Cosa sono le plastiche resistenti al calore?

Le materie plastiche sono utilizzate praticamente in tutti i mercati grazie alla loro facilità di produzione, al basso costo e all'ampia gamma di applicazioni. Oltre alle tipiche materie plastiche di consumo, esiste una classe di materiali termoresistenti sofisticati.plasticache possono resistere a temperature che non possono sopportare. Queste materie plastiche vengono utilizzate in applicazioni sofisticate in cui è essenziale un mix di resistenza al calore, resistenza meccanica e resistenza alle aggressioni. Questo articolo spiegherà cosa sono le materie plastiche resistenti al calore e perché sono così vantaggiose.

Cos'è la plastica resistente al calore?

Una plastica resistente al calore è in genere qualsiasi tipo di plastica che abbia una temperatura di utilizzo continuo superiore a 150 °C (302 °F) o una resistenza all'esposizione temporanea di 250 °C (482 °F) o superiore. In altre parole, il prodotto può resistere a temperature superiori a 150 °C e può resistere a brevi periodi a temperature pari o superiori a 250 °C. Oltre alla loro resistenza al calore, queste plastiche presentano in genere proprietà meccaniche fenomenali che spesso possono eguagliare anche quelle dei metalli. Le plastiche resistenti al calore possono essere termoplastiche, termoindurenti o fotopolimeri.

Le materie plastiche sono composte da lunghe catene molecolari. Quando riscaldate, i legami tra queste catene si danneggiano, causando lo scongelamento del prodotto. Le materie plastiche con temperature di fusione ridotte sono solitamente composte da anelli alifatici, mentre le materie plastiche ad alta temperatura sono costituite da anelli aromatici. Nel caso degli anelli aromatici, due legami chimici devono essere danneggiati (rispetto al legame singolo degli anelli alifatici) prima che la struttura si rompa. Pertanto, è più difficile fondere questi prodotti.

Oltre alla chimica di base, la resistenza al calore delle materie plastiche può essere aumentata utilizzando degli ingredienti. Tra gli additivi più comuni per migliorare la resistenza al calore c'è la fibra di vetro. Le fibre offrono anche il vantaggio aggiuntivo di aumentare la tenuta totale e la resistenza del materiale.

Esistono diverse tecniche per identificare la resistenza al calore di una plastica. Le più significative sono elencate qui:

• Livello di temperatura di deflessione termica (HDT) – Si tratta della temperatura alla quale la plastica si romperà in un lotto predefinito. Questa misura non tiene conto dei potenziali effetti a lungo termine sul prodotto se tale temperatura viene mantenuta per periodi di tempo prolungati.
• Temperatura di variazione del vetro (Tg) – Nel caso di una plastica amorfa, la Tg descrive la temperatura alla quale il materiale diventa gommoso o viscoso.
• Temperatura di utilizzo continuo (CUT) – Specifica la temperatura ottimale alla quale la plastica può essere utilizzata costantemente senza che le sue sedi meccaniche subiscano una sostanziale distruzione per tutta la durata di vita prevista del componente.

Perché utilizzare materie plastiche resistenti al calore?

Le materie plastiche sono ampiamente utilizzate. Tuttavia, perché mai dovremmo usarle per applicazioni ad alta temperatura quando gli acciai possono spesso garantire le stesse caratteristiche a intervalli di temperatura molto più ampi? Ecco alcuni motivi:

1. Minor peso – Le materie plastiche sono più leggere dei metalli. Sono quindi eccellenti per applicazioni nei settori automobilistico e aerospaziale, che si basano su elementi leggeri per migliorare l'efficacia generale.
2. Resistenza alla ruggine – Alcune materie plastiche presentano una resistenza alla ruggine molto migliore rispetto agli acciai quando esposte a un'ampia varietà di sostanze chimiche. Questo può essere essenziale per applicazioni che comportano sia calore che atmosfere aggressive, come quelle tipiche dell'industria chimica.
3. Flessibilità produttiva – I componenti in plastica possono essere realizzati utilizzando tecnologie di produzione ad alto volume come lo stampaggio a iniezione. Ciò si traduce in componenti meno costosi per unità rispetto alle controparti in metallo fresate a controllo numerico. I componenti in plastica possono anche essere realizzati utilizzando la stampa 3D, che consente layout complessi e una maggiore flessibilità di progettazione rispetto alla lavorazione a controllo numerico.
4. Isolante – Le materie plastiche possono fungere sia da isolanti termici che elettrici. Questo le rende ideali laddove la conduttività elettrica potrebbe danneggiare dispositivi elettronici sensibili o dove il calore può influire negativamente sul funzionamento dei componenti.

Tipi di plastica resistente alle alte temperature

Esistono due gruppi principali di termoplastici: le plastiche amorfe e quelle semicristalline. Le plastiche resistenti al calore si trovano in ciascuno di questi gruppi, come mostrato nel Punto 1 di seguito. La differenza principale tra questi due gruppi è il loro processo di fusione. Un prodotto amorfo non ha un punto di fusione preciso, ma si rammollisce piuttosto lentamente all'aumentare della temperatura. Un materiale semicristallino, al contrario, ha un punto di fusione estremamente preciso.

Di seguito sono elencati alcuni prodotti offerti daDTGContatta un agente DTG se hai bisogno di un prodotto specifico non elencato qui.

Polieterimmide (PEI).

Questo materiale, comunemente noto con il nome commerciale di Ultem, è una plastica amorfa con eccezionali proprietà termiche e meccaniche. È inoltre ignifugo anche senza l'aggiunta di ingredienti. Tuttavia, è necessario verificare la resistenza al fuoco specifica nella scheda tecnica del prodotto. DTG fornisce due qualità di plastica Ultem per la stampa 3D.

Poliammide (PA).

La poliammide, nota anche con il nome commerciale di nylon, vanta eccellenti proprietà di resistenza al calore, soprattutto se integrata con ingredienti e materiali di riempimento. Inoltre, il nylon è estremamente resistente all'abrasione. DTG offre una varietà di nylon resistenti alle alte temperature con diversi materiali di riempimento, come mostrato di seguito.

Fotopolimeri.

I fotopolimeri sono materiali plastici distinti che vengono polimerizzati solo sotto l'effetto di una fonte energetica esterna come la luce UV o un particolare meccanismo ottico. Questi materiali possono essere utilizzati per produrre componenti stampati di alta qualità con geometrie complesse, impossibili da ottenere con altre tecnologie di produzione. Nella categoria dei fotopolimeri, DTG offre due materiali plastici resistenti al calore.