Meno peso, più muscoli

3M
industria
e trasporti news
Meno peso
Specialty Trim Parts (STP),
un nuovo prodotto 3M
ideato per realizzare particolari personalizzati nelle
decorazioni e in preformati
su disegno.
Nel mondo automobilistico
e delle due ruote il prodotto
ha subito trovato applicazione, riscuotendo un vasto
consenso per le sue possibilità applicative con effetti
estetici importanti, non ultimi gli inserti per le modanature laterali della nuova Fiat
500.
Nel settore aeronautico,
l’STP vede un’applicazione
decisamente funzionale,
che vuole anche comunicare quanto sia importante
l’attenzione ai particolari, da
parte del fabbricante, nelle
fasi di assemblaggio e messa a punto del velivolo.
Con l’STP, infatti, è stato
possibile realizzare un’innovativa protezione dei
trasparenti anteriori applicabile ai modelli dell’AW109
e AW139 della AgustaWestland. Si tratta di un
preformato trasparente di
protezione che viene applicato sui cristalli della cabina
dell’elicottero per assicurare
una protezione efficace dei
trasparenti del velivolo da
urti accidentali di attrezzi
pesanti ed appuntiti e, a
differenza di altri tipi di protezione, un buon passaggio
della luce all’interno dell’abitacolo.
Questo sistema di protezione è dotato di un dispositivo di fissaggio/rimozione
rapido, che consente agli
operatori di portare in volo
il velivolo senza perdite di
tempo e, una volta rimessato, di riprendere le operazioni di messa a punto con il
riposizionamento immediato
della protezione in STP.
Per ulteriori informazioni scrivere a [email protected]
Con l’STP si preserva nel
migliore dei modi l’integrità dei trasparenti, a tutto
vantaggio dei processi di
lavorazione, dimostrando
nel contempo al cliente la
massima attenzione nella
cura dei particolari.
più muscoli
Le microsfere di vetro 3M, che trovano
applicazione in numerosi comparti industriali, ora vengono proposte anche
nel settore dei materiali termoplastici: la
forma sferica permette lo scorrimento in
polimero liquido di gran lunga migliore
rispetto a quello delle tradizionali cariche minerali.
Le applicazioni delle microsfere iM30K
La diversità delle applicazioni nelle quali le microsfere possono essere utilizzate è estremamente ampia. La messa a
punto del nuovo prodotto iM30K rappresenta una svolta
nel settore dei materiali termoplastici, dove fino a ieri la
vasta gamma di microsfere 3M non permetteva di offrire
soluzioni tecniche adeguate.
La peculiarità che accomuna questa gamma di prodotti 3M
è la sfericità. Questa forma fisica permette di scorrere in
un polimero liquido meglio rispetto alle tradizionali cariche
minerali, con il risultato di un miglioramento della reologia
(viscosità, melt flow index, ecc.).
Sia che si tratti di un vetro cavo (glass bubble) o di ceramica leggera (Zeelan) le caratteristiche comuni sono: riduzione dei ritiri, aumento della fluidità e scorrevolezza, basso
assorbimento di olio, ridotto VOC, alto contenuto di solido.
Vi sono poi le peculiarità specifiche dei due prodotti 3M.
Per le glass bubble: la riduzione del peso, il miglioramento
Il settore auto è uno di quelli in cui
trovano maggiore applicazione le
microsfere iM30K
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I risultati dei test
I risultati dei test effettuati presso i laboratori 3M
dimostrano:
• nelle applicazioni per compound di PP & PA 66
miglioramenti molto rilevanti rispetto alle precedenti cariche, ad esempio S60HS;
• con il 20% in volume con iM30K in PP (14% in peso)
il valore dell’Izod test è di 30 ft-lb/in, con un decremento
del 53% rispetto all’S60HS;
• con il 20% nel nylon 66 il test di allungamento raggiunge
un valore di 2,66% con un incremento del 66% rispetto
all’S60HS;
• la resistenza a trazione nel nylon 66 caricato al 20%
aumenta del 22% rispetto all’S60HS raggiungendo il valore di 64,4 MPa (9338 psi);
• nel PP caricato al 20% il valore di resistenza alla trazione
arriva a 29,2 MPa;
• la resistenza alla trazione nella PA caricata al 20%
è di 64,4 MPa.
Un ulteriore miglioramento delle caratteristiche meccaniche
è ottenibile mediante un trattamento delle microsfere con
silani. Permette una migliore adesione tra il substrato inorganico delle microsfere e il polimero organico. Evita inoltre
il verificarsi di uno dei fattori che maggiormente riducono
l’adesione, ossia la migrazione di acqua sulla superficie
idrofobica delle microsfere, che riduce il legame. Il trattamento con il silano migliora di circa il 40% il test Izod e il
test di rottura.
