Termoplastico vs. Resine termoindurenti (compositi)

L'uso del materiale termoplastico polimero le resine sono estremamente diffuse e la maggior parte di noi viene in contatto con loro in un modo o nell'altro praticamente ogni giorno. Esempi di resine termoplastiche comuni e prodotti fabbricati con esse includono:

• ANIMALE DOMESTICO (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)

I materiali termoplastici sotto forma di compositi sono generalmente non rinforzati, nel senso che si forma la resina forme che si affidano esclusivamente alle fibre corte e discontinue da cui sono composte per mantenerle 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 rinforzo.

I progressi nella tecnologia termoindurente e termoplastica sono in corso e c'è sicuramente un posto per entrambi. Mentre ognuno ha il proprio set di pro e contro, ciò che alla fine determina quale materiale è più adatto a una determinata applicazione si riduce a un numero di fattori che possono includere uno o tutti i seguenti elementi: resistenza, durata, flessibilità, facilità / spese di produzione e riciclabilità.

I compositi termoplastici offrono due importanti vantaggi per alcune applicazioni produttive: 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, a cambiamento fisico si verifica (tuttavia, non è una reazione chimica che provoca un cambiamento permanente e 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.

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 a il punto di fusione e la pressione deve essere applicata per integrare le fibre, e quindi, il composito deve essere raffreddato, il tutto 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.

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 continui rinforzi con fibre compositi.

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 a resina di poliestere, seguito da vinilestere e resina epossidica. Le resine termoindurenti sono popolari perché non polimerizzate e a temperatura ambiente, sono allo stato liquido, il che consente una comoda impregnazione di fibre di rinforzo come lana di vetro, fibra di carbonio o Kevlar.

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, spesso producendo prodotti di qualità superiore a un basso costo delle materie prime.

Le qualità benefiche delle resine termoindurenti includono:

• Eccellente resistenza a solventi e corrosivi
• Resistenza al calore e alle alte temperature
• Elevata resistenza alla fatica
• Elasticità su misura
• Eccellente adesione
• Eccellenti qualità di finitura per lucidatura e verniciatura

Una resina termoindurente, una volta catalizzata, non può essere invertita o riformata, il che significa che, una volta formato un composito termoindurente, la sua forma non può essere modificata. Per questo motivo, il riciclaggio dei compositi termoindurenti è estremamente difficile. La resina termoindurente in sé non è riciclabile, tuttavia, alcune nuove aziende hanno rimosso con successo le resine i compositi attraverso un processo anaerobico noto come pirolisi e sono almeno in grado di recuperare il rinforzo fibra.