Materiali termoplastici per l’automotive

Perché i polimeri termoplastici hanno successo in un settore come quello dell’automotive?

Nel settore industriale, ogni comparto ha esigenze diverse e specifiche per quanto riguarda i materiali impiegati.
Il settore del trasporto delle merci e della loro movimentazione, così come quello del trasporto delle persone non fa eccezione e al suo interno il ramo dell’automotive ha necessità precise.

Il primo elemento che il settore richiede ai materiali è la capacità di combinare insieme prestazioni meccaniche specifiche e resistenza all’invecchiamento. In questo, i materiali termoplastici rispondono in maniera estremamente performante, aggiungendo ad una qualità non indifferente, la ridotta spesa economica, soprattutto in paragone ad altri materiali.

Nello specifico, gli elastomeri termoplastici, noti anche come gomme termoplastiche o TPE, trovano un impiego sempre maggiore nell’industria dei trasporti e in quella automobilistica proprio perché, in aggiunta alle caratteristiche necessarie all’utilizzo, si dimostrano decisamente più vantaggiosi dal punto di vista economico rispetto alle gomme tradizionali.

I polimeri termoplastici si caratterizzano per la capacità di divenire malleabili se riscaldati, il che ne consente la lavorazione, per poi tornare allo stato solido una volta raffreddati. Ciò è possibile perché a livello molecolare questi polimeri sono formati da catene lineari poco ramificate, diversamente da quanto accade per i polimeri termoindurenti.

Le materie plastiche per l’automotive necessitano proprietà specifiche a seconda della finalità con la quale verranno impiegate. Se tutti i componenti, quelli destinati agli interni come quelli per il vano motore o per gli esterni, beneficiano per esempio di una riduzione complessiva del peso, è evidente invece che una proprietà come la resistenza al calore debba essere diversa.

Ancora, se per gli esterni è più importante avere una buona resistenza agli urti e agli agenti atmosferici, per le applicazioni destinate al vano motore è fondamentale disporre sì di un’ottima resistenza al calore, ma anche all’idrolisi e alle sostanze chimiche.
Insomma se è vero che il comparto dell’automotive è estremamente specifico ed esigente nelle performance che richiede ai materiali, possiamo dire che i polimeri termoplastici si dimostrino candidati capaci di offrire prestazioni di ottimo livello, economici e rapidi da produrre.

Le materie termoplastiche impiegate nell’automotive

Gli elastomeri sono tra i materiali più ricercati nel settore dal momento che presentano caratteristiche uniche. Rispetto ai normali reticolati che non possono essere riciclati, gli elastomeri termoplastici presentano una catena polimerica che consente la reticolazione reversibile e quindi la possibilità di essere lavorati senza perdere le proprietà elastiche che li contraddistinguono.

I polimeri termoplastici adatti allo stampaggio che il comparto automotive predilige, però, non si limitano certamente agli elastomeri, anche perché non in tutte le circostanze sono richiesti le medesime performance, neanche in termini di rendimento.

L’elenco dei materiali più frequentemente usati comprende:

• elastomeri termoplastici vulcanizzati o TPV,
• elastomeri termoplastici stirenici o TPS,
• elastomeri termoplastici olefinici o TPO,
• elastomeri termoplastici etere – estere o TPC,
• elastomeri termoplastici in poliammide TPA,
• copolimeri olefinici a blocchi o OBC,
• poliuretani termoplastici o TPU.

Il fatto che le possibilità in termini di polimeri termoplastici siano così ampie è dovuto alla varietà dei profili di ciascuno di questi materiali.

Se tra le proprietà più richieste c’è indubbiamente il fatto di avere una buona resistenza all’invecchiamento, va detto che il diverso comportamento di fronte all’esposizione ad agenti chimici, al calore, all’acqua o agli agenti atmosferici determina la preferenza dell’uno o dell’altro.

E i polimeri termoindurenti? Per le caratteristiche strutturali che li contraddistinguono, questa tipologia di materiali non viene largamente utilizzata nel settore automotive, né in altri comparti analoghi. Queste materie plastiche trovano impiego più frequentemente nel settore industriale come materiali da stampaggio, per esempio nella produzione di adesivi, smalti e vernici.

In virtù delle loro proprietà, i polimeri termoindurenti sono impiegati come isolanti sia nella produzione di componenti per il settore aeronautico o elettrotecnico ma anche per la realizzazione di prodotti finiti.

Materiali termoplastici e stampaggio: la scelta dipende anche dall’uso

Per orientarsi nella scelta dei materiali termoplastici a disposizione e dello stampaggio e lavorazione più idoneo in base alla progettazione richiesta è necessario fare riferimento ad un partner che abbia comprovata esperienza e know how di settore.

I consulenti Setecs hanno le competenze necessarie per individuare i materiali più adatti per ciascuna realizzazione in maniera da gestire ogni progetto avendo cura di ottimizzarne gli aspetti più delicati riducendo al minimo le criticità.

Una conoscenza approfondita delle materie plastiche ma anche delle tecniche di lavorazione permette di fare la scelta più indicata, in tutti i settori, tanto più in uno esigente come quello dell’automotive.

Nella lavorazione un aspetto che merita sempre di essere considerato è il rapporto tra qualità e prezzo dei materiali e delle lavorazioni. Occorre l’intervento di specialisti esperti e preparati per fare le giuste valutazioni in questo senso dal momento che in definitiva la performance del materiale deve soddisfare requisiti particolarmente stringenti ed esigenti.

Le principali applicazioni dei termoplastici nell’automotive

Il comparto automotive è indubbiamente molto articolato e i materiali termoplastici hanno come detto in precedenza diversi ambiti di utilizzo.

Volendoli enumerare per macroaree, si può dire che questi polimeri siano utilizzati nel settore principalmente in queste tre tipologie di applicazioni:

• componentistica,
• elementi sottocofano,
• parti interne ed esterne all’abitacolo.

Le applicazioni a livello di componenti elettrici ed elettronici in cui il settore automotive ricorre alle materie termoplastiche vanno dai connettori, alle custodie, ai cavi isolanti, per esempio.
All’interno del motore e nei sistemi di trasmissione vengono realizzati in queste materie plastiche collettori d’aria, alloggiamenti per i sensori o tubi.

Dei componenti interni ai veicoli, normalmente i pannelli del cruscotto e i rivestimenti delle porte oltre ad alcuni elementi dei sedili o delle cinture, sono tra le applicazioni più diffuse. All’esterno, gusci come quelli per gli specchietti, paraurti o altre parti aerodinamiche e modanature sono tra gli elementi di preferenza lavorati e prodotti in questi materiali.
Anche in questo caso, se le esigenze estetiche non sono identiche per tutti, va detto che le prestazioni sono garantite a prescindere dall’uso e dalla destinazione finale dell’applicazione.

Le comuni proprietà di leggerezza, resistenza e versatilità delle termoplastiche in generale rendono questi materiali particolarmente adatti ad essere impiegati in un settore che punta complessivamente alla riduzione delle emissioni senza compromettere la sicurezza dei mezzi.
Il peso ridotto senza che vengano meno le proprietà di resistenza di un materiale è un vantaggio nel momento in cui l’utilizzo di una vettura ha un impatto minore sull’ambiente in termini di consumi.

Il settore automotive guarda con sempre maggiore interesse verso i polimeri termoplastici anche per le loro proprietà isolanti, che nella transizione verso i motori elettrici si rivelano di primo piano.