low temperature plastics

Materiali plastici resistenti alle basse temperature

La maggior parte dei materiali plastici per ingegneria sono generalmente adatti anche per le basse temperature: quanto basse dipende dal polimero e dalla specifica applicazione. A causa delle proprietà intrinseche dei termoplastici, è difficile determinare una soglia minima di temperatura di utilizzo mediante delle prove standard.

Al salire della temperatura esistono alcune temperature specifiche, legate a proprietà fisiche come la transizione vetrosa (Tg) e la fusione della fase cristallina (Tm), superando le quali si modifica sensibilmente il comportamento meccanico e la durata in esercizio. Utilizzando delle prove standard, è possibile valutare la perdita permanente di proprietà dovuta a invecchiamento termico e ossidazione, oltre alla variazione delle proprietà meccaniche. 
Qui va fatta una distinzione tra termoplastici amorfi e semicristallini. Un materiale amorfo non può sostenere un carico al di sopra della temperatura di transizione vetrosa (la temperatura a cui i polimeri passano da uno stato solido rigido a uno stato flessibile), poiché la resistenza meccanica diminuisce bruscamente. I materiali semicristallini, al contrario, mantengono una certa resistenza meccanica anche oltre la temperatura di transizione vetrosa, grazie alla presenza della fase cristallina all'interno del polimero. 

Quando si  scende con la temperatura, invece, non esiste un livello al di sotto del quale si ha una degradazione o una perdita permanente di proprietà dovuto all'esposizione al freddo. Anche se si possono osservare incrementi generali di rigidità e una diminuzione della resistenza agli urti, queste condizioni torneranno alla normalità quando il materiale viene nuovamente riscaldato. La temperatura minima di utilizzo di un termoplastico è quindi legata soprattutto alle sollecitazioni meccaniche cui il componente è sottoposto, più che alla temperatura in sé.


Service temperatures [°C]
Sia per i termoplastici semicristallini che per gli amorfi non è definita in modo preciso una temperatura di esercizio sotto lo zero, poiché questa dipende fortemente dai requisiti applicativi pratici. La temperatura minima di esercizio, di conseguenza può  essere individuata in modo preciso solo mediante test nelle condizioni reali di utilizzo.

Tuttavia, anni di utilizzo dei polimeri consentono di dare un’indicazione ragionevole in merito alle temperature di applicazione più basse per ogni materiale, come riportato nella tavola seguente dei materiali Ensinger.

L’applicazione di queste temperature di esercizio negative è pesantemente influenzata dal tipo di carico meccanico presente durante l’utilizzo: urti o vibrazioni possono portare al danneggiamento prematuro del componente.

I materiali che sono stati modificati mediante fibre di rinforzo tendono a mostrare maggiore fragilità, per cui l'utilizzo a basse temperature va considerato con maggiore criticità.

Quando ci si spinge ad applicazioni a temperature criogeniche, da -100°C in giù, esiste solo un numero molto ridotto di polimeri che può essere utilizzato con successo. Tra questi veri “polimeri per basse temperature” possiamo annoverare:

  • TECAFINE PE1000 natural