Le materie plastiche ingegneristiche si riferiscono principalmente ai termoplastici utilizzabili come materiali strutturali. Queste materie presentano eccellenti proprietà complessive, elevata rigidità, basso creep, elevata resistenza meccanica, buona resistenza al calore e buon isolamento elettrico. Possono essere utilizzate a lungo in ambienti chimici e fisici aggressivi e possono sostituire i metalli come materiali strutturali in ingegneria. Le materie plastiche ingegneristiche si dividono in materie plastiche ingegneristiche generali e materie plastiche ingegneristiche speciali. Le principali varietà delle prime sono poliammide (PA), policarbonato (PC), poliossimetilene (POM), etere di polifenilene (PPO) e poliestere (PBT). Le seconde si riferiscono generalmente a materie plastiche ingegneristiche con resistenza al calore superiore a 150 °C, le cui principali varietà sono solfuro di polifenilene (PPS), polimero ad alto peso molecolare a cristalli liquidi (LCP), polisulfone (PSF), poliimmide (PI), polietereterchetone (PEEK), poliarilato (PAR), ecc.
Non esiste una netta linea di demarcazione tra tecnopolimeri e tecnopolimeri per uso generale. Ad esempio, il copolimero acrilonitrile-butadiene-stirene (ABS) si colloca a metà strada tra le due categorie. Le sue versioni più avanzate possono essere utilizzate come materiali strutturali in ambito ingegneristico. Il grado più comune è un tecnopolimero per uso generale (all'estero, in generale, l'ABS è classificato come tecnopolimero per uso generale). Un altro esempio è il polipropilene (PP), un tipico tecnopolimero per uso generale, ma grazie al rinforzo con fibra di vetro e ad altre miscele, la sua resistenza meccanica e termica sono notevolmente migliorate, consentendone l'impiego come materiale strutturale in numerosi settori ingegneristici. Analogamente, il polietilene è un tecnopolimero per uso generale, ma il polietilene ad altissimo peso molecolare, con un peso molecolare superiore a 1 milione, grazie alle sue eccellenti proprietà meccaniche e all'elevata temperatura di distorsione termica, trova ampio impiego come tecnopolimero in macchinari, trasporti, apparecchiature chimiche, ecc.
Per migliorare la resistenza, la tenacità, la resistenza alla fiamma e altre proprietà delle materie plastiche, è solitamente necessario migliorare alcuni aspetti delle prestazioni del substrato di resina sintetica attraverso tecniche di miscelazione come il rinforzo, il riempimento e l'aggiunta di altre resine alla base delle resine sintetiche. Le proprietà elettriche, magnetiche, di luce, di calore, di resistenza all'invecchiamento, di resistenza alla fiamma, le proprietà meccaniche e altri aspetti devono soddisfare i requisiti per l'uso in condizioni speciali. Gli additivi per la miscelazione possono essere ritardanti di fiamma, indurenti, stabilizzanti, ecc., oppure altre materie plastiche o fibre di rinforzo, ecc.; il substrato può essere costituito da cinque materie plastiche comuni, cinque materie plastiche tecniche comuni o materie plastiche tecniche speciali.
Esistono molti tipi di plastica e sono ampiamente utilizzati. Circa il 90% delle materie prime di resina comunemente utilizzate sono polietilene (PE), polipropilene (PP), cloruro di polivinile (PVC), polistirene (PS) e resina ABS. Tuttavia, ogni plastica ha i suoi limiti.
Negli ultimi decenni, ci si è dedicati allo sviluppo di nuovi materiali polimerici. Tra le migliaia di materiali polimerici di nuova concezione, solo pochi trovano applicazione su larga scala. Pertanto, non possiamo sperare di svilupparne di nuovi per migliorarne le prestazioni. Tuttavia, è diventata una scelta naturale lavorare le materie plastiche mediante riempitivi, miscelazioni e metodi di rinforzo per migliorarne la resistenza alla fiamma, la resistenza meccanica e la resistenza agli urti.
Le plastiche comuni presentano svantaggi quali infiammabilità, invecchiamento, scarse proprietà meccaniche e bassa temperatura di esercizio nell'uso industriale e nel consumo quotidiano. Attraverso la modifica, le plastiche comuni possono ottenere un miglioramento delle prestazioni, un aumento delle funzionalità e una riduzione dei costi. Il processo di modifica della plastica è costituito dalla resina primaria, alla quale vengono aggiunti additivi o altre resine che ne migliorano le prestazioni in uno o più aspetti quali meccanica, reologia, combustibilità, elettricità, calore, luce e magnetismo, mediante l'utilizzo di materiali ausiliari, come ad esempio agenti tensioattivi, rinforzi, miscelazione, lega e altri mezzi tecnici per ottenere materiali dall'aspetto uniforme.
Cinque materie plastiche di uso generale come materiali di base: polietilene (PE), polipropilene (PP) e cloruro di polivinile.
Cinque materie plastiche ingegneristiche di uso generale: policarbonato (PC), poliammide (PA, nota anche come nylon), poliestere (PET/PBT), polifenilene etere (PPO), poliossimetilene (POM)
Materie plastiche speciali per ingegneria: solfuro di polifenilene (PPS), polimero a cristalli liquidi (LCP), polisulfone (PSF), poliimmide (PI), poliarileterchetone (PEEK), poliarilato (PAR), ecc.
