Perché alcune plastiche durano a lungo, mentre altre invecchiano e si crepano rapidamente, pur essendo tutte materiali plastici?(2)
In questo articolo, proseguiamo la nostra analisi per spiegare perché alcune materie plastiche sono resistenti mentre altre invecchiano e si crepano rapidamente.
III. Perché la qualità dei materiali etichettati come PP e ABS può variare notevolmente?
Molte specifiche di prodotto indicano solo "PP material", "ABS material" o "PC material". Tuttavia, ciò indica semplicemente la categoria generale del materiale e non dice nulla sulla qualità del materiale.
Per quanto riguarda il PP, le opzioni includono PP omopolimero, PP copolimero, PP trasparente, PP modificato per resistere agli urti, PP resistente agli agenti atmosferici, PP ignifugo, PP rinforzato con fibra di vetro e PP per il contatto con gli alimenti.
Per quanto riguarda l'ABS, esistono ABS per uso generale, ABS ad alto impatto, ABS resistente al calore, ABS ignifugo, ABS per galvanica e ABS resistente agli agenti atmosferici.
Per quanto riguarda il policarbonato (PC), le tipologie comprendono il grado trasparente generico, il grado ignifugo, il grado resistente ai raggi UV, il grado ottico, il grado rinforzato e il grado modificato resistente agli agenti chimici.
Le differenze nei tipi di materiali, nelle formulazioni e negli additivi comportano variazioni sostanziali nelle prestazioni finali.
Ulteriori fattori che influenzano la qualità includono:
Se viene adottato materiale vergine
Se il materiale di macinazione viene miscelato
La proporzione di materiale riciclato utilizzato
Sia che vengano aggiunti antiossidanti, stabilizzatori di luce, ritardanti di fiamma e indurenti
Sia che si applichi il rinforzo in fibra di vetro, il riempimento minerale o la modifica della lega
Se la temperatura di stampaggio a iniezione e le condizioni di asciugatura siano appropriate
Se la progettazione dello stampo e il raffreddamento sono stabili
Se la struttura del prodotto è ragionevole
Pertanto, anche se due prodotti sono entrambi contrassegnati come "ABS housing", la loro effettiva durata può essere completamente diversa.
I consumatori vedono solo la stessa denominazione abbreviata del materiale, mentre i produttori controllano effettivamente la qualità, la formulazione, la tecnologia di lavorazione e il sistema di controllo qualità.
IV. Le plastiche più dure non sono necessariamente più resistenti.
Molte persone giudicano la qualità della plastica al tatto. Considerano la plastica di alta qualità se è dura e di bassa qualità se è morbida. Questo giudizio non è necessariamente affidabile. La durezza di un materiale e la sua durabilità sono due concetti diversi.
Alcuni materiali presentano un'elevata durezza ma una scarsa tenacità all'impatto e sono soggetti a crepe in caso di urto. Altri materiali, relativamente morbidi, offrono una migliore resistenza all'usura, alla flessione e agli urti.
Per fare un esempio con le custodie per cellulari: il policarbonato (PC) tende ad essere più duro e trasparente; il TPU è più morbido e resistente alle flessioni ripetute, ma soggetto all'ingiallimento; il silicone offre una sensazione morbida al tatto ma attira facilmente la polvere, oltre a presentare svantaggi in termini di resistenza allo strappo e alle macchie.
Ogni materiale ha i suoi punti di forza e di debolezza. La corretta selezione del materiale non consiste nel massimizzare una singola proprietà, ma nell'individuare i maggiori rischi potenziali a cui il prodotto potrebbe essere esposto.
Se è probabile che il prodotto cada, la priorità dovrebbe essere data alla resistenza agli urti.
Se il prodotto verrà utilizzato all'aperto per lunghi periodi, la resistenza agli agenti atmosferici è l'aspetto più importante.
Se il prodotto viene posizionato in prossimità di fonti di calore, è necessario considerare la resistenza al calore a lungo termine.
Se il prodotto entra in contatto con olio, alcol o detergenti, la resistenza chimica è fondamentale.
Se il prodotto è soggetto a piegamenti ripetuti, è necessario valutarne la resistenza alla fatica e alla flessione.
La definizione di "durabilità" varia a seconda dei diversi scenari applicativi.
V. Alcuni casi tipici tratti dalla vita reale
1. Perché le custodie dei telefoni ingialliscono?
Molte custodie per cellulari trasparenti o di colore chiaro tendono a ingiallire con il tempo. Questo fenomeno è generalmente legato a diversi fattori, tra cui il materiale stesso, le radiazioni ultraviolette, l'ossidazione, il sudore e il grasso, il calore e la migrazione degli additivi. Non sempre l'ingiallimento indica problemi di sicurezza del materiale, ma segnala un deterioramento della sua stabilità estetica. Per ottenere una resistenza all'ingiallimento a lungo termine, è necessario valutare il tipo di materiale, le prestazioni antiossidanti, la resistenza ai raggi UV, il trattamento superficiale o, semplicemente, optare per design scuri o opachi.
