Una guida completa alle materie plastiche per l’ingegneria

Che cosa sono i materiali plastici per l’ingegneria?

I tecnopolimeri sono un gruppo di materiali plastici. Presentano proprietà meccaniche, termiche, chimiche ed elettriche superiori rispetto alle plastiche standard o di base. I tecnopolimeri sono progettati specificamente per resistere a condizioni più difficili, spesso sostituendo i metalli e altri materiali tradizionali. Sono utilizzati in un’ampia gamma di applicazioni. I tecnopolimeri sono diversi dai comuni materiali plastici utilizzati per produrre imballaggi e articoli monouso. I tecnopolimeri sono progettati per garantire prestazioni e affidabilità a lungo termine.

Perché scegliere i materiali plastici per l’ingegneria?

I tecnopolimeri sono fantastici perché bilanciano prestazioni e costi come nessun altro. Ecco perché:

• Pesano una frazione dei metalli, risparmiando carburante nei veicoli e rendendoli molto più facili da maneggiare in ogni tipo di situazione. È così che costruiamo un mondo sostenibile.

Proprietà chiave dei materiali plastici tecnici

Se siete ancora indecisi, i vantaggi elencati qui di seguito dovrebbero essere sufficienti a compensare una moderata quantità di dubbi:

Forte

La capacità di un materiale di resistere alla deformazione o alla rottura sotto carico è uno degli aspetti che consideriamo quando parliamo di resistenza. Poiché i tecnopolimeri come il policarbonato e il nylon hanno una resistenza alla trazione, alla flessione e all’impatto così elevata, ne siamo entusiasti.

Resistente al calore

È necessario conoscere la capacità di un particolare materiale di mantenere le sue proprietà a temperature elevate. I materiali plastici tecnici come il PEEK e il PPS non si sciolgono quando le cose si surriscaldano, il che li rende più che adatti.

Stabile chimicamente

Sono resistenti alle sostanze chimiche aggressive, compresi gli acidi e la maggior parte dei solventi.

Dotato elettricamente

Alcuni di essi sono ottimi isolanti e possono fornire rigidità dielettrica, il che li rende ideali per l’uso nel mondo elettrico. Possiamo anche renderne altri conduttivi o dissipativi elettrostatici.

Prestazioni speciali

Alcuni tecnopolimeri hanno caratteristiche particolari, come il ritardo di fiamma, la resistenza all’usura e la stabilità dimensionale, che li rendono ideali per determinate applicazioni.

I tipi di plastiche ingegneristiche

I tecnopolimeri abbracciano un mondo ampio e variegato. Ecco alcuni dei tipi più comunemente utilizzati.

Plastiche ingegneristiche ad alte prestazioni

Poliammide (PA Nylon)

Conosciuta per la sua eccellente resistenza all’usura e per la buona resistenza chimica. L’industria automobilistica e i produttori di ingranaggi amano questa plastica resistente. Uno studio dell’American Chemical Society ha evidenziato come la resistenza alla trazione del Nylon 6,6 lo renda adatto a sostituire il metallo in alcune applicazioni di ingegneria strutturale.

Policarbonato (PC)

Questa plastica antiproiettile quasi trasparente è nota per la sua elevata resistenza agli urti e al calore. È ottimo per le lenti degli occhiali di sicurezza e per i componenti elettronici. Un rapporto del National Institutes of Health ha evidenziato come i produttori di apparecchiature mediche utilizzino il policarbonato per la sua elevata resistenza e biocompatibilità.

Poliossimetilene (POM)

Conosciuto anche come acetale, questo tecnopolimero è apprezzato per l’elevata rigidità, il basso attrito e la resistenza all’usura. È molto utilizzato per gli ingranaggi, i cuscinetti e altre parti mobili. È spesso la scelta per i componenti in cui sono necessarie tolleranze strette e resistenza ai movimenti ripetitivi.

Polietereterchetone (PEEK)

Si tratta di un termoplastico ad alte prestazioni con un’eccezionale stabilità termica, resistenza chimica e meccanica. Le aziende aerospaziali, i produttori di impianti medici e il settore petrolifero e del gas utilizzano il PEEK nei loro prodotti per la sua capacità di sopravvivere a condizioni estreme.

Altri comuni materiali plastici per l’ingegneria

Acrilonitrile Butadiene Stirene (ABS)

Con questa plastica si possono fare grandi cose, perché ha una buona resistenza agli urti e una buona lavorabilità. È ideale per molte applicazioni automobilistiche, custodie elettroniche e beni di consumo.

