L'umanità ha utilizzato materiali polimerici naturali fin dall'inizio della storia, come legno, pelle e lana, ma sinteticipolimeridivenne possibile solo dopo lo sviluppo della tecnologia della gomma nel 1800.Il primo materiale polimerico sintetico, la celluloide, fu inventato da John Wesley Hyatt nel 1869, a partire da nitrato di cellulosa e canfora.Un importante passo avanti nel campo dei polimeri sintetici fu l'invenzione della bachelite da parte di Leo Hendrik Baekeland nel 1907. Il lavoro di Hermann Staudinger negli anni '20 dimostrò chiaramente la natura macromolecolare di lunghe catene di unità ripetitive.1 La parola "polimero" deriva dal greco e significa "molti" parti'.La rapida crescita dell’industria dei polimeri iniziò poco prima della seconda guerra mondiale, con lo sviluppo di polimeri acrilici, polistirolo, nylon, poliuretani e la successiva introduzione di polietilene, polietilene tereftalato, polipropilene e altri polimeri negli anni Quaranta e Cinquanta.Mentre nel 1945 ne venivano prodotte solo circa 1 milione di tonnellate, nel 1981 la produzione di plastica in volume ha superato quella dell’acciaio e da allora il divario è in continua crescita.
I materiali termoplastici vengono solitamente lavorati allo stato fuso.I polimeri fusi hanno valori di viscosità molto elevati e mostrano un comportamento di assottigliamento al taglio.All’aumentare della velocità di taglio, la viscosità diminuisce, a causa degli allineamenti e dei districamenti delle lunghe catene molecolari.Anche la viscosità diminuisce con l'aumentare della temperatura.Oltre al comportamento viscoso, i polimeri fusi mostrano elasticità.L'elasticità è responsabile di una serie di fenomeni reologici insoliti.1,5 – 7 Questi includono il rilassamento dello stress e le normali differenze di stress.Il rilassamento lento dello stress è responsabile del congelamento delle tensioni nei prodotti stampati a iniezione ed estrusi.Le normali differenze di sollecitazione sono responsabili di alcune instabilità di flusso durante la lavorazione e anche del rigonfiamento dell'estruso, cioè del significativo aumento dell'area della sezione trasversale quando un materiale fuso viene estruso da uno stampo.
Le operazioni più importanti di lavorazione dei polimeri sono l'estrusione e lo stampaggio a iniezione.L’estrusione richiede un uso intensivo di materiali, mentre lo stampaggio a iniezione richiede molta manodopera.Entrambi questi processi prevedono la seguente sequenza di fasi: (a) riscaldamento e fusione del polimero, (b) pompaggio del polimero nell'unità di formatura, (c) formazione della massa fusa nella forma e nelle dimensioni richieste e (d) raffreddamento e solidificazione. .Altri metodi di lavorazione includono calandratura, soffiaggio, termoformatura, stampaggio a compressione e stampaggio rotazionale.Esistono più di 30.000 tipi di polimeri lavorati con questi metodi.L'idoneità di un materiale per un particolare processo viene solitamente decisa sulla base dell'indice di melt ow (MFI, chiamato anche melt ow rate o MFR).Si tratta di una misura inversa della viscosità basata su un test piuttosto rozzo che prevede l'estrusione di un polimero attraverso una filiera di dimensioni standard sotto l'azione di un peso prescritto.8 L'MFI è il numero di grammi di polimero raccolti dall'apparato di prova in 10 min.Valori MFI bassi significano elevata viscosità e peso molecolare elevato, mentre valori MFI elevati indicano il contrario.Quella che segue è la gamma MFI abituale per alcuni processi: estrusione 0,01 – 10, stampaggio a iniezione 1 – 100, soffiaggio 0,01 – 1, stampaggio rotazionale 1,5 – 20.
Orario di pubblicazione: 14 gennaio 2018