Cos'è il materiale PP?

Il polipropilene (PP) è uno dei materiali plastici più diffusi al mondo. È un materiale termoplastico rigido e semicristallino, inizialmente polimerizzato nel 1951 e oggi ampiamente utilizzato per vari scopi commerciali e residenziali. Con circa 45 tonnellate metriche, la domanda di polipropilene è considerata la più alta di sempre.

Alcune fonti sostengono che il materiale abbia attualmente un mercato annuale di 45 milioni di tonnellate metriche a causa dell'aumento della domanda globale, che si prevede raggiungerà i 62 milioni di tonnellate metriche entro il 2020.

Inoltre, i materiali in polipropilene sono generalmente considerati sicuri, il che li rende adatti all'uso in diversi settori. Inoltre, sono morbidi e flessibili, il che li rende adatti a diverse applicazioni, come la produzione di contenitori per yogurt.

Applicazioni del materiale PP

Come accennato in precedenza, le proprietà del PP lo rendono adatto a diverse applicazioni. La superficie liscia e tattile del polipropilene lo rende perfetto per:

• Applicazioni a basso attrito come ingranaggi di macchinari
• Mobili in plastica

Inoltre, il PP ha un'elevata resistenza chimica e quindi non è soggetto a corrosione, il che lo rende un'ottima scelta per imballare quanto segue:

• Prodotti di primo soccorso
• Candeggina
• Sostanze detergenti

Inoltre, il PP gode di una meritata reputazione di durezza e longevità grazie alla sua eccezionale resistenza alla fatica e flessibilità. Il polipropilene possiede anche eccellenti qualità isolanti, che lo rendono sicuro per l'involucro plastico di cavi e apparecchiature elettriche.

Nella sua forma in fibra, il polipropilene può essere utilizzato per una gamma di prodotti molto più ampia rispetto alle sole borse di tela, come ad esempio:

• Corde
• Spago
• Nastro
• Tappeti
• Mobili Imbottiti
• Abbigliamento
• Attrezzatura da campeggio

Il polipropilene è particolarmente indicato per l'industria nautica grazie alle sue qualità impermeabili. Inoltre, la sua flessibilità, impermeabilità, robustezza e resistenza a muffe, batteri e corrosione chimica sono tutti elementi apprezzati nel settore medico.

Inoltre, il polipropilene è efficace nella pulizia e può resistere alle tecniche di sterilizzazione a vapore. Questo rende il PP adatto alla produzione dei seguenti dispositivi medici:

• Bottiglie per campioni
• Contenitori per farmaci
• Siringhe
• Piastre di Petri

Un altro settore in cui il polipropilene viene frequentemente utilizzato è l'industria automobilistica. Viene utilizzato per involucri di batterie, vassoi e portabevande, paraurti, inserti decorativi per interni, cruscotti e rivestimenti delle portiere.

Proprietà chimiche e fisiche

Il polipropilene presenta diverse caratteristiche che lo rendono ideale per numerose applicazioni. Tra le sue principali caratteristiche ricordiamo:

1. Trasmissività: Nonostante la possibilità di essere reso trasparente, il polipropilene viene solitamente prodotto in una tonalità opaca. Il polipropilene può essere utilizzato in applicazioni in cui il trasferimento della luce è fondamentale o ha un valore estetico. Le opzioni preferibili per i polimeri ad alta trasmissività sono l'acrilico e il policarbonato.
2. Resistenza chimica: Il polipropilene non reagisce facilmente con basi e acidi deboli, il che lo rende un materiale ideale per contenitori contenenti liquidi come soluzioni detergenti, materiale di pronto soccorso e altro ancora.
3. Resistenza alla fatica: Sottoposto a notevoli torsioni, flessioni e piegature, il polipropilene mantiene la sua forma. La realizzazione di cerniere mobili è un'applicazione vantaggiosa di questa caratteristica.
4. Elasticità e tenacità: In generale, il polipropilene è considerato un materiale "resistente" perché, come tutti i materiali, mostra elasticità entro un determinato intervallo di deformazione, ma subisce anche deformazione plastica nelle prime fasi del processo. La capacità di un materiale di deformarsi (plasticamente, non elasticamente) senza rompersi è definita tenacità in ingegneria.
5. Isolamento: Il polipropilene è un materiale eccellente per i componenti elettronici grazie alla sua elevata resistenza elettrica.