Polietilene ad alta densità (HDPE)

Questa plastica è nota per il suo elevato rapporto resistenza/densità. È inoltre resistente agli agenti chimici e riciclabile. Questo lo rende un buon materiale per oggetti come i contenitori per le tubature e persino per i serbatoi di carburante per autoveicoli. *

Tereftalato di polietilene (PET)

Con questa termoplastica si ottiene un’elevata resistenza, stabilità dimensionale e ottime proprietà barriera. Con questo materiale si realizzano imballaggi per bottiglie e tessuti. *

Polimetilmetacrilato (PMMA / Acrilico)

Se si desidera una plastica trasparente con un’elevata trasparenza, una buona resistenza agli urti e agli agenti atmosferici, utilizzare questa plastica. È ideale per tutti i tipi di prodotti, compresi gli obiettivi e i display. *

Solfuro di polifenilene (PPS)

Un materiale di bell’aspetto, vero? Questa plastica ha un’eccellente resistenza chimica e termica e viene utilizzata in molti settori elettrici e industriali del settore automobilistico come sostituto delle parti metalliche. *

Ossido di polifenilene (PPO)

Questo materiale è noto per l’elevata stabilità dimensionale, il buon isolamento elettrico e la resistenza all’assorbimento dell’acqua. Si tratta di una plastica ideale per l’impiego in involucri elettrici e componenti automobilistici.

Polibutilene tereftalato (PBT)

Si usa questo materiale quando sono necessarie eccellenti proprietà meccaniche, resistenza chimica e stabilità dimensionale. In genere si trova nei connettori elettrici, nei componenti e negli alloggiamenti delle automobili.

Polimero a cristalli liquidi (LCP)

Conosciuta per la sua elevata resistenza dimensionale e la resistenza al calore. Questa plastica è utilizzata in molti prodotti elettronici, medici e aerospaziali.

Copolimero olefinico ciclico (COC)

Quando si tratta di biocompatibilità o di buone proprietà di barriera, questo materiale plastico è in grado di offrire il meglio di sé. La troverete nel confezionamento di componenti ottici e in applicazioni mediche.

Plastiche speciali per l’ingegneria

Polieterimmide (PEI/Ultem)

Perfetto per i settori aerospaziale, automobilistico e dei dispositivi medici. L’elevata forza, la resistenza termica e il ritardo di fiamma ne fanno una scelta versatile in un ampio mercato.

Poliammide-immide (PAI/Torlon®)

Questo materiale ha caratteristiche che lo rendono ampiamente adatto ad applicazioni aerospaziali, automobilistiche e semplicemente impegnative, grazie alla sua elevatissima forza, rigidità e resistenza termica.

Politetrafluoroetilene (PTFE/Teflon®)

Noto per il suo basso attrito, le sue caratteristiche antiaderenti, l’inerzia chimica e l’elevata resistenza termica, il PTFE è presente ovunque, dai rivestimenti in Teflon® delle padelle alle guarnizioni in tutto il mondo.

Le materie plastiche per l’ingegneria sono utilizzate in vari settori.

Automotive

Il settore automobilistico è uno dei principali mercati per i tecnopolimeri, che comprende parti interne come cruscotti e console, e parti esterne come paraurti e pannelli della carrozzeria, oltre alle parti fondamentali sotto il cofano. Il materiale contribuisce a ridurre il peso dei veicoli, migliorando l’efficienza dei consumi e la sicurezza.

Elettronica ed elettricità

I tecnopolimeri sono ampiamente utilizzati in alloggiamenti elettronici, connettori, morsettiere, schede di circuito, materiali isolanti e altri dispositivi elettronici, offrendo isolamento, durata, isolamento elettrico e protezione ai dispositivi elettronici.

Dispositivi medici

Le proprietà di biocompatibilità, sterilizzabilità e resistenza chimica li rendono essenziali per gli alloggiamenti di apparecchiature mediche, strumenti chirurgici, impianti e strumenti diagnostici.

Aerospaziale

L’elevato rapporto forza-peso, unito alla resistenza a temperature estreme e agli agenti chimici, li rende interessanti per gli interni degli aerei, i componenti dei motori e i veicoli spaziali.

Industriale

Le applicazioni industriali comprendono ingranaggi, cuscinetti, tubi, pompe, valvole e materiali per la stampa 3D. I materiali versatili sono progettati per garantire le prestazioni dei macchinari per impieghi gravosi.

