Il polietilene ad altissimo peso molecolare (UHMWPE, UHMW) è un sottoinsieme del polietilene termoplastico.Conosciuto anche come polietilene ad alto modulo, (HMPE),...
Il polietilene ad altissimo peso molecolare (UHMW-PE) è un materiale termoplastico tecnico con un peso molecolare superiore a 3,1 AMU (unità di massa atomica).L'elevato peso molecolare migliora una serie di importanti proprietà fisiche, non ultime le quali sono l'eccezionale resistenza all'abrasione, l'elevata resistenza agli urti e un basso coefficiente di attrito.Inoltre, il polimero ha una buona resistenza chimica, eccellenti caratteristiche di smorzamento del suono, proprietà dielettriche ed isolanti elettriche superiori e non assorbe l'umidità.
Queste proprietà, insieme alla facilità di lavorazione, rendono l'UHMW-PE un materiale conveniente che soddisfa i requisiti FDA e USDA per il contatto diretto con gli alimenti ed è ampiamente utilizzato nell'industria alimentare, delle bevande, medica e farmaceutica.La qualità non porosa dell'UHMW-PE inibisce la crescita di funghi o batteri.L'UHMW-PE è anche ampiamente utilizzato nei settori tessile, della lavorazione chimica, della pasta di legno e della carta, minerario, marittimo, dell'acciaio, del trattamento delle acque e delle acque reflue, della movimentazione di materiali sfusi e dell'agricoltura.
Le proprietà dell'UHMW-PE possono essere migliorate attraverso l'uso di additivi come coloranti, stabilizzanti UV e termici, agenti antistatici, riempitivi resistenti all'usura e lubrificanti che riducono l'attrito.Metalli o minerali possono essere utilizzati per aumentare il peso e rendere il polimero rilevabile magneticamente, mentre altri riempitivi aumentano la temperatura operativa ambientale.
Poiché l'UHME-PE è un polimero semicristallino, deve essere sinterizzato mediante stampaggio a compressione o estrusione a pistone.La ricottura, prima della lavorazione, aiuta a rimuovere lo stress di lavorazione causato dalla sinterizzazione.Anche le parti finite lavorate possono essere ricotte, ma tali parti devono essere fissate durante il processo di raffreddamento per consentire il ritiro durante la ricottura.La lavorazione di sgrossatura deve essere eseguita prima della distensione in modo che le modifiche dimensionali possano essere adattate durante la lavorazione finale.
Disponibile in fogli, barre e tubi standard per la produzione di parti dimensionalmente stabili, l'UHMW-PE può essere segato, fresato, tornito, piallato, forato o punzonato.Gli utensili da taglio devono avere angoli di inclinazione elevati e spazio libero sufficiente sulla nave per evitare intasamenti.Le velocità di avanzamento dovrebbero essere elevate in modo che sia concesso un tempo minimo all'utensile da taglio per riscaldare il materiale per attrito.È necessario prestare attenzione a mantenere gli utensili affilati poiché l'UHMW-PE può smussare rapidamente i taglienti dell'utensile, causando la distorsione della parte.È possibile ottenere finiture superficiali di alta qualità utilizzando strumenti di taglio adeguati, anche se i tentativi di migliorare le finiture scadenti mediante limatura o levigatura generalmente comportano un peggioramento dell'aspetto.
La maggior parte dei processi di lavorazione mantengono tolleranze comprese tra +/-.005 e +/-.010.Tuttavia, il taglio delle strisce a misura di sega sarebbe più tipicamente di +/- 0,030 poiché il tasso piuttosto elevato di espansione e contrazione termica lineare dell'UHMW-PE rende la lunghezza di un pezzo vulnerabile ai cambiamenti ambientali.
Processi di lavorazione
Taglio: per il taglio circolare, le lame con punta in metallo duro danno i migliori risultati.Una lama da 12-14 pollici di diametro dovrebbe avere circa 24 denti.Le velocità di avanzamento possono variare da 10 a 40 piedi al minuto.Per la segatura a nastro si consiglia una lama con tre denti per pollice, un set di rastrelliera e un angolo di spoglia positivo.Le velocità di avanzamento variano da 10 a 40 piedi al minuto.
Tornitura: utilizzare punte per utensili in acciaio rapido con spazio anteriore e laterale di 10" e spoglia di 15-30".Sono necessarie velocità di taglio inferiori, comprese tra 600 e 1.000 piedi al minuto.Tuttavia, spesso è necessario far funzionare la macchina a un numero di giri più elevato per tenere i trucioli lontani dalla macchina.I fluidi da taglio non dovrebbero essere necessari, ma a volte un getto di aria compressa aiuta nella rimozione dei trucioli.Quando si tenta di ottenere tolleranze strette o una parte con pareti molto sottili in UHMW-PE, lavorare a passate.Rimuovere la maggior parte del materiale al primo passaggio, quindi lasciare riposare il pezzo e riposare durante la notte.
