Materiale termoplastico vs materiale termoindurente

Esistono due grandi categorie di materiali plastici: i termoplastici e i termoindurenti, che si differenziano in base al loro comportamento in presenza di calore. Questo suggerimento per il design offre alcune considerazioni da tenere a mente quando si utilizzano questi materiali.

Un modo per spiegare la differenza tra polimeri termoplastici e termoindurenti, è quello di considerare un’omelette.

Ci serve un uovo, una fetta di formaggio e una padella calda. L'uovo si presenta inizialmente in forma liquida (colloidale, per l'esattezza, ma non facciamo i pignoli) e, una volta versato nella padella calda, diventa solido. Il formaggio, invece, si presenta in forma solida, ma riscaldandolo (senza esagerare) si trasforma in un liquido viscoso.

Dopo aver riscaldato l'uovo lo si può raffreddare o riscaldare nuovamente, ma non tornerà mai allo stato liquido. Rimane solido, proprio come i polimeri termoindurenti. Ma se si raffredda, il formaggio fuso riacquista la sua forma solida. Riscaldatelo e si scioglierà di nuovo, proprio come i materiali termoplastici.

Linee guida per l'utilizzo dei materiali termoplastici

Tenete presente che anche un pezzo ben progettato può rivelarsi un disastro se realizzato con il materiale sbagliato. Di conseguenza, considerate attentamente fattori quali la robustezza, la resilienza, le prestazioni ad alte temperature e altri elementi nella scelta dei materiali da sottoporre a stampaggio ad iniezione.

Inoltre, assicuratevi di verificare le proprietà dei comuni tipi di resina, come l'acetale, l'acrilico, il polietilene ad alta densità, il policarbonato (PC), il polipropilene (PP) e il polistirolo (vedi tabella). Consultate quindi la nostra Guida comparativa per maggiori dettagli. Considerate che se un materiale standard non fornisce da solo tutto ciò di cui avete bisogno, potreste riuscire a trovare una resina mista che soddisfi le vostre esigenze. Dopotutto, è con questo materiale che realizzerete il vostro pezzo. Ad esempio, la tabella in questa pagina mostra che quando si combinano policarbonato e ABS, il nuovo materiale è più resistente ed è in grado di formare un pezzo più preciso rispetto a quello ottenuto utilizzando il solo ABS.

Considerazioni relative ai materiali termoindurenti

In Protolabs, per i polimeri termoindurenti offriamo una varietà di materiali in gomma siliconica liquida (LSR).

La LSR è un comune termoindurente ed è un materiale utile per la sua superiore flessibilità e resistenza al calore e alle sostanze chimiche. Le applicazioni tipiche includono superfici morbide al tatto, guarnizioni e isolamento termico. Gli stampisti mescolano due componenti di LSR non vulcanizzati per formare una soluzione di "gomma liquida" a viscosità relativamente bassa. Il materiale polimerizza in presenza di calore formando un legame che non può essere reversibile.

La tabella seguente mostra i nostri materiali LSR più robusti per uso generico. Potete trovare schede tecniche dettagliate su tutti questi materiali nella nostra Guida comparativa.

Quando lavorate con i materiali LSR, vi trovate spesso di fronte a una serie di sfide uniche in termini di design e di materiale. Per affrontare queste sfide, ecco alcuni elementi da considerare:

Spessore delle pareti e delle nervature. La LSR non mostra particolari problemi di riempimento in presenza di pareti sottili. È possibile realizzare pareti di spessore minimo di 0,25 mm a seconda delle dimensioni della parete e della posizione delle sezioni adiacenti più spesse. Lo spessore delle nervature deve essere 0,5-1 volte quello delle pareti adiacenti. La LSR si adatta alle variazioni di spessore delle pareti e il rischio di depressione è praticamente inesistente.

Ritiro e bava. Il valore di ritiro della LSR è piuttosto elevato e la tolleranza prevista è di 0,01 mm/mm. La LSR tende inoltre a sviluppare facilmente bave durante lo stampaggio (in fessure di 0,005 mm), che Protolabs può ridurre includendo elementi aggiuntivi nel design dello stampo.

Linee di giunzione . Semplificare e ridurre al minimo le linee di giunzione permette di ottenere pezzi in LSR più puliti e in tempi molto più brevi.      

Sottosquadri. La LSR può essere stampata per realizzare pezzi con sottosquadri, che vengono poi rimossi manualmente da un operatore alla pressa. Protolabs esegue selettivamente operazioni meccaniche con utensili per eliminare i sottosquadri.

Estrazione del componente. Nello stampaggio della LSR, per la natura flessibile e di bassa viscosità del materiale, si esclude in genere l'utilizzo di perni dell'espulsore. Pertanto, i pezzi devono essere progettati in modo che possano essere trattenuti su una metà dello stampo quando questo viene aperto alla fine del ciclo di stampaggio. Il pezzo verrà estratto dallo stampo manualmente, spesso con l’ausilio di aria compressa.

Passiamo a parlare dei materiali termoindurenti e della reticolazione. La reticolazione determina molte delle caratteristiche di questi materiali. Li rende solidi, stabili a livello dimensionale e altamente resistenti al calore e alle sostanze chimiche (vedi illustrazione qui sotto).

Un esempio abbastanza noto è quello degli stampi da forno in silicone. La reticolazione consente allo stampo di resistere senza problemi a temperature di 200° C e lo rende naturalmente antiaderente, caratteristiche molto importanti per questi prodotti. Ma anche i polimeri termoindurenti hanno i loro inconvenienti. Nelle forme più dure, le plastiche termoindurenti non sono così resilienti come le termoplastiche e possono tendere a frantumarsi.

Infine, per ogni tipo di materiale ci sono regole e linee guida da seguire. Vi invitiamo a fare riferimento alla nostra Guida comparativa, dove potete valutare e scegliere tra centinaia di materiali per la fabbricazione.

In definitiva, Protolabs non può scegliere la resina per voi, ma siamo sempre disponibili ad aiutarvi a considerare le caratteristiche dei materiali termoplastici e di quelli termoindurenti. Rivolgetevi ai nostri Application Engineers al numero +39 0321 381211 o scrivete a [email protected].