Blog circa Tipi di schiuma polimerica PE PU e PS: principali differenze spiegate

I materiali espansi, noti per le loro proprietà di leggerezza, isolamento e ammortizzazione, sono ampiamente utilizzati in settori che vanno dall'automotive e dall'edilizia agli articoli sportivi e all'imballaggio. Ma cosa si cela sotto la struttura apparentemente semplice della schiuma? Questo articolo esplora tre dei materiali espansi polimerici più comuni: polietilene (PE), poliuretano (PU) e polistirene (PS), approfondendo le loro caratteristiche, applicazioni e tendenze future.

I materiali espansi, chiamati anche materiali porosi, sono solidi contenenti numerosi pori riempiti di gas. Questi pori possono essere interconnessi (schiuma a celle aperte) o isolati (schiuma a celle chiuse). La struttura porosa conferisce ai materiali espansi proprietà fisiche uniche, tra cui:

• Bassa densità: La presenza di pori di gas riduce il peso complessivo del materiale, rendendo la schiuma leggera e facile da maneggiare.
• Isolamento termico: Il gas intrappolato nei pori ha una bassa conducibilità termica, resistendo efficacemente al trasferimento di calore.
• Assorbimento acustico: La struttura porosa assorbe le onde sonore, riducendo il rumore.
• Ammortizzazione: La schiuma si deforma sotto impatto per assorbire energia, fornendo un'ammortizzazione protettiva.

I materiali espansi possono essere classificati in base al loro materiale di base, come schiuma polimerica, schiuma metallica o schiuma ceramica. Questo articolo si concentra sulle schiume polimeriche, in particolare polietilene, poliuretano e polistirene.

La schiuma di polietilene è un materiale poroso realizzato principalmente con resina di polietilene attraverso un processo di espansione. Essendo una delle plastiche più utilizzate, la schiuma di polietilene è disponibile in vari tipi in base alla densità e alla struttura, tra cui schiuma di polietilene a bassa densità (LDPE), schiuma di polietilene ad alta densità (HDPE) e schiuma di polietilene reticolato (XLPE).

La schiuma XLPE è una versione modificata della schiuma di polietilene creata attraverso la tecnologia di reticolazione. La reticolazione forma legami chimici tra le catene molecolari di polietilene, migliorando la resistenza, la resistenza al calore e la resistenza chimica. Esistono due metodi principali di reticolazione:

• Reticolazione chimica: Gli agenti di reticolazione vengono aggiunti al polietilene, innescando reazioni attraverso il calore o i catalizzatori.
• Reticolazione a radiazione: Le radiazioni ad alta energia (ad esempio, fasci di elettroni) rompono e ricombinano le catene molecolari, formando strutture reticolate.

Rispetto alla schiuma di polietilene standard, la schiuma XLPE offre:

• Maggiore resistenza e resistenza all'usura
• Migliore resistenza al calore
• Resistenza chimica superiore
• Ridotto set di compressione (migliore recupero dopo la deformazione)

La schiuma XLPE ha tipicamente una struttura a celle chiuse, che la rende impermeabile e resistente all'umidità. Le sue proprietà di isolamento, insonorizzazione e assorbimento degli urti, insieme alla facilità di lavorazione, la rendono ideale per:

• Automotive: Componenti interni, guarnizioni e materiali insonorizzanti
• Edilizia: Isolamento termico, pannelli acustici e impermeabilizzazione
• Sport e tempo libero: Materassini per esercizi, tappetini da yoga e dispositivi di galleggiamento
• Imballaggio: Ammortizzazione protettiva per elettronica e merci fragili
• Calzature: Solette e suole per scarpe

Con la crescente consapevolezza ambientale, le schiume polimeriche a base biologica stanno guadagnando terreno. La schiuma XLPE a base biologica è realizzata in polietilene derivato da risorse rinnovabili come la canna da zucchero, quindi reticolata. Rispetto alla schiuma XLPE a base di petrolio, offre:

• Rinnovabilità: Riduce la dipendenza dai combustibili fossili
• Eco-compatibilità: Riduce le emissioni di gas serra durante la produzione

Le sue prestazioni rispecchiano la schiuma XLPE tradizionale, rendendola adatta per applicazioni simili.

La schiuma di polietilene estruso viene prodotta miscelando resina di polietilene con agenti espandenti, quindi estrudendo la miscela ad alta temperatura e pressione. Questa schiuma a celle chiuse offre una buona ammortizzazione e isolamento a un costo inferiore, rendendola popolare negli imballaggi per elettronica e alimenti.

La schiuma di poliuretano viene creata attraverso la polimerizzazione e l'espansione di polioli polietere/poliestere e isocianati. Nota per le eccellenti proprietà meccaniche, la resistenza all'usura, la resistenza chimica e la resistenza alla fiamma, la schiuma PU è altamente personalizzabile. È ampiamente utilizzata in mobili, materassi, automotive ed edilizia.

La schiuma PU è classificata in base alla durezza:

• Schiuma PU flessibile: Morbida ed elastica, utilizzata in tappezzeria, materassi e sedili auto
• Schiuma PU rigida: Dura e resistente, utilizzata nell'isolamento degli edifici e nei pannelli dei frigoriferi

È inoltre classificata in base alla struttura dei pori:

• Schiuma PU a celle aperte: I pori interconnessi forniscono traspirabilità, assorbimento dell'acqua e assorbimento acustico
• Schiuma PU a celle chiuse: I pori isolati offrono resistenza all'acqua, isolamento termico e ammortizzazione

A causa della complessità strutturale, la schiuma PU viene spesso riciclata triturandola in frammenti per il riutilizzo nei pannelli.

La schiuma di polistirene è realizzata con resina di polistirene attraverso l'espansione. La sua bassa densità, l'isolamento termico e la facilità di lavorazione la rendono comune negli imballaggi, nell'edilizia e nella logistica della catena del freddo.

Esistono due tipi principali:

• Schiuma di polistirene espanso (EPS): Perle di polistirene contenenti agenti espandenti vengono riscaldate in stampi, espandendosi e fondendosi in forma. A basso costo e facile da modellare, l'EPS viene utilizzato negli imballaggi e nell'edilizia.
• Schiuma di polistirene estruso (XPS): Il polistirene miscelato con agenti espandenti viene estruso in fogli. L'XPS ha pori a celle chiuse, alta resistenza e impermeabilità, rendendolo ideale per l'isolamento degli edifici e lo stoccaggio a freddo.

Tuttavia, la schiuma PS è infiammabile e lenta a degradarsi, ponendo sfide ambientali. La ricerca si concentra su alternative biodegradabili e metodi di riciclaggio.

La schiuma di gomma è un elastomero poroso realizzato in gomma naturale o sintetica (ad esempio, gomma nitrilica o EPDM). Eccelle in elasticità, resistenza all'usura, resistenza agli agenti atmosferici e resistenza chimica, rendendola adatta per la sigillatura, lo smorzamento delle vibrazioni e l'insonorizzazione.

La schiuma TPE combina l'elasticità simile alla gomma con la lavorabilità simile alla plastica. Può essere modellata tramite iniezione o estrusione, offrendo resilienza, durata e resistenza chimica per applicazioni di sigillatura e ammortizzazione.

La schiuma di PVC è apprezzata per la resistenza chimica, la resistenza alla fiamma, la resistenza agli agenti atmosferici e l'economicità. Viene utilizzata nell'edilizia, nella segnaletica e negli elementi decorativi.