Inoltre, il PP non presenta problemi di criccabilità da stress a temperature più elevate e offre un'ottima resistenza elettrica e chimica. Sebbene le caratteristiche del PP e del polietilene siano simili, esistono alcune differenze fondamentali.

Proprietà del materiale del polipropilene:

Tra queste rientrano una densità inferiore, una maggiore rigidità e durezza e un punto di rammollimento più elevato (il PP non fonde al di sotto dei 160 °C; il polietilene, una plastica più diffusa, si ricottura a circa 100 °C). Tutte le resine di polipropilene prodotte commercialmente contengono additivi per preservare il polimero durante la produzione e migliorare le prestazioni per l'utente finale.

Pertanto, le principali proprietà dei materiali PP includono quanto segue:

• Punto di fusione: Il punto di fusione degli omopolimeri è compreso tra 160 e 165 gradi Celsius, mentre per i copolimeri è compreso tra 135 e 159 gradi Celsius.
• Densità: Il PP è uno dei polimeri più leggeri tra tutte le materie plastiche comuni. Grazie alle sue caratteristiche, rappresenta una valida alternativa per applicazioni leggere. Ecco le densità dei diversi polimeri:
• da 0.904 a 0.908 g/cm3 omopolimero
• Da 0.904 a 0.908 g/cm3 per il copolimero casuale.
• da 0.898 a 0.900 g/cm3 per copolimero antiurto
• Resistenza chimica: Come accennato in precedenza, il PP è altamente resistente alle reazioni chimiche. È resistente ad acidi, alcoli e basi diluiti e concentrati. È anche resistente a idrocarburi alifatici, esteri, aldeidi e chetoni. Inoltre, ha una resistenza limitata ad agenti ossidanti, idrocarburi aromatici e alogenati, ed entrambi.

Di conseguenza, il basso punto di fusione lo rende anche altamente infiammabile.

Tipi di polipropilene

Esistono due tipi principali di polipropilene disponibili sul mercato:

Polipropilene omopolimero

Questo è il grado multiuso più frequentemente utilizzato. Contiene esclusivamente monomero di propilene, che si presenta come solido semicristallino. Gli usi più comuni sono imballaggi, tessuti, oleodotti, applicazioni sanitarie ed elettriche.

Copolimero di polipropilene

Questa famiglia contiene quanto segue:

• Copolimeri a blocchi: In questa categoria, il contenuto di etene è maggiore (tra il 5 e il 15%). Le unità comonomeriche sono organizzate secondo uno schema prevedibile (o blocchi). Pertanto, lo schema regolare rende il termoplastico più tenace e meno fragile rispetto al copolimero casuale. Questi polimeri sono adatti per usi, compresi quelli industriali che richiedono elevata resistenza.
• Copolimero casuale: Si ottiene mescolando etene con propene per formare un polimero. Le unità di etene sono inserite casualmente nelle catene di polipropilene, in genere fino al 6% in massa. Questi polimeri sono adattabili e otticamente trasparenti, il che li rende perfetti per articoli che devono avere un aspetto gradevole e applicazioni che richiedono trasparenza.

La tipologia scelta per l'impiego dipende dalle sue proprietà e dalla sua idoneità.

Derivati ​​del polipropilene

Ecco i principali esempi caratteristici dei derivati ​​del polipropilene:

• Polipropilene espanso (EPP): Si tratta di una schiuma a celle chiuse, a densità estremamente bassa, composta da perle. Gli articoli in schiuma polimerica tridimensionale sono realizzati in EPP. La schiuma a perle di EPP offre un miglior rapporto resistenza/peso, un'elevata resistenza agli urti, un isolamento termico superiore e resistenza agli agenti chimici e all'acqua.

L'EPP viene utilizzato in una varietà di prodotti e applicazioni, tra cui beni di consumo, imballaggi, prodotti edili e automobili.

