Utilizzo della poliammide da parte dell’industria
Figura 2: Utilizzo della poliammide da parte dell’industria.[2]
Dove si usa la poliammide?
La poliammide ha conquistato un posto in innumerevoli settori. Ecco alcuni esempi:
Industria tessile
Le fibre di poliammide, note anche come nylon o perlon, si trovano in calzetteria, abbigliamento sportivo, biancheria intima e molti altri capi di abbigliamento. Le fibre sono utilizzate anche come tessuti tecnici, lenze da pesca e corde per racchette da tennis.
Industria automobilistica
Oltre a essere utilizzate come fibre nell’industria tessile, le poliammidi si sono affermate come tecnopolimeri nell’industria automobilistica: nei raccordi, nei parafanghi o sotto il cofano per i serbatoi o i tubi del carburante, nei freni, nei componenti della trasmissione e nella mobilità elettrica.
Industria elettrica ed elettronica
Le poliammidi si trovano anche nell’industria elettrica ed elettronica, come involucri, circuiti stampati, materiali isolanti, elettrodomestici o pompe.
Industria edile
La poliammide viene utilizzata come taglio termico nei profili per finestre e facciate.
Industria dell’imballaggio
La poliammide svolge un ruolo particolarmente importante nell’imballaggio flessibile. Si trova negli imballaggi sottovuoto per alimenti come formaggi, salsicce e prodotti surgelati.
Il grafico 3 mostra che la quota di poliammide nell’industria automobilistica è in costante aumento e che anche la quota dell’industria dell’imballaggio è in crescita.
Valore della poliammide (PA) 6 consumata dall’industria utente finale
Figura 3: Quote dell’industria della poliammide come composti tecnici.[3]
Poliammide sotto la lente d’ingrandimento
Ma com’è fatta esattamente la poliammide e come si produce? Questo richiede una breve escursione nella chimica organica. Le poliammidi sono polimeri lineari. La loro particolarità: i legami ammidici che si ripetono regolarmente lungo la catena principale. Quasi tutte le poliammidi più importanti derivano da ammine primarie. Cosa significa? Il gruppo funzionale ‑CO-NH- si trova nelle unità ripetute lungo la catena polimerica (confronta la formula strutturale).
Formula strutturale della poliammide: il gruppo amidico blu si ripete lungo la catena del polimero. R indica il resto del composto utilizzato per la sintesi.
Il gruppo amidico si forma durante la produzione della poliammide a partire da un acido carbossilico e un’ammina. Il legame amidico risultante è scindibile dal punto di vista idrolitico e può quindi essere spezzato da una reazione con l’acqua. L’industria utilizza acidi amminici, lattami, diammine e acidi dicarbossilici, ad esempio, come monomeri per le poliammidi.
Produzione di PA6 e PA66
La PA 66 e la PA 6 sono spesso utilizzate come composti tecnici. Sebbene queste due poliammidi siano chimicamente e fisicamente simili, il loro processo di produzione è fondamentalmente diverso e si basa su materiali di partenza differenti. La poliammide 66 — nota a tutti come nylon — può essere prodotta a partire dalla diammina esametilendiammina (HMD) e dall’acido adipico, un acido dicarbossilico. Il gruppo carbossilico (-COOH) dell’acido adipico reagisce con il gruppo amminico della diammina (-NH2). Questo produce il legame peptidico (-NH-CO-). Questo è il blocco base di tutte le poliammidi. La poliammide 6, invece, nota come Perlon, viene prodotta mediante polimerizzazione ad apertura anulare a partire dall’ε-caprolattame con acqua come starter. A temperature elevate, l’acido ω‑aminocaproico (chimicamente: acido ω‑amino esanoico) si forma dall’ε-caprolattame a forma di anello. Ha un gruppo carbossilico a un’estremità e un gruppo amminico all’altra. Questa proprietà è nota come bifunzionale. L’acido ω‑aminocaproico può reagire con se stesso per formare poliammidi a catena lunga.
