Espandenti
Gli agenti chimici espandenti, sono additivi reattivi che liberano gas durante la lavorazione di materiali termoplastici. Essi consentono pertanto di produrre materiali espansi per un’ampia varietà di applicazioni. Una reazione termica degli additivi contenuti in un agente espandente emette dei gas permettendo la produzione di materia plastica espansa stabile.
Ci sono due gruppi principali di agenti espandenti, che differiscono sostanzialmente secondo il loro meccanismo di reazione:
endotermico (consumo di calore) :
- bicarbonato di sodio e acido citrico
esotermico (rilascio di calore) agenti espandenti :
- Azodicarbonamide
- Isopentano Incapsulato
- 5-Phenyltetrazole
- Benzene sulfonil idrazide
Gli agenti espandenti vengono impiegati principalmente per ridurre la densità, che porta ad una riduzione del peso del prodotto finale e una diminuzione dei costi. Ulteriori o migliorate caratteristiche del prodotto sono un altro vantaggio nell’usare agenti espandenti chimici.
Alcuni vantaggi sono:
Miglioramento nell’isolamento termico e acustico
Miglioramento delle proprietà dielettriche
Miglioramento delle proprietà ammortizzanti
Evita la formazione di depressioni sulla superficie durante lo stampaggio ad iniezione
Effetti decorativi
Agenti espandenti endotermici
Quando si aggiunge calore, questi agenti espandenti decompongono e generano gas neutri nell’ambiente. Spesso questi gas sono anidride carbonica e vapore acqueo – gli ingredienti attivi più noti sono carbonati e acidi carbossilici. Poiché il calore viene consumato per avviare e propagare la reazione, le sostanze sono indicate come agenti espandenti endotermici. Il loro vantaggio risiede nel fatto che quando la fornitura di calore viene interrotta, la produzione di gas si ferma e riprende se viene fornito ulteriore apporto di calore. Di conseguenza, gli agenti espandenti endotermici sono facili da gestire durante la lavorazione. Molti degli agenti espandenti endotermici che impieghiamo sono approvati per l’uso con il cibo e possono quindi essere inclusi in molte soluzioni di packaging.
Agenti esotermici
Dopo un processo di iniziazione con radiazioni, calore o altre forme di energia, gli agenti gonfianti esotermici quando si decompongono liberano calore e gas come l’azoto, l’anidride carbonica e l’ammoniaca. La reazione di decomposizione continua poi autonomamente a causa del calore liberato e non può essere interrotta da misure di raffreddamento semplici. In contrasto con gli agenti espandenti endotermici, rese gas significativamente più elevate possono essere raggiunte con agenti espandenti esotermici. Utilizzando additivi supplementari siamo in grado di influenzare l’energia iniziale e quindi la temperatura di decomposizione iniziale.
Meccanismi di formazione delle celle
Per quanto riguarda la struttura delle celle, si distinguono sostanzialmente due grandi famiglie: i solidi cellulari a celle aperte e a celle chiuse. In una struttura a celle aperte le celle sono tutte intercomunicanti tra loro, attraverso membrane comunque esistenti alle facce, ma forate più o meno ampiamente. Al contrario, una struttura a celle chiuse è caratterizzata dall’aver tutte le celle indipendenti tra loro, separate da membrane integre ad ogni faccia. Ovviamente una cella chiusa rotta in fin dei conti è una cella aperta nella pratica si ha quasi sempre a che fare con strutture intermedie tra celle aperte e celle chiuse.
Il processo per la produzione di un polimero espanso consiste, in sintesi, nelle seguenti fasi :
- Generazione di bolle di gas inun sistema liquido
- Accrescimento delle bolle eformazione di una schiuma polimerica
- Stabilizzazione della schiuma per aumento della viscosità del liquido
- Solidificazione della schiuma in una struttura cellulare
Il controllo dei parametri operativi, quali tempi, temperature, pressioni concentrazioni di espandente, consente di ottenere strutture cellulari diverse seconda delle necessità.
Negli espandenti fisici il gas (ad esempio aria o azoto) viene direttamente disciolto nella fase liquida, formando una soluzione o un sistema colloidale molto prossimo al punto di saturazione; le bolle di gas verranno generate portando il sistema alla soprassaturazione, mediante rapide variazioni di temperatura o pressione. Espansione fisica è anche quando viene introdotto sotto forma di microcapsule riempite di isopentano, nella massa liquida che, in opportune condizioni di temperatura e pressione, si rompono rilasciando il gas.
Gli espandenti chimici, invece, sono sostanze introdotte nella massa liquida che, in opportune condizioni di e pressione, reagiscono tra bicarbonato di sodio e acido citrico che generano anidride carbonica gassosa.