• Polipropilene di origine biologica: Si tratta di una variante biologica del polipropilene e le materie prime utilizzate per produrre il suo monomero, il propilene biologico, sono rinnovabili. La componente biologica può variare dal 30% al 100%.
• Terpolimero di polipropilene: È costituito da segmenti di propilene legati insieme dai comonomeri etilene e butano, che compaiono in posizioni casuali lungo la catena polimerica.

La trasparenza del terpolimero PP è superiore a quella del PP omo. Inoltre, l'aggiunta di un comonomero riduce l'omogeneità cristallina del polimero, rendendolo adatto per applicazioni di film sigillanti.

Queste caratteristiche dei derivati ​​sono essenziali per i produttori che utilizzano il polipropilene come materia prima plastica.

Vantaggi del polipropilene

Ecco i vantaggi dell'utilizzo del materiale PP:

• Il polipropilene è estremamente difficile da rompere, poiché può tollerare movimenti di torsione fino a 360 gradi senza rompersi. È facilmente producibile, ha un prezzo ragionevole ed è ampiamente disponibile in molte nazioni e culture diverse.
• La sua durevolezza e adattabilità come materiale da imballaggio e la scelta per cerniere e tappi di bottiglia uniti alla bottiglia principale da un sottile strato di plastica sono migliorate dall'elevata resistenza chimica e alla fatica.
• Può essere prodotto come materiale termoplastico opaco o trasparente e impiegato laddove sia necessario un certo trasferimento di luce, offrendo un'eccellente varietà di colori. Grazie alla sua bassa densità, può essere impiegato in applicazioni in cui la riduzione del peso deve essere una priorità assoluta.
• Grazie alla sua impermeabilità e alla sua incredibile resistenza all'assorbimento dell'umidità, il polipropilene offre ulteriori vantaggi e versatilità nell'imballaggio.
• Grazie alla sua elevata resistenza alla flessione e alla struttura semicristallina, è anche resistente all'usura generale, il che lo rende perfetto per prodotti che devono sopportare quantità più significative di stress fisico.
• Inoltre, è resistente ai germi, al marciume, alla muffa e alla muffa.

Questi vantaggi sono essenziali quando si decide se utilizzare o meno il materiale PP.

Svantaggi del polipropilene

Sebbene il materiale PP sia generalmente adatto all'uso in diversi settori, presenta anche alcuni svantaggi, come i seguenti:

• L'impossibilità del polipropilene di essere facilmente riciclato rappresenta un grave svantaggio quando si tratta di tutelare l'ambiente e le risorse mondiali.
• Quando brucia subisce una trasformazione chimica irreversibile.
• Il polipropilene già fuso e formato brucerebbe se si tentasse di riscaldarlo nuovamente; non si liquefarebbe di nuovo.
• Quando si utilizza materiale PP, è necessario prendere in considerazione tecniche di riciclaggio o ricondizionamento sostanzialmente più costose.
• A causa del suo basso punto di fusione, il polipropilene è anche altamente infiammabile, ha una tolleranza limitata alle temperature più elevate ed è vulnerabile all'ossidazione e ai danni causati dai raggi UV.
• Sebbene la lucentezza del polipropilene lo renda comodo da maneggiare ed esteticamente bello, rende anche più difficile l'adesione ad altre superfici e materiali, come vernici e colle.
• Il polipropilene non può essere utilizzato per costruire giunti o cerniere senza ricorrere a tecniche di giunzione alternative, come la saldatura.

Pertanto, quando si sceglie un materiale da utilizzare in diverse applicazioni, è necessario considerare anche gli svantaggi del polipropilene.

Sicurezza e tossicità del polipropilene

Sebbene il polipropilene venga prodotto utilizzando alcune sostanze chimiche potenzialmente nocive, è generalmente riconosciuto come un prodotto finito sicuro. Viene spesso utilizzato negli imballaggi in plastica per alimenti, bevande e forniture mediche.

I prodotti in polipropilene possono essere riutilizzati in modo sicuro e sono sufficientemente robusti da resistere alla normale usura dovuta a numerosi utilizzi, nonostante non siano ampiamente considerati un materiale ecologico a causa delle difficoltà nel processo di riciclaggio.