La norma DIN ISO 1043–1 definisce la nomenclatura delle poliammidi: PA è l’abbreviazione di tutte le poliammidi. L’abbreviazione è seguita dal numero di atomi di carbonio presenti nei monomeri. Ad esempio, se si tratta di Perlon, prodotto a partire dall’acido ω‑amino esanoico bifunzionale con sei atomi di carbonio, l’abbreviazione è PA 6. Se il polimadi è prodotto a partire da un acido dicarbossilico con una diammina, come nel caso del nylon, gli atomi di carbonio dei due monomeri sono rilevanti, vengono contati e indicati uno dopo l’altro. Per questo motivo, il nylon viene chiamato PA 66[4].
Proprietà della PA6 rispetto alla PA66: simili eppure diverse
Sia la PA6 che la PA66 hanno buone proprietà di scorrimento e smorzamento, sono molto resistenti all’abrasione, agli urti e agli alcali deboli, ai lubrificanti, agli oli e ai grassi. A causa della diversa disposizione delle catene polimeriche, la PA66 presenta dei leggeri vantaggi, come mostra la tabella.
| PA6 | PA66 | |
|---|---|---|
| Punto di fusione in °C | 220 | 260 |
| Temperatura del vetro in °C (secco) | 50–60 | 50–60 |
| Densità | 1,15 g/ml | 1,2 g/ml |
| Assorbimento di umidità in % (23 °C, 50 % di umidità) | 2,6–3,4 | 2,5–3,1 |
| Lavorabilità: bassa usura degli utensili e qualità della superficie | Buona | Migliore |
| Restringimento | Basso | Maggiore |
| Assorbimento dell’acqua | Più alto | Più basso |
| Modulo di trazione in MPa — secco | 2700–3500 | 2700–3500 |
| Modulo di trazione in MPa — umido | 900‑1200 | 1000–1600 |
La diversa disposizione delle molecole comporta lievi vantaggi meccanici per la PA66. La PA66 è anche più resistente alle temperature e assorbe meno umidità, rendendola più stabile dal punto di vista dimensionale. Ma anche la PA6 presenta alcuni vantaggi. In particolare, la qualità della superficie dei gradi rinforzati con fibre di vetro è migliore, poiché la fusione si solidifica più lentamente. Inoltre, le temperature di lavorazione più basse del PA6 comportano un minor consumo energetico, con conseguenti costi di produzione inferiori rispetto al PA66. Grazie al maggiore assorbimento di umidità, la PA6 è più resistente agli urti rispetto alla PA66.
Le proprietà meccaniche e termiche della poliammide possono essere notevolmente migliorate con l’aggiunta di additivi, fibre di vetro o di carbonio. In questo modo è possibile produrre poliammidi altamente resistenti agli urti, stabilizzate al calore e all’idrolisi. La PA6 e la PA66 sono adatte alla lavorazione nello stampaggio a iniezione, nell’estrusione e nel soffiaggio. Per l’industria delle fibre, le fibre vengono filate direttamente dalla fusione.
Vantaggi e svantaggi della poliammide
I vantaggi
I vantaggi della poliammide come fibra sono evidenti: il materiale ottiene ottimi risultati in termini di resistenza, durata, elasticità e stabilità dimensionale. È leggero, ad asciugatura rapida, resistente all’umidità e meno incline alle pieghe.
Le poliammidi hanno conquistato un’area di utilizzo in costante crescita nelle applicazioni tecniche. Grazie alla loro elevata resistenza meccanica e chimica, i tecnopolimeri hanno sostituito molte parti metalliche nella costruzione dei veicoli. I componenti altamente sollecitati con geometrie complesse possono essere prodotti in grandi quantità in modo semplice ed economico. La sostituzione del metallo con la poliammide riduce il peso del veicolo e quindi il consumo di carburante.
I cuscinetti di scorrimento, le cinghie di trasmissione, le ruote dentate o i rulli in poliammide hanno dimostrato la loro validità perché il materiale ha un’ottima resistenza all’usura e buone proprietà di scorrimento. Le fibre di carbonio migliorano ulteriormente le proprietà di scorrimento già esistenti.
L’industria elettrica ed elettronica è il secondo maggior consumatore di poliammidi tecniche dopo l’industria automobilistica. Vengono utilizzate per gli alloggiamenti e per isolare i componenti elettronici, in quanto il materiale presenta un’elevata resistenza all’isolamento elettrico e al tracciamento. Se necessario, il materiale può essere reso elettricamente conduttivo con l’aggiunta di metallo e grafite.
