Polimeri igroscopici e non igroscopici
Tutti i polimeri durante la fase di sintesi, di trasporto e di stoccaggio hanno la tendenza ad assorbire e trattenere l’umidità, raggiungendo un valore di equilibrio con l’ambiente, che dipende dal tipo di polimero, dall’umidità e dalla temperatura dell’aria, dalle dimensioni del granulo e da molti altri fattori, quali il compound e la tipologia di taglio del granulo.In funzione dell’assorbimento di d’acqua del polimero nell’ambiemte, i polimeri sono suddivisi in 2 categorie: igroscopiche e non igroscopiche. Nei materiali igroscopici l’acqua è assorbita all’interno del granulo plastico e si lega chimicamente con il materiale stesso,per esempio le poliammidi (PA), il policarbonato (PC), il polimetilmetacrilato (PMMA), il polietilentereftalato (PET), l’acetalica (POM), ABS, SAN e Polisulfone (PSU).Per questi polimeri la rimozione dell’umidita è piu difficoltosa e richiede l’utilizzo di deumidificatori nei quali l’aria calda viene preventivamente deumidificata prima di essere insufflata nel sistema. Generalmente questi polimeri sono polari come l’acqua.
Nei polimeri non igroscopici, invece, come per esempio il Polietilene (PE), il polipropilene (PP), il polistirene (PS), PVC e i polimeri fluorurati PVDF, l’acqua non penetra all’interno del materiale ma rimane in superficie, pertano il processo di essicazione risulta essere più semplice e veloce e richiede l’utilizzo di essicatori ad aria calda. Generalmente questi polimeri sono apolari come per esempio l’olio.
Molti polimeri tecnopolimeri assorbono umidità fino a raggiungere un equilibrio ben preciso, infatti in questi polimeri l’acqua si lega alla catena molecolare con una ben precisa velocità, che dipende dalla temperatura e dall’umidità dell’ambiente. L’assorbimento delle molecole d’acqua nei polimeri è governato dalla teoria della diffusione. La diffusione può essere definita come un processo attraverso il quale delle molecole si trasferiscono spontaneamente da una regione ad un’altra, fino ad eguagliare il potenziale chimico o l’attività termodinamica. Quando questo avviene causa la riduzione dei legami intermolecolari cambiando la mobilità delle molecole, che nel caso della PA6 funge da plastificante, ma durante lo stampaggio o l’estrusione, può portare a diminuzione delle proprietà meccaniche; deformazioni accentuate; invecchiamento; ritiri incostanti, pezzi fragili.In generale si osserva che con percentuali di umidità residua al valore limite d’impiego, le proprietà meccaniche diminuiscono notevolmente. L’acqua, alla temperatura di fusione del polimero, può reagire rapidamente con le catene del polimero stesso e provocare la scissione delle catene idrolisi e, di conseguenza, una riduzione del peso molecolare, con conseguente aumento della fluidità. Inoltre anche nelle poliammidi è presente il gruppo carbonilico che forma legami deboli con l’idrogeno presente nelle molecole d’acqua. Segue immagine PA66 con acqua legata.
L’umidità, sia esterna che interna, influisce negativamente sulla qualità estetica e funzionale del manufatto; infatti, alle temperature di trasformazione dei materiali polimerici, l’acqua può diventare vapore, dando origine a difetti quali; aspetto opaco; striature argentate; striature brune; linee di saldatura marcate e deboli ; pezzi incompleti; sbavature; bolle superficiali, ritiri irregolari, tensioni strutturali, deformazioni e rotture, non che problemi di demolding ,estrazione dei pezzi. L’umidità è, infatti, uno dei problemi di qualità più frequeinti, per ciò i materiali, prima di subire una trasformazione, devono essere deumidificati ed essiccati. Esiste anche un altro sistema di deumidificazione basato sui setacci molecolari i quali sono materiali che possono filtrare/bloccare molecole in funzione della loro dimensione, grazie ai minuscoli pori di dimensione costanti, che hanno un diametro compreso tra 3 e 10 Å, a seconda del tipo di materiale materiale, allumino-silicati o zeoliti sia naturali che sintetiche. Queste sostanze presentano una superficie interna elevatissima, grazie ai loro pori, raggiungendo i 600/700 m2/g. Peridodicamente i setacci molecolari devono essere rigenerati periodicamente in base all’utilizzo.