Il polipropilene viene utilizzato per realizzare i seguenti articoli per la sua sicurezza:

• Contenitori per alimenti
• Biberon
• Tazze per bevande calde
• Utensili monouso come bicchieri e piatti
• cannucce

Secondo alcune ricerche, quando la plastica viene graffiata o riscaldata, le sostanze chimiche presenti in contenitori, piatti e bottiglie finiscono nei pasti. Il polipropilene è meno dannoso di altre materie plastiche poiché non contiene bisfenolo A, o BPA, come è più comunemente noto.

Il BPA, un estrogeno sintetico, viene utilizzato nelle plastiche rigide anziché in quelle più flessibili come il polipropilene.

Lavorazione del polipropilene

Esistono diversi metodi di lavorazione del polipropilene, come lo stampaggio a iniezione, lo stampaggio a soffiaggio, l'estrusione e la stampa 3D.

Stampaggio a iniezione

Durante il processo di stampaggio a iniezione del polipropilene, la temperatura del fuso viene impostata tra 200 e 300 °C e quella dello stampo tra 10 e 80 °C. Un'elevata temperatura dello stampo esalta la brillantezza e l'estetica del pezzo.

Se conservato correttamente, non è necessaria l'essiccazione. Inoltre, il ritiro dallo stampo varia dall'1.5 al 3%, a seconda delle condizioni di lavorazione, della reologia del polimero e dello spessore del prodotto finito.

Estrusione

Questo processo viene utilizzato per la produzione di cavi, tubi e film soffiati e fusi. La temperatura di fusione deve essere compresa tra 200 e 300 °C, con un rapporto di compressione del cilindro di 3:1 e temperature comprese tra 205 e 180 °C. Al termine, i pezzi devono essere sottoposti a riaffilatura anziché a pre-essiccazione per tre ore a 105-110 °C (221-230 °F).

Stampa 3D

Il polipropilene è un materiale resistente e rigido, difficile da stampare in 3D, ma i suoi componenti possono comunque essere manipolati.

Oggi, diversi produttori hanno migliorato le caratteristiche fisiche del PP o addirittura sviluppato miscele con una maggiore tenacità, rendendolo adatto alle applicazioni di stampa 3D.

Pertanto, durante la stampa 3D con polipropilene, si consiglia di esaminare attentamente la documentazione del fornitore relativa alla temperatura di stampa, al piano di stampa, ecc.

La stampa 3D può essere utilizzata per realizzare i seguenti articoli in polipropilene PP:

• prototipi
• Modelli complicati
• Modelli funzionali

Tuttavia, la formula chimica per mescolare il polipropilene con altre sostanze e renderlo idoneo alla stampa 3D deve essere precisa.

Perché il polipropilene è popolare

Il polipropilene trova applicazione sia in ambito domestico che commerciale. Si distingue come materiale prezioso per una varietà di usi grazie alle sue speciali qualità e alla capacità di adattarsi a diverse tecniche di produzione.

Un'altra importante qualità del polipropilene è la sua duplice funzionalità di plastica e fibra (come quelle borse promozionali che vengono regalate durante eventi, gare, ecc.).

Poiché il polipropilene può essere prodotto in vari modi e per vari usi, ha rapidamente iniziato a sostituire molte delle alternative tradizionali, soprattutto nei settori dell'imballaggio, delle fibre e dello stampaggio a iniezione. Ha mantenuto la sua espansione nel corso degli anni e continua a svolgere un ruolo significativo nel settore globale delle materie plastiche.

Conclusione

Il polipropilene viene spesso confuso con la plastica. Tuttavia, la principale differenza tra polipropilene e plastica è che, mentre la plastica è tipicamente opaca, è possibile produrre un materiale trasparente dal polipropilene. Ad esempio, quando si sceglie un materiale per una borsa per imballare un articolo, spesso si considerano le caratteristiche del materiale.

Se vogliamo esporre il prodotto, è necessario un sacchetto completamente trasparente. In questo caso, i sacchetti di plastica non sono una soluzione saggia perché opachi. Tuttavia, il polipropilene rimane uno dei materiali migliori per questo utilizzo.