Gli svantaggi
Tuttavia, dove c’è luce, c’è anche ombra. Nonostante i numerosi vantaggi, il poliammide presenta alcuni svantaggi. Il materiale ha una scarsa resistenza chimica agli acidi e alle basi.
Questo materiale presenta anche degli svantaggi in termini di produzione, utilizzo e smaltimento. Per la produzione di poliammide vergine è necessario il petrolio grezzo. La produzione è ad alta intensità energetica, così come la lavorazione della poliammide. Gli impatti climatici e ambientali associati sono evidenti.
Un ulteriore danno ambientale si verifica quando le poliammidi entrano nei corsi d’acqua e nell’ambiente, ad esempio attraverso gli indumenti: Le particelle di fibra più piccole vengono sfregate dalla lavatrice. Queste minuscole particelle, note nei media come microplastiche, finiscono nelle acque reflue. Con le tecnologie oggi disponibili, gli impianti di trattamento delle acque reflue non sono in grado di filtrare completamente le microplastiche. In un singolo lavaggio di tessuti in nylon, circa mezzo milione di microfibre possono finire nelle acque reflue. [7]
Riciclare la poliammide: opportunità e sfide
Come molte altre materie plastiche, anche la poliammide viene discussa in termini di sostenibilità e protezione ambientale. Uno dei temi principali è il riciclo. Questo è l’unico modo per ridurre al minimo i rifiuti di poliammide e reinserirli nel ciclo dei materiali. I vantaggi: Non è richiesto petrolio grezzo per i riciclati, il fabbisogno energetico per chilogrammo di poliammide riciclata è di gran lunga inferiore a quello del materiale vergine e il materiale non finisce in discarica, negli inceneritori o in natura. Questo va a vantaggio sia del clima che dell’ambiente. Le poliammidi sono facili da riciclare meccanicamente. Tuttavia, a causa della struttura chimica e dei requisiti tecnici per la lavorazione, è necessaria una competenza completa. La sfida è che il materiale riciclato deve raggiungere una qualità costante con proprietà il più possibile simili al materiale vergine. Solo in questo modo i trasformatori di materie plastiche possono realizzare prodotti di alta qualità che funzionino in modo ottimale durante l’utilizzo in veicoli, aerei o nell’industria elettronica.
Per raggiungere questo obiettivo, i riciclatori devono essere in grado di procurarsi rifiuti di poliammide di qualità costante e in quantità sufficiente per poterli lavorare con cura. È proprio questa capacità che caratterizza ENNEATECH.
ENNEATECH: la poliammide riciclata riduce l’impronta di CO2 del 90%.
Il motivo dell’impronta di carbonio positiva dei prodotti Enneatech è da ricercare nelle materie prime: i sottoprodotti della poliammide provenienti dall’industria tessile di alta gamma costituiscono il nucleo delle poliammidi riciclate resistenti agli urti. L’azienda li utilizza per produrre un materiale di partenza omogeneo. È qui che Enneatech si avvantaggia della sua pluriennale esperienza nell’industria tessile e dei suoi rapporti altrettanto duraturi con i clienti-fornitori. Essendo uno dei pionieri del mercato, l’azienda dispone di un ampio portafoglio di fornitori ed è in grado di effettuare consegne affidabili anche in situazioni di mercato difficili. Riciclando i rifiuti tessili di alta qualità, Enneatech produce poliammidi con un’impronta di CO2 tracciabile e documentabile.
Sulla base di decenni di esperienza nel riciclaggio delle poliammidi, Enneatech è riuscita a offrire una mescola di PA6 e PA6.6 riciclata estremamente resistente agli urti con la linea di prodotti Entron Eco: Entron Eco Compounds. Grazie alla propria linea di compoundazione, l’azienda può soddisfare le specifiche dei clienti su richiesta. Le mescole non solo convincono per le loro eccezionali proprietà meccaniche, ma anche per un’impronta di CO2 inferiore fino al 90% rispetto al materiale vergine. Oltre alle mescole caricate, Entron Eco è disponibile anche come granulato. Viene prodotto senza polimeri e additivi estranei ed è la base dei composti riempiti. Naturalmente, questo vale anche in questo caso: L’impronta di CO2 è sempre inferiore del 90% rispetto a quella dei beni nuovi.