2. Perché le sedie di plastica diventano fragili dopo una prolungata esposizione al sole?
Molte sedie da esterno in plastica, secchi e contenitori per la raccolta differenziata diventano fragili dopo una prolungata esposizione alla luce solare. Questo fenomeno è generalmente associato all'invecchiamento da raggi UV, all'invecchiamento termo-ossidativo, alla qualità del materiale e agli additivi anti-invecchiamento.
Le buone prestazioni in ambienti interni non garantiscono l'idoneità per applicazioni esterne. Nella scelta di prodotti per esterni, il costo non dovrebbe essere l'unico fattore da considerare; è necessario verificare anche se il materiale presenta caratteristiche di resistenza agli agenti atmosferici.
3. Perché le guaine dei cavi si induriscono e si screpolano?
I materiali comunemente utilizzati per le guaine di fili e cavi includono PVC, gomma, TPE, TPU, gomma siliconica e così via. I diversi materiali variano notevolmente in termini di flessibilità, resistenza al calore, resistenza alle basse temperature, resistenza agli oli, ignifugazione e resistenza agli agenti atmosferici. L'indurimento e la fessurazione di alcuni cavi dopo una lunga vita utile possono essere causati dalla migrazione del plastificante, dall'invecchiamento termico, dall'invecchiamento UV, dalle ripetute piegature e dalla fragilità a basse temperature. Tali problematiche non possono essere valutate solo in base allo spessore della guaina; è necessario considerare anche il sistema di materiali e l'ambiente di esercizio.
4. Perché le parti in plastica trasparente si crepano inaspettatamente?
I materiali comunemente utilizzati per i componenti in plastica trasparente includono PC, PMMA, PS, PET e altri. Trasparenza non significa prestazioni identiche. Alcuni componenti trasparenti presentano una buona resistenza agli urti, altri una buona durezza superficiale, altri ancora un'eccellente resistenza agli agenti atmosferici, mentre altri ancora hanno una resistenza chimica mediocre. Se i componenti in plastica trasparente sono sottoposti a sollecitazioni prolungate e contemporaneamente esposti ad alcol, detergenti o determinati solventi, possono formarsi piccole crepe. Questo spiega perché componenti che sembrano quasi identici ed entrambi trasparenti possono avere prestazioni drasticamente diverse nell'uso pratico.
VI. Come determinare se un componente in plastica è adatto a uno specifico scenario applicativo
Inizia ponendoti alcune domande chiave.
Innanzitutto, verrà utilizzato in ambienti interni o esterni? Per le applicazioni esterne, è necessario dare priorità alla resistenza ai raggi ultravioletti, alle fluttuazioni di temperatura, alla pioggia, al caldo umido e agli agenti atmosferici.
In secondo luogo, sarà esposto ad alte temperature? Ciò include non solo il calore elevato di breve durata, ma anche la temperatura di esercizio continua per lunghi periodi.
In terzo luogo, resisterà alle sollecitazioni a lungo termine? Se sottoposto a carico permanente, sollecitazioni di bloccaggio, fissaggio con viti o flessioni ripetute, occorre tenere conto di scorrimento viscoso, fatica e fessurazione da stress.
In quarto luogo, verrà a contatto con sostanze chimiche? Oli, alcol, detergenti, solventi, acidi, alcali e sudore possono danneggiare alcune materie plastiche.
Quinto, ci sono requisiti estetici? I materiali trasparenti, bianchi e di colore chiaro sono più soggetti a problemi visibili come ingiallimento, graffi, segni di usura e scolorimento.
Sesto, qual è la durata di servizio richiesta? Gli imballaggi monouso, i beni di consumo a breve durata, i componenti automobilistici, le attrezzature per esterni e i dispositivi medici richiedono tipologie di materiali completamente diverse.
Risposte chiare a queste domande gettano le basi per una corretta selezione dei materiali plastici.
VII. In conclusione
La plastica non è sinonimo di economicità e bassa qualità. Il sistema dei materiali plastici è in realtà estremamente complesso. La plastica può essere economica o ad alte prestazioni. Può essere utilizzata per realizzare articoli monouso, così come componenti ingegneristici. Può invecchiare rapidamente o rimanere stabile per un lungo periodo di tempo, se progettata correttamente.
La durabilità di un materiale plastico non dipende solo dal fatto che sia plastica, ma anche dai seguenti aspetti:
Verificare che il tipo di materiale sia stato selezionato correttamente;
Se il grado e la formulazione sono ben abbinati;
Se la tecnologia di elaborazione è stabile;
Se la struttura del prodotto sia ragionevole;
Se l'ambiente di utilizzo supera i limiti operativi del materiale.
Pertanto, quando vediamo un componente in plastica che si crepa, ingiallisce, diventa fragile o appiccicoso, non concludiamo frettolosamente che "la plastica è di scarsa qualità". Una serie di domande più precise dovrebbe essere:
Che tipo di plastica viene utilizzata?
Era originariamente adatto a questo scenario applicativo?
Il guasto è dovuto a problemi dei materiali, difetti di lavorazione, difetti strutturali o condizioni ambientali?
Comprendere queste domande segna il vero inizio della padronanza della conoscenza materiale.
