Materie Plastiche Termoindurenti

I materiali termoindurenti dopo la lavorazione non sono più né plastici nè solubili. Dopo la fase di plasticità iniziale, questi materiali subiscono, sotto l’azione del calore, una modificazione chimica


irreversibile, nota come cross linking (reticolazione), che li rende permanentemente infusibili e rigidi, induriti in una forma permanente e, pertanto, una volta acquistata una forma, se si continua a scaldarli, l’ulteriore azione del calore porta alla loro distruzione.

Sebbene le parti che hanno subito il trattamento per l’indurimento (curing) possano essere rammollite mediante calore, esse non possono essere rifuse o ripristinate allo stato fluido che esisteva prima del curing. Pertanto, questi materiali plastici sono, normalmente, termicamente molto più stabili dei materiali termoplastici, che saranno descritti successivamente, i quali mantengono sempre la loro plasticità a caldo, potendo passare alternativamente allo stato fuso per riscaldamento e allo stato solido per raffreddamento.

Le plastiche termoindurenti dopo il loro stampaggio si presentano come macromolecole a struttura reticolata tridimensionale, insolubili nei solventi organici.

I principali materiali termoindurenti (thermosetting materials) sono: le resine alchidiche (Alkyds), le resine amminiche (Aminos), i diallyl phthalates, le resine epossidiche (Epoxies), le resine fenoliche (Phenolics), i poliesteri (Polyesters) e i siliconi (Silicones).

Resine alchidiche

Le resine alchidiche sono ottenute dall’acido ftalico e dalla glicerina. Hanno eccellenti valori della rigidità dielettrica, della resistenza all’arco e della resistenza di isolamento a secco; bassi valori della costante dielettrica e del fattore di dissipazione; buona stabilità delle dimensioni. Per la loro facilità di stampaggio e la loro economicità vengono largamente usate per le parti elettriche stampate. Il ritiro (contrazione) dopo lo stampaggio è piccolo. La loro maggiore limitazione è negli estremi di temperatura (sopra 180°C) e di umidità. A questi riguardi sono superiori i siliconi e i diallyl-phthalates: i siliconi specialmente rispetto alla temperatura, e i diallyl-phthalates rispetto all’umidità.

La resistenza elettrica di isolamento dei materiali alchidici diminuisce considerevolmente con il tempo di esposizione in condizioni di alta e continua umidità, come è rappresentato in fig. 6. Le resine alchidiche sono alquanto simili alle resine poliestere. Normalmente il termine «alchidiche» viene usato per indicare resine liquide o composti per stampaggio a bassa pressione.

Fig. 6. – Effetto dell’esposizione ad una umidità del 95%, alla temperatura di 60°C, sulla resistenza di isolamento a 500 Vdc di un materiale alchidico.

Resine amminiche o amminoplasti. (Melammina formaldeide e Urea formaldeide)

Fra queste resine termoindurenti le più importanti sono quelle ureiche e quelle melamminiche, che si ottengono per condensazione della formaldeide rispettivamente con urea e con melammina.

Le resine amminiche sono economiche per quanto riguarda lo stampaggio e si ottengono in pezzi che sono duri, rigidi, resistenti all’abrasione e hanno una elevata resistenza alla deformazione sotto carico. Possono essere esposte a temperature sotto lo zero senza diventare fragili e hanno caratteristiche di isolamento elettrico ottime. Sono disponibili in un campo molto vasto di colori delicati e chiari e presentano superfici stampate dure e lucide. Le proprietà elettriche generali sono buone, specialmente la resistenza all’arco. Hanno una ottima resistenza ai solventi organici, agli acidi deboli, agli alcali, ai grassi e agli oli.

Dei due tipi principali di resine amminiche, quelle melamminiche sono superiori alle ureiche nella resistenza agli acidi, agli alcali, al calore e all’acqua bollente e sono preferite per applicazioni che richiedono il funzionamento ciclico fra le condizioni di umido e di secco. Entrambi i tipi forniscono un eccellente isolamento al calore e le temperature fino al punto di distruzione non producono la perdita della forma dei pezzi. Quando i materiali stampati amminici sono sottoposti a temperature elevate per lunghi periodi di tempo, si verifica una perdita di certe caratteristiche di robustezza e anche alcune caratteristiche elettriche sono influenzate avversamente, sebbene la resistenza all’arco di alcuni tipi industriali non venga modificata dopo esposizione a 260 °C.

Le resine ureiche non sono adatte per esposizione all’aperto, mentre le melamminiche hanno una piccola degradazione nelle proprietà elettriche e fisiche dopo esposizione all’aperto, sebbene si possano verificare variazioni del colore.

Diallyl-ftalati

I diallyl-ftalati sono i migliori fra i materiali plastici termoindurenti nei riguardi della conservazione delle loro proprietà in ambienti ad alto grado di umidità e, fra i termoindurenti, hanno i valori più elevati della resistività di volume e superficiale e basse perdite elettriche. Essi mantengono queste favorevoli proprietà fino a 200 °C e oltre, e in presenza di condizioni ambientali ad alta umidità.

I diallyl-ftalati hanno un’ottima stabilità delle dimensioni e sono facilmente fabbricati e stampati: sono usati in una grande varietà di parti elettroniche come nei connettori, nei sostegni di apparecchiature, ecc. Vi sono diverse varianti chimiche delle resine diallyl-ftalati, ma le due più comunemente usate sono il D.A.P. (Diallyl-phthalaté) e il D.A.I.P. (Diallyl-IsoPhthalate). La principale differenza nei riguardi delle applicazioni sta nel fatto che il D.A.I.P. sopporta temperature alquanto più alte che il D.A.P.

L’eccellente stabilità dimensionale dei diallyl-ftalati è mostrata in fig. 7, in cui sono confrontati con gli altri materiali, a varie temperature.

Le ottime proprietà elettriche dei diallyl-ftalati sono rappresentate in fig. 8.

Fig. 7. – Contrazione dei vari materiali per stampaggio termoindurenti come conseguenza dell’invecchiamento con calore. Il materiale filler (riempitivo, carica) è un materiale inerte aggiunto alla resina per modificarne le proprietà e migliorarne la qualità.

 

%d bloggers like this: