Plastica: PETG

Apr 19, 2024

Difficilmente potresti percorrere quasi tutti i corridoi di un moderno negozio di alimentari senza imbatterti in qualcosa di plastica. Dai barattoli di burro di arachidi alle bottiglie di soda, insieme ai vassoi che tengono saldamente in posizione i biscotti per evitare rotture o far passare un pasto direttamente dal congelatore al microonde, il cibo è spesso a stretto contatto con una plastica appositamente progettata per il consumo umano. lavoro: polietilene tereftalato o PET.

Per i produttori di oggetti non alimentari, anche il PET e, soprattutto, il suo derivato, il PETG, hanno proprietà eccellenti che li rendono la scelta superiore per il filamento di stampa 3D per alcune applicazioni. Ecco uno sguardo alla chimica delle resine poliestere e come solo un leggero cambiamento può trasformare una fibra sintetica in un filamento piuttosto utile per la stampa 3D.

Come molte materie plastiche con applicazioni pratiche, il PETG è un copolimero. L'omopolimero su cui è costruito è il PET, o polietilene tereftalato. Appartenente alla famiglia dei polimeri del poliestere, il PET fu brevettato per la prima volta nel 1941 da una coppia di chimici britannici, John Whinfield e James Dickson. Come molti altri, stavano cercando fibre sintetiche come il nylon, che aveva avuto un grande successo quando era stato introdotto da DuPont qualche anno prima.

Whinfield e Dickson hanno scoperto che si verifica una reazione di condensazione tra l'acido organico tereftalico, un composto originariamente isolato dalla trementina, e il diolo etilenico, che è il componente principale dell'antigelo per automobili. Hanno scoperto che i monomeri si collegavano insieme in lunghe catene, producendo una sostanza che poteva essere trasformata in fibre fini e trasformata in filato. Le leggi sulla segretezza in tempo di guerra mantennero nascosta la loro invenzione, soprannominata Terylene, fino al 1946.

Oggi il PET viene prodotto mediante altri processi. Il metodo DMT utilizza l'acido dimetiltereftalico, che è semplicemente acido tereftalico con due gruppi metilici attaccati. Quando il glicole etilenico viene fatto reagire con il DMT ad alte temperature e in condizioni basiche, avviene una reazione di transesterificazione, che collega le lunghe catene del DMT insieme a un piccolo frammento del glicole etilenico. Questa reazione genera metanolo, che deve essere rimosso affinché la reazione di polimerizzazione possa continuare.

Per quanto versatile sia il PET, non è privo di punti deboli. Sebbene sia molto adatto per la produzione di fibre sintetiche, non funziona bene in applicazioni in cui eccellono altri materiali termoplastici, come l'estrusione o lo stampaggio a iniezione. È qui che entra in gioco il PETG. La “G” sta per “modificato con glicole”, che è una nomenclatura un po' confusa. Molte fonti sembrano pensare che ciò significhi che il glicole viene aggiunto alla reazione di polimerizzazione, ma come abbiamo visto, il glicole etilenico fa già parte della reazione di polimerizzazione. La modifica del glicole si riferisce al fatto che parte del glicole etilenico nella catena in crescita viene sostituita con un altro monomero, risultando in un copolimero con proprietà diverse rispetto all'omopolimero.

Nel caso del PETG, il comonomero è un altro diolo, il cicloesano dimetanolo (CHDM). Questa molecola è molto più grande del glicole etilenico compatto, ma subisce la transesterificazione più o meno allo stesso modo della molecola più piccola. L'effetto dell'aggiunta di CHDM è che la distanza tra i residui di acido tereftalico aumenta, rendendo più difficile l'annidamento delle catene polimeriche vicine. Ciò si traduce in una plastica trasparente con una temperatura di fusione inferiore rispetto al PET che può essere modellata ed estrusa.

Queste proprietà rendono il PETG e altri copolimeri PET estremamente utili per i prodotti commerciali. Per i giocatori domestici, il PETG è una scelta comune per il filamento della stampa 3D e sostanzialmente combina le migliori proprietà dell'ABS e del PLA in un filamento con cui è facile lavorare. Ha una resistenza maggiore e una flessibilità migliore rispetto al PLA, inoltre il basso restringimento, l'ottima adesione dello strato e la tenace adesione al letto rendono meno probabile la deformazione o la delaminazione durante la stampa. Una caratteristica interessante rispetto sia al PLA che all'ABS è che il PETG non ha molto odore durante la stampa. Quindi, se sei stufo dei fumi che fanno puzzare il tuo negozio come un laboratorio di chimica organica, potrebbe valere la pena provare il PETG.