Resine poliestere insature

Si possono classificare in varie categorie in funzione dei prodotti di base utilizzati per la loro produzione: diacidi insaturi, acidi saturi, glicoli e monomeri. Le principali famiglie sono le seguenti: Ortoftaliche, Isoftaliche, Dcpd, Miste, Vinilesteri, Autoestinguenti.

Ogni resina può essere fornita NEUTRA (richiesta da clienti che per vari motivi preferiscono formulare direttamente la resina al momento dell’utilizzo), ma più spesso la resina è ADDITTIVATA con prodotti che ne facilitano l’impiego (acceleranti, agenti tissotropici, indicatori di catalisi, agenti antistatici) o prodotti che conferiscono migliori proprietà alla resina polimerizzata (stabilizzanti alla luce, ritardanti di fiamma, agenti coloranti).
Al momento dell’impiego si possono aggiungere le cariche (principalmente carbonato di calcio) che hanno per lo più lo scopo di ridurre i costi finali (minor utilizzo di resina) ma anche di migliorare la stabilità dimensionale e la resistenza a temperatura, oppure di conferire colore e potere coprente .

La valutazione tecnico-economica di una resina poliestere deve tener conto di alcune caratteristiche di comportamento riscontrabili allo stato liquido, e in fase di stampaggio e infine allo stato di polimerizzazione, come qui di seguito descritto:

  • per resina liquida : colore, contenuto % di monomero, viscosità, tissotropia
  • per resina catalizzata: reattività, gel time, picco esotermico, tempo al picco
  • per resina polimerizzata: resistenza e modulo a trazione e flessione, allungamento, ritiro, HDT

Tutti questi dati sono specificati nelle schede tecniche (TDS) disponibili per ogni resina.

Le resine poliestere si possono classificare in varie categorie in funzione dei prodotti di base utilizzati per la loro produzione:   diacidi insaturi, acidi saturi, glicoli e monomeri.
Le principali famiglie che siamo in grado di proporre sono le seguenti:
ortoftaliche                               serie    100
isoftaliche                                 serie    200
dcpd                                           serie    300
miste (iso/npg)                        serie    400
miste (orto/dcpd)                   serie     500
miste (iso/dcpd)                      serie    600
autoestinguenti                        serie    700
vinilestere                                  serie  3000
Ogni resina può essere fornita NEUTRA (richiesta da clienti che per vari motivi preferiscono formulare direttamente la resina al momento dell’utilizzo)  ma più spesso si forniscono resine ADDITTIVATE con prodotti che ne facilitano l’ impiego (come acceleranti, agenti tissotropici, indicatori di catalisi, agenti antistatici) oppure prodotti che conferiscono migliori proprietà alla resina polimerizzata (stabilizzanti alla luce, ritardanti di fiamma, agenti coloranti); infine si possono aggiungere le cariche (fillers) che hanno lo scopo di ridurre i costi finali dello stampato, ma anche di migliorare la stabilità dimensionale e la resistenza a temperatura.
La valutazione tecnico-economica di una resina poliestere deve tener conto di alcune sue caratteristiche allo stato liquido, in fase di stampaggio ed allo stato polimerizzato, come specificato qui di seguito:
– per la resina liquida  –  colore, contenuto di monomero, viscosità, tissotropia
– per la resina catalizzata  – reattività, geltime, picco esotermico, tempo al picco
– per la resina polimerizzata – resistenza e modulo a trazione e flessione, allungamento, ritiro, HDT

Tutti questi dati vengono specificati nella scheda tecnica (TDS) di ogni resina, disponibile su richiesta.
Per un primo orientamento nella scelta della “resina neutra” più adatta, può guidare la seguente tabella che indica i tipi  suggeriti per ogni applicazione. Le varie addittivazioni saranno invece specificate nelle schede tecniche.