L’introduzione di iM30K in un nylon 66 con fibra di vetro al
33% permette una riduzione di peso e dei ritiri. La riduzione
dei ritiri di circa lo 0,2% consente a sua volta una riduzione
Rapporto tra densità e resistenza alla compressione delle microsfere
Queste foto al microscopio mostrano la sfericità e l’integrità delle microsfere
dell’isolamento termico, della lavorabilità e della reologia.
Le Zeelan incrementano la durezza superficiale, aumentano
la resistenza all’abrasione e alla corrosione, migliorano la
resistenza alla temperatura.
rispetto alle precedenti cariche, offre un aumento delle
caratteristiche meccaniche quali resistenza all’impatto e
all’allungamento, resistenza al graffio, miglioramento della
finitura superficiale; permette minori temperature di stampaggio e minori pressioni di iniezione, migliorando la stabilità dimensionale del composito, in particolare con minor
ritiro e deformazione.
In sostanza permette un significativo risparmio economico,
valutato lungo tutto il processo produttivo.
I settori applicativi più interessanti sono quelli relativi ai
compound e allo stampaggio a iniezione.
L’iM30K unisce molte di queste caratteristiche, riassumendole in un unico prodotto finora senza rivali sul mercato
internazionale: densità di 0,6 g/cm3, resistenza alla compressione di circa 30000 psi, con una granulometria media
di 17 micron.
Credo che mai come in questo caso lo slogan “meno peso
più muscoli” sia adatto a offrire un’immagine adeguata del
prodotto.
Questo additivo è un vetro di borosilicato di calce sodata,
insolubile in acqua, chimicamente stabile e inerte, che offre
un elevato rapporto fra la resistenza e il peso che sopravvive nella maggior parte dei compound e dei processi di
stampaggio.
Le microsfere 3M sono compatibili con i più comuni termoplastici, inclusi: polipropilene, nylon, ABS e altri. L’iM30K,
Per la realizzazione di compound con microsfere di vetro
3M, si raccomanda l’uso di un estrusore, bivitex o “kneader”, con l’introduzione delle cariche a valle della zona di
fusione del polimero per ridurre la resistenza al taglio.
Per lo stampaggio a iniezione, le microsfere di vetro 3M
possono essere utilizzate con tutti i polimeri termoplastici
TPO, TPU, TBT, PEEK, PFPS e nylon, migliorando la stabilità dimensionale con la riduzione dei ritiri.
delle deformazioni. La maggior riduzione di ritiro si è misurata con un 15% in peso di iM30K in un nylon 66 con 33%
di fibra vetro.
Sono già attive collaborazioni con alcuni centri ricerca per
avviare anche in Italia una serie di test che permettano una
rapida disponibilità dei benefici ottenuti con l’utilizzo delle
cariche.
Rispetto a processi con iniezione di azoto (N2) o anidride
carbonica (CO2) i risultati ottenuti con le microsfere 3M portano a una densità finale similare, cioè a un’analoga riduzione del peso del pezzo, ma a fronte di migliori caratteristiche
meccaniche.
Il laboratorio 3M ha verificato che, in un compound di poliammide 66 non caricato, il valore di resistenza alla trazione
è di 50 MPa; utilizzando l’iniezione di gas per raggiungere
la stessa riduzione di densità del 15%, il valore con iM30K
è del 60% superiore, così come risultano migliorate le altre
caratteristiche.
Comparando le due tecnologie in un compound di PA66
rinforzato con fibre di vetro al 66%, per ottenere una riduzione del 10% del pezzo finito, l’utilizzo di microsfere in
vetro 3M comporta migliori caratteristiche alla trazione, al
modulo elastico e all’urto.
Conclusioni
Per concludere, con questo nuovo prodotto si intende
sviluppare in Italia nuove applicazioni ed essere un
punto di riferimento per 3M nel mondo: i primi contatti
avuti con i clienti italiani ci confermano questa possibilità.
L’utilizzo delle microsfere iM30K potrà fornire agli utilizzatori finali una serie di nuovi prodotti con caratteristiche migliori.
Grazie alla loro elevata resistenza a compressione potranno eliminare i casi di rottura fino a oggi rilevati.
Sia i clienti finali che gli stampatori potranno ottenere
in molte applicazioni benefici importanti quali:
• una sostanziale riduzione del peso del componente
finale;
• un significativo miglioramento della stabilità
dimensionale in componenti a base poliammide con
minori deformazioni e ritiri;
• maggiore riduzione del coefficiente di conducibilità
termica, che tra l’altro si può tradurre nella minore
deformabilità del pezzo stampato quando esposto
al calore;
• minori costi di estrusione e stampaggio;
Effetto delle microsfere iM30K ad alta resistenza rispetto alla riduzione
del peso
Per ulteriori informazioni scrivere a [email protected]
• migliori caratteristiche meccaniche, in confronto ad
altre tecnologie per l’ottenimento della riduzione del
peso.