Selezione della giusta plastica per ingegneria

Quando si tratta di scegliere il giusto tecnopolimero, ci sono diversi fattori da considerare. Ecco una carrellata:

• Ambiente di applicazione: accertarsi di conoscere la temperatura di esercizio, l’eventuale esposizione a sostanze chimiche, i livelli di umidità e le sollecitazioni meccaniche a cui saranno sottoposti i componenti.
• Requisiti prestazionali: accertatevi di conoscere le proprietà meccaniche, termiche, chimiche ed elettriche necessarie per la vostra applicazione.
• Costo e lavorabilità: assicurarsi di bilanciare le prestazioni del materiale con l’efficacia dei costi e il costo di produzione del prodotto finale.
• Metodi di lavorazione: comprende processi come lo stampaggio a iniezione, l’estrusione e il soffiaggio. Molti dei nostri clienti producono pezzi con ciascuno di questi processi, di cui parleremo tra poco.
• Stampaggio a iniezione: è la cosa migliore da fare se si intende produrre volumi elevati di pezzi complessi con una precisione davvero elevata. La precisione e l’accuratezza che otterrete con i vostri pezzi sarà pagata.
• Estrusione: è l’operazione migliore se si devono realizzare lunghezze continue di un profilo, produrre pellicole o tubi, ad esempio.

Differenze chiave tra plastiche per l’ingegneria e plastiche di base

I tecnopolimeri e le materie prime plastiche sono entrambi termoplastici, ma hanno proprietà e impieghi diversi. Conoscendo le differenze, è possibile scegliere i materiali giusti per le proprie applicazioni.

Proprietà meccaniche e termiche

Tra i tecnopolimeri e i materiali plastici di base, i tecnopolimeri sono più forti, resistono meglio al calore e hanno dimensioni più costanti. Sono in grado di resistere a condizioni meccaniche e ambientali difficili. Ecco perché sono presenti nelle automobili e nelle macchine.

Le plastiche di base non sono altrettanto resistenti. Funzionano per le cose che vengono prodotte in grandi quantità e che non hanno bisogno di essere particolarmente buone, come scatole e cucchiai. Ecco perché sono più economiche.

Costo

A volte le plastiche ingegneristiche costano di più di quelle di base perché sono più speciali. Quando si paga di più per un materiale plastico, va bene se si vuole che l’oggetto che si sta realizzando duri a lungo e sia buono.

Le materie plastiche di base sono solitamente economiche. Questo è un bene quando si devono produrre milioni di cose che non hanno bisogno di essere grandiose, come i sacchi della spazzatura.

Applicazioni

Il posto più comune in cui si trovano i tecnopolimeri è dove si producono oggetti che devono essere super-buoni. Le persone le usano nelle automobili, negli aerei, nelle stufe e nelle fabbriche. Il fatto che si possano usare al posto del metallo è positivo perché sono leggeri, non si consumano e le sostanze chimiche non li danneggiano.

Di solito si vedono le plastiche commodity quando si producono oggetti che non devono essere necessariamente buoni. Funzionano per cose che si usano per un po’ e poi si buttano via.

Resistenza chimica

Tutte le buone plastiche sono in grado di resistere alle sostanze chimiche. Molte plastiche ingegneristiche sono in grado di resistere a sostanze chimiche che rovinerebbero altre plastiche. Le persone le usano per fare serbatoi per immagazzinare sostanze nocive.

Le plastiche di base sono in grado di gestire alcune sostanze chimiche, ma non sono altrettanto efficaci quando le sostanze chimiche sono davvero nocive.

Caratteristiche delle prestazioni

Domande frequenti sui tecnopolimeri

Quali sono le differenze tra i tecnopolimeri e i materiali plastici di base?

I tecnopolimeri hanno proprietà meccaniche, termiche e chimiche migliori rispetto alle plastiche di base utilizzate per gli imballaggi e gli articoli monouso.

Come faccio a scegliere il tecnopolimero più adatto alla mia applicazione?

Pensate all’ambiente, alle prestazioni, ai costi e alla lavorazione per la vostra applicazione. Inoltre, consultate gli esperti.

Come si confrontano i costi dei materiali plastici per l’ingegneria?

In genere, i tecnopolimeri sono più costosi in partenza rispetto ai materiali plastici di base. Tuttavia, la longevità e le prestazioni possono renderli economicamente vantaggiosi.

Si possono riciclare i materiali plastici per l’ingegneria?

La maggior parte dei tecnopolimeri è riciclabile, ma dipende dal materiale e dall’applicazione prevista.

Conclusione

I tecnopolimeri sono eroi versatili e non celebrati dell’innovazione moderna. Questi polimeri forniscono soluzioni a problemi tecnici complessi in vari settori. Sono economicamente vantaggiosi e hanno buone proprietà meccaniche che consentono agli ingegneri di progettare qualsiasi cosa. Se volete cambiare il mondo, imparate oggi stesso a conoscere i tecnopolimeri.