Utilizzo Finale Sigla
Per usi generali TR100, TR106 ,TR130, TR200, TR301, TR305
Per colata TR114, TR309
Per RTM TR140, TR302
Per pressa e sottovuoto
Per panel TR100, TR505
Per avvolgimento TR200, TR05, TR405, TR505, TR600
Per poltrusione TR133, TR180, TR203, TR303
Per sanitari TR107, TR198, TR255, TR307
Per massima trasparenza TR 114, TR 140, TR 198
Per resistenza chimica TR 3010, TR 3013, TR 3018
Per autoestinguenza TR 701, TR 703, TR 704, TR 705
Per adesione su altri materiali : su PMMA e ABS TR107
Per adesione su altri materiali : su PVC TR330
Per adesione su altri materiali : su polistirolo TR300
Per adesione su altri materiali : su metalli TR325
Per adesione su altri materiali : su marmo TR149
Basso ritiro TR 146, TR 335, TR 600
Basso contenuto di stirolo (<35%) TR 300, TR 305, TR 308, TR 330, TR 408
Bassa emissione di stirolo TR 107, TR 166, TR 167, TR 198, TR 307

Dalla reazione a caldo tra un diacido organico insaturo e un glicole si ottiene un prepolimero lineare di poliestere con un certo numero di gruppi reattivi insaturi (forniti dal diacido utilizzato). Questo poliestere primario viene successivamente sciolto in un monomero (a sua volta insaturo). Da questa miscela di prodotti insaturi può innescarsi (in tempi più o meno lunghi) una reazione di polimerizzazione che dà luogo alla formazione di una struttura reticolare, in cui le catene lineari del prepolimero sono unite tra loro tramite ponti di monomero.
Questa reazione produce, in un certo tempo, un indurimento irreversibile della miscela stessa, che risultando anche infusibile, si può qualificare come prodotto termoindurente.

La reticolazione potrebbe partire spontaneamente, sotto l’azione di calore o della luce solare, riducendo drasticamente il tempo di vita della resina allo stato liquido, stato che è invece assolutamente necessario mantenere per il periodo necessario ad una buona impregnazione del rinforzo.

Per bloccare sul nascere questa reazione spontanea si aggiungono degli inibitori, che sono in grado di ritardare la reticolazione fino al momento dello stampaggio vero e proprio; l’aggiunta di uno 0,1% in peso è sufficiente per garantire un tempo di vita di circa sei mesi alla resina liquida.

La fase di stampaggio (in contemporanea con l’impregnazione del rinforzo) inizia con l’aggiunta di un catalizzatore (normalmente un perossido organico) che decomponendosi crea dei radicali liberi che iniziano a distruggere l’inibitore per poi reagire con le parti insature del prepolimero e del monomero, avviando la reazione esotermica di reticolazione vera e propria che sarà completata all’ 85-90 % in corrispondenza di un forte aumento della viscosità, la quale blocca gradualmente la mobilità dei gruppi insaturi, e definisce il cosiddetto gel-time.
Il restante 10 – 15 % di reticolazione potrà avvenire lentamente nel tempo a temperatura ambiente, o molto più rapidamente a seguito di un post-trattamento termico.

Agendo sulla quantità di catalizzatore (di solito 1-3% in peso) e sulla temperatura, si può prefissare il tempo di utilizzo della resina liquida (gel-time) al fine di poter completare l’impregnazione del rinforzo.
Nello stampaggio a freddo entrano in gioco anche piccole quantità (0,1 –0,5 % in peso) di acceleranti che hanno la funzione di aumentare la velocità di decomposizione del catalizzatore in radicali liberi.
Nello stampaggio a caldo questa funzione é invece già sufficientemente svolta dalla temperatura.

Le considerazioni generali fin qui esposte valgono per una vasta gamma di prodotti e combinazioni che permettono ai formulatori di esaltare o meno certe caratteristiche.

Qui di seguito sono riassunti i principali prodotti utilizzati nella produzione e nell’impiego delle resine poliestere insature.

Diacidi insaturi anidride maleica – acido fumarico
Acidi Saturi anidride ortoftalica – acido isoftalico – acido HET – acido bromoftalico e cloroftalico
Glicoli tilenglicol – propilenglicol – bisfenolo A – neopentilglicol
Monomeri stirolo –diallilftalato –metilmetacrilato – viniltoluene – diciclopentadiene (dcpd)
Inibitori   (0,05 -0,1% in peso) idrochinone – benzochinone – dibutilparacresolo
Acceleranti ( 0,1-0,5% in peso) soluzioni di Sali di cobalto – dimetilanilina -dietilanilina
Catalizzatori (1 -3% in peso) perossido di metiletilchetone – p. di benzoile – p. di cicloesanone – p. di metilisobutilchetone.

Una resina poliestere insatura viene valutata in base ad alcune caratteristiche, tra cui le più importanti sono il contenuto percentuale di monomero – il colore – la viscosità – l’indice di acidità – il gel-time – la temperatura di picco – il tempo al picco – l’indice di tissotropia