Fresatura: le frese progettate per la lavorazione dell'alluminio danno i migliori risultati.Si consiglia una velocità di taglio compresa tra 600 e 1.800 piedi al minuto, con una velocità di avanzamento di circa 0,01 pollici per giro.Le punte del router funzionano bene per scanalature e fresature leggere.
Piallatura: le pialle per legno riducono facilmente lo spessore e livellano la superficie dell'UHMW-PE.Una macchina rigida con lame affilate garantirà una rimozione del materiale molto efficiente e una buona finitura superficiale.Per ridurre al minimo il potenziale di deformazione durante la lavorazione dell'UHMW-PE, piallare metà dello spessore desiderato su ciascun lato del foglio.
Perforazione: i trapani convenzionali ad alta velocità sono adeguati per la maggior parte delle applicazioni di perforazione.Per prestazioni ottimali, utilizzare punte speciali a elica bassa con scanalature lucide.Non è consigliabile eseguire fori pilota prima di praticare un foro di grandi dimensioni per UHMW-PE, poiché le sue proprietà fanno sì che la punta si afferri e si trascini nel materiale.
Smerigliatura/levigatura: a causa delle proprietà di resistenza all'abrasione dell'UHMW-PE, la smerigliatura e la levigatura sono generalmente inefficaci.Infatti, la molatura può causare la fusione e l'imbrattamento del materiale, con conseguente ostruzione della mola.
L'UHMW-PE modificato con additivi come vetro o ossidi metallici ridurrà la durata dell'utensile.Sebbene gli utensili in metallo duro aggiungano vita all'utensile, richiedono velocità e avanzamenti più elevati.Alcuni materiali con una percentuale molto elevata di additivi abrasivi non sono pratici da lavorare con alcun metodo.
Formatura e Saldatura
L'UHMW-PE può essere formato a caldo sul posto di lavoro per realizzare semplici piegature e angoli che facilitano l'installazione.Indipendentemente dal metodo scelto – cannello, stufa elettrica, forno o bagno – è necessario usare cautela e fare ogni sforzo per non surriscaldare il materiale.L'UHMW-PE, come qualsiasi plastica, brucerà in condizioni inadeguate.Inoltre, il ciclo di raffreddamento completo sarà leggermente più lungo del ciclo di riscaldamento a causa delle elevate caratteristiche di ritenzione del calore dell'UHMW-PE.Il raffreddamento non dovrebbe avvenire su superfici in cemento o metallo poiché il processo sarebbe troppo rapido e potrebbe introdurre ulteriore stress nel materiale.Un'ulteriore raccomandazione è quella di coprire il materiale con una coperta isolante realizzata con un materiale come la fibra di vetro.
L'UHMW-PE formato a freddo viene spesso utilizzato quando è necessario adattare curve e angoli.Sia che si utilizzi una pressa piegatrice, una laminazione, una modellatura manuale o l'utilizzo di bulloni per disegnare e formare il pezzo in posizione, l'angolo e le curve devono essere piegati eccessivamente dal 75 al 100% per compensare l'effetto di ritorno elastico dell'UHMW-PE.Il rischio di cricche da tensione può essere ridotto utilizzando fogli da 3/8” o più sottili durante la formatura a freddo.
La saldatura per rotazione o per attrito può essere ottenuta utilizzando un tornio standard in grado di raggiungere una velocità compresa tra 550 e 560 giri al minuto con la capacità di arrestare la rotazione nell'istante in cui viene applicato il freno e una piastra metallica di supporto in acciaio da ¼", con un diametro leggermente inferiore alla flangia OD.Questo tipo di saldatura necessita di 48 ore di completa cristallizzazione prima che il tubo possa essere messo in servizio.
La saldatura a testa o piastra calda per unire lamiere piane in pezzi lunghi o bobine, richiede l'uso di uno strumento di riscaldamento del metallo, rivestito con un agente antiaderente, in grado di raggiungere la temperatura necessaria per portare il polimero allo stato fuso.Questo processo richiede l'uso di attrezzature speciali per ottenere saldature uniformi con una resistenza compresa tra l'85 e il 100% della resistenza del materiale originale.
Adesivi
Il basso coefficiente di attrito e la superficie non porosa dell'UHMW-PE rendono difficile la penetrazione di qualsiasi adesivo nel polimero e la formazione di un legame.Consultare il proprio fornitore di adesivo per le procedure consigliate per incollare l'UHMW-PE a vari substrati, sebbene per la maggior parte delle applicazioni si consigliano dispositivi di fissaggio meccanici.
Orario di pubblicazione: 24 gennaio 2018