
  • Politetrafluoroetilene (o Teflon, PTFE)

Termoindurenti

I polimeri termoindurenti sono dotati di una struttura molecolare reticolata che, comparata alle altre due tipologie, appare molto più articolata.

Data la loro struttura sono materiali molto duri ma, di converso, sono molto fragili. Per capire meglio il concetto considera una tazzina da caffè. Se provi a schiacciarla non ci riesci perchè è durissima; tuttavia se la fai cadere a terra, le molecole vitrano al punto da rompere alcuni legami, causando delle fratture e, di conseguenza, la rottura.

La particolarità di questi materiali è che raggiunta una certa temperatura, assumono gradualmente una struttura molecolare sempre più ordinata. Più la struttura diventa ordinata e compatta più il materiale diventa rigido ma, allo stesso tempo, fragile.

Un ulteriore caratteristica è che non hanno una transazione per cui i legami molecolari si allentano con conseguente raggiungimento a stato cuoioso e a stato gommoso. Tuttavia, raggiunta una certa tempertura si trasformano in un fluido.

Una volta raffreddati però, non possono più essere riscaldati,poichè vanno incontro a degradazione chimica, detta carbonizzazione.

Le tipologie di polimeri termoindurenti sono:
  • Poliuretano
  • Resina Epossidica
  • Polifenolo
  • Polidiciclopentadiene
  • Poliimmide 

Elastomeri

Sono polimeri che a tempertura ambiente risultano o per lo più allo stato cuoioso o allo stato gommoso. Sono dotai di una struttura molecolare che ne esalta la flessibilità ma, in alcuni casi anche la resistenza. Infatti, alcuni di essi hanno una struttura elastica che, se deformati entro una certa soglia di sforzo, ritornano al loro stato iniziale.

Si parla di sforzo quando s’intende la forza da comprimere al pezzo per deformalo al punto che non ritorna più allo stato originale. Per esempio, considera una molla che una volta allungata, tende a ritornare allo stato originale. Tuttavia se allunghiamo la molla oltre una determinata soglia, ritorna parzialmente o non ritorna allo stato originale.

Data la loro composizione chimica, sono impiegati per attutire gli urti e sono in grado di subire anche notevoli deformazioniplastiche senza subire mutamenti strutturali.

Vengono suddivisi in due classi principali:
  • Elastomeri Termoplastici
  • Elastomeri Termoindurenti

I Termoplastici sono generalmente copolimeri di stirene e butadiene, poliolefine e co-poliesteri. Una volta stampati*, possono essere rimodellati se riportati alla temperatura di transizione vetrosa.

Gli elastomeri termoplastici più comuni sono:
  • Copolimeri di stirene e Butadiene (TPE-S)
  • Poliolefine (TPO)
  • Co-poliesteri (COPE)
  • Co-poliammidi (PEBA)
  • Poliuretano Termoplastico (TPU)

I Termoindurenti sono polimeri che diventano materiali rigidi ma fragili se portati a determinate temperature. E diventano infusibili e insolubili se messi in contatto con particolari sostanze.

Si formano mediante il processo di vulcanizzazione che consiste nel creare una struttura reticolare pordinata mediante l’impiego di sostanze chimiche sotto determinate condizioni di temperatura e pressione. 

*Lo stampaggio è una tecnica di lavorazione in cui la materia prima viene fusa, inserita in uno stampo e poi lasciata raffreddare. Alla fine del processo il materiale assume la forma dello stampo in maniera permanente.

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