Resine termoplastiche vs. termoindurenti

L'uso di resine polimeriche termoplastiche è estremamente diffuso e la maggior parte di noi viene in contatto con esse in una forma o nell'altra praticamente ogni giorno. Esempi di resine termoplastiche comuni e prodotti fabbricati con esse includono:

• PET (bottiglie di acqua e soda)
• Polipropilene (contenitori per imballaggio)
• Policarbonato (lenti in vetro di sicurezza)
• PBT (giocattoli per bambini)
• Vinile (serramenti)
• Polietilene (sacchetti della spesa)
• PVC (tubo idraulico)
• PEI (braccioli aerei)
• Nylon (calzature, abbigliamento)

Thermoset vs. Struttura termoplastica

I materiali termoplastici sotto forma di compositi sono generalmente non rinforzati, il che significa che la resina è formata in forme che si basano esclusivamente sulle fibre corte e discontinue da cui sono composte per mantenere la loro struttura. D'altra parte, molti prodotti formati con la tecnologia termoindurente sono migliorati con altri elementi strutturali, più comunemente in fibra di vetro e fibra di carbonio, per il rinforzo.

I progressi nella tecnologia termoindurente e termoplastica sono in corso e c'è sicuramente un posto per entrambi. Mentre ognuno ha il proprio insieme di vantaggi e svantaggi, ciò che alla fine determina quale materiale è più adatto a una determinata applicazione dipende da una serie di fattori che possono includere uno o tutti i seguenti elementi: forza, durata, flessibilità, facilità / spesa di fabbricazione e riciclabilità.

Vantaggi dei compositi termoplastici

I compositi termoplastici offrono due importanti vantaggi per alcune applicazioni di produzione: il primo è che molti compositi termoplastici hanno una maggiore resistenza agli urti rispetto a termoindurenti comparabili. (In alcuni casi, la differenza può essere fino a 10 volte la resistenza all'urto.)

L'altro grande vantaggio dei compositi termoplastici è la loro capacità di essere resi malleabili. Le resine termoplastiche grezze sono solide a temperatura ambiente, ma quando il calore e la pressione impregnano una fibra di rinforzo, si verifica un cambiamento fisico (tuttavia, non è una reazione chimica che provoca un cambiamento permanente, non reversibile). Questo è ciò che consente di riformare e riformare i compositi termoplastici.

Ad esempio, è possibile riscaldare un'asta composita termoplastica pultrusa e riformarla per avere una curvatura. Una volta raffreddata, la curva rimarrebbe, cosa impossibile con le resine termoindurenti. Questa proprietà mostra un'enorme promessa per il futuro del riciclaggio dei prodotti compositi termoplastici al termine del loro uso originale.

Svantaggi dei compositi termoplastici

Sebbene possa essere reso malleabile attraverso l'applicazione del calore, poiché lo stato naturale della resina termoplastica è solido, è difficile impregnarlo di fibra di rinforzo. La resina deve essere riscaldata fino al punto di fusione e si deve applicare una pressione per integrare le fibre, quindi il composito deve essere raffreddato, mentre è ancora sotto pressione.

Devono essere utilizzati strumenti, tecniche e attrezzature speciali, molte delle quali sono costose. Il processo è molto più complesso e costoso della tradizionale produzione di compositi termoindurenti.

Proprietà e usi comuni delle resine termoindurenti

In una resina termoindurente, le molecole di resina grezza non indurita sono incrociate attraverso una reazione chimica catalitica. Attraverso questa reazione chimica, molto spesso esotermica, le molecole di resina creano legami estremamente forti tra loro e la resina cambia stato da liquido a solido.

In termini generali, il polimero rinforzato con fibre (FRP) si riferisce all'uso di fibre di rinforzo con una lunghezza di 1/4 di pollice o superiore. Questi componenti aumentano le proprietà meccaniche, sebbene siano tecnicamente considerati compositi rinforzati con fibre, la loro resistenza non è quasi paragonabile a quella dei compositi continui rinforzati con fibre.

I compositi tradizionali in FRP usano una resina termoindurente come matrice che mantiene saldamente in posizione la fibra strutturale. La resina termoindurente comune include:

• Resina di poliestere
• Resina vinilestere
• Epoxy
• fenolico
• uretano
• La resina termoindurente più comune utilizzata oggi è una resina poliestere, seguita da vinilestere ed epossidica. Le resine termoindurenti sono popolari perché non polimerizzate ea temperatura ambiente, sono allo stato liquido, il che consente una comoda impregnazione di fibre di rinforzo come fibra di vetro, fibra di carbonio o Kevlar.

Vantaggi delle resine termoindurenti

La resina liquida a temperatura ambiente è abbastanza semplice da lavorare, sebbene richieda un'adeguata ventilazione per applicazioni di produzione all'aperto. Nella laminazione (produzione di stampi chiusi), la resina liquida può essere modellata rapidamente utilizzando una pompa a vuoto o a pressione positiva, consentendo la produzione di massa. Oltre alla facilità di produzione, le resine termoindurenti offrono un ottimo rapporto qualità-prezzo, producendo spesso prodotti di qualità superiore a un basso costo delle materie prime.