Analisi dei materiali In che modo i granuli detergenti modificano la resistenza agli urti a basse temperature del TPO

Un'aggiunta involontaria di granuli detergenti durante il cambio di colore può compromettere in modo significativo le proprietà meccaniche dei componenti in TPO. Un’analisi dei materiali mostra come la variazione della composizione polimerica influisca sulla resistenza agli urti a basse temperature e come la calorimetria differenziale dinamica (DSC) ne metta in luce la causa.

In un componente in TPO è stata riscontrata una ridotta resistenza agli urti a basse temperature. Le analisi DSC hanno evidenziato uno spostamento nella composizione del polimero verso una maggiore percentuale di polipropilene cristallino e una minore percentuale di polietilene. La causa era da ricercarsi in un'aggiunta accidentale di granuli di pulizia durante un cambio di colore. La composizione modificata comporta un comportamento del materiale più fragile.

Situazione iniziale

Il componente esaminato è stato realizzato con un composto TPO a base di polipropilene (PP) con EPDM e polietilene (PE) come modificatore di resistenza agli urti. La produzione è avvenuta alternando i colori nero e bianco; per il cambio di colore è stato utilizzato un granulato di pulizia. Una riduzione della resistenza agli urti a basse temperature si è verificata esclusivamente nei componenti bianchi dopo il cambio di materiale.

Risultati analitici

L'analisi mediante DSC consente di determinare le temperature di fusione e i gradi di cristallinità delle fasi parzialmente cristalline PP e PE. La fase amorfa dell'EPDM non è rilevabile termicamente e non è stata presa in considerazione.

I risultati delle misurazioni mostrano un aumento significativo dell’entalpia di fusione nella frazione di PP e una riduzione dell’entalpia di fusione nella frazione di PE. Ciò indica una maggiore percentuale di polipropilene cristallino a fronte di una percentuale ridotta di polietilene. Un confronto tra le curve DSC del campione di riferimento e del campione difettoso (vedi grafico) evidenzia questo spostamento: mentre il picco del PP nel campione difettoso presenta valori di entalpia nettamente più elevati (64 J/g contro 48 J/g), la percentuale di PE risulta visibilmente ridotta (0,2 J/g contro 0,8 J/g).

Il polietilene contribuisce in modo determinante alla resistenza agli urti dei sistemi TPO, in particolare a basse temperature. Una riduzione di questa percentuale comporta immediatamente un minor assorbimento di energia. Allo stesso tempo, una maggiore percentuale di polipropilene cristallino determina una maggiore rigidità e favorisce la rottura per fragilità. La combinazione di questi effetti spiega le variazioni osservate nel comportamento meccanico.

Causa ed effetto

Come causa è stata individuata un'aggiunta involontaria del granulato detergente utilizzato durante il cambio di colore. Questo era costituito da polipropilene puro e non contribuisce alla modifica della resistenza agli urti. Ciò ha comportato una variazione misurabile della composizione e, di conseguenza, la perdita di proprietà osservata.

Nella pratica, risulta necessario separare accuratamente i materiali in caso di cambio di colore e sciacquare completamente l’impianto. Inoltre, occorre tenere in debita considerazione la base polimerica dei granuli detergenti utilizzati. In questo contesto, la DSC si rivela un metodo efficiente per l’identificazione rapida delle variazioni di composizione nei sistemi poliolefinici semicristallini.