Si avvicina l’inverno. Il termometro già picchia verso il basso, con poche albe in risalita. Noi ci copriamo con maglioni, cappotti e piumini. Ma i materiali plastici che fanno? Abbiamo parlato in un altro articolo della plastica resistente al calore: qui ci occupiamo, invece, di che cosa combinano i polimeri termoplastici e termoindurenti a temperature sotto lo zero.

Il PVC per basse temperature è utilizzato nei magazzini alimentari e nelle celle frigorifere per limitare la dispersione termica: infatti, sono utilizzate porte a strisce in polivinilcloruro o porte rapide.

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Se si alza la temperatura, la resistenza meccanica va giù

Se il termometro si alza oltre una certa soglia, i materiali plastici iniziano ad alterarsi nelle loro proprietà meccaniche.

Questo aspetto deve essere preso in considerazione in riferimento allo specifico contesto in cui un prodotto di plastica viene utilizzato: se l’attività in cui un oggetto è coinvolto implica alte temperature, occorre assicurarsi che mantenga la propria rigidità. In particolare, si parla di temperatura di transizione vetrosa e fusione della fase cristallina, indicate rispettivamente con “Tg” e “Tm”.

In alcuni casi, la sollecitazione termica comporta una perdita definitiva delle proprietà in un certo materiale. I polimeri termoplastici amorfi non sono adatti a sopportare temperature al di sopra di quella di transizione vetrosa nemmeno per brevissimo tempo perché perdono repentinamente la resistenza meccanica. Al contrario, i polimeri termoplastici semicristallini perdono le proprietà più gradualmente e garantiscono così maggiore robustezza in presenza di picchi di temperatura.

Lavorazione dei materiali plastici

Proprio per la malleabilità che i materiali plastici acquisiscono alle alte temperature, la loro lavorazione avviene a caldo. I processi devono garantire che le proprietà meccaniche siano poi recuperate una volta che il pezzo ottenuto viene raffreddato. Per esempio, lo stampaggio dei materiali plastici viene eseguito a temperature tra 170 e 225°C.

Che cosa succede quando il termometro scende

Il comportamento dei materiali plastici quando la temperatura scende non è così definito come nel caso dell’esposizione a calore intenso. Infatti, è impossibile identificare una soglia oltre la quale le proprietà meccaniche e fisiche della plastica cambino drasticamente e diventino irrecuperabili.

Le osservazioni su come reagisce la plastica al freddo sono più generiche e meno precise. Si può, in linea di massima, osservare che sotto lo zero si verifichi un aumento di rigidità del materiale con meno resistenza agli urti. Sono però modificazioni del tutto reversibili: quando la temperatura risale, le proprietà della plastica tornano nella norma.
Dunque, l’individuazione della temperatura minima cui utilizzare un polimero termoplastico dipende dalla finalità del prodotto in cui è utilizzato: va, quindi, stabilita in base ai requisiti applicativi del progetto, sia per i materiali amorfi sia per quelli semicristallini.

Materiali plastici con fibre di rinforzo

I materiali plastici con fibre di rinforzo presentano fenomeni di maggior fragilità durante l’esposizione a temperature molto basse. Così, il loro utilizzo in applicazioni che prevedono un contesto molto freddo deve essere valutato con attenzione. E se i materiali plastici sono sottoposti a temperature criogeniche che cosa succede? Si parla di “temperature criogeniche” per le misurazioni al di sotto dei -100°C. Si tratta di contesti estremi e le applicazioni che li prevedono non sono poi molte, ma vanno comunque considerate.

Tra i polimeri per basse temperature che arrivano a livelli criogenici ci sono, per esempio, la polimmide e il PTFE, cioè il politetrafluoroetilene.

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