Per quanto riguarda le applicazioni a valle, le plastiche modificate sono utilizzate principalmente in settori quali gli elettrodomestici, le automobili e gli apparecchi elettronici.
Dall'inizio del XXI secolo, con lo sviluppo della macroeconomia del mio Paese, il mercato delle materie plastiche modificate si è ulteriormente ampliato. Il consumo apparente di materie plastiche modificate nel mio Paese è continuato ad aumentare, passando da 720.000 tonnellate all'inizio del 2000 a 7,89 milioni di tonnellate nel 2013. Il tasso di crescita composto è pari al 18,6%, e i settori degli elettrodomestici e dell'automotive rappresentano una quota relativamente elevata delle applicazioni a valle.
Nell'agosto del 2009, il Paese ha lanciato le politiche di "trasferimento degli elettrodomestici nelle zone rurali" e di "sostituzione del vecchio con il nuovo" nelle aree urbane. Il mercato degli elettrodomestici, come condizionatori e frigoriferi, si è rapidamente ripreso, alimentando la rapida crescita della domanda di plastiche modificate per questo settore. Dopo la rapida crescita del trasferimento degli elettrodomestici nelle zone rurali, il tasso di crescita dell'industria nazionale degli elettrodomestici ha subito un rallentamento, e di conseguenza anche la domanda di plastiche modificate. La crescita del settore automobilistico è diventata la ragione principale dell'aumento del consumo di plastiche modificate.
Attualmente, la Cina è diventata un grande paese nella produzione e nel consumo di elettrodomestici, e rappresenta il centro di produzione mondiale di questi apparecchi. La maggior parte delle materie plastiche utilizzate nella produzione di elettrodomestici è costituita da termoplastici, che rappresentano circa il 90%. Quasi tutte le materie plastiche utilizzate negli elettrodomestici necessitano di essere modificate. Attualmente, la percentuale di plastica nei principali elettrodomestici in Cina è la seguente: 60% per gli aspirapolvere, 38% per i frigoriferi, 34% per le lavatrici, 23% per i televisori e 10% per i condizionatori d'aria.
Il programma di distribuzione degli elettrodomestici nelle zone rurali è iniziato nel dicembre 2007 e la prima fase pilota, che ha coinvolto province e città, si è conclusa alla fine di novembre 2011. Successivamente, il programma è stato esteso ad altre province e città nei due anni successivi. Dal punto di vista del tasso di crescita della produzione di quattro tipologie di elettrodomestici (condizionatori, televisori a colori, lavatrici e frigoriferi), si osserva un'elevata crescita durante il periodo di distribuzione. Si prevede che il settore degli elettrodomestici manterrà un tasso di crescita compreso tra il 4% e l'8%. Lo sviluppo stabile del settore garantisce una domanda di mercato costante per la produzione di elettrodomestici in plastica.
Oltre al settore degli elettrodomestici, l'industria automobilistica rappresenta un importante campo di applicazione per le plastiche modificate. Le plastiche modificate sono utilizzate nell'industria automobilistica da quasi 60 anni. Il loro impiego nelle automobili consente di ridurre il peso, essere ecocompatibili, sicure, esteticamente gradevoli e confortevoli. Oltre al risparmio energetico e alla durata, 1 kg di plastica può sostituire 2-3 kg di acciaio e altri materiali, riducendo significativamente il peso della carrozzeria. Studi hanno dimostrato che una riduzione del 10% del peso di un'auto può ridurre il consumo di carburante del 6-8%, con una conseguente diminuzione del consumo energetico e delle emissioni di scarico. In un contesto di normative sempre più stringenti in materia di consumo energetico ed emissioni, con il progresso tecnologico, l'applicazione delle plastiche modificate nel settore automobilistico si è gradualmente evoluta, passando dai materiali per gli interni alle parti esterne e ai componenti periferici del motore. Nei paesi sviluppati, l'utilizzo di plastiche modificate nelle automobili, inizialmente scettico, è cresciuto fino a raggiungere i 105 kg per veicolo nel 2000 e oltre 150 kg nel 2010.
Nel mio Paese, il consumo di plastiche modificate per l'industria automobilistica è cresciuto rapidamente. Attualmente, il consumo medio di plastiche modificate per veicolo è di 110-120 kg, un valore ben inferiore ai 150-160 kg/veicolo dei Paesi sviluppati. Con la crescente consapevolezza ambientale dei consumatori e l'inasprimento delle normative sulle emissioni, la tendenza verso auto leggere si fa sempre più evidente e l'utilizzo di plastiche modificate per le automobili continuerà ad aumentare. Inoltre, negli ultimi dieci anni, le vendite di automobili nel mio Paese hanno registrato una rapida crescita, diventando il più grande mercato automobilistico al mondo nel 2009. Sebbene la crescita delle vendite di automobili abbia subito un graduale rallentamento negli anni successivi, si prevede che manterrà una crescita costante in futuro. Con l'aumento del consumo di plastiche modificate per i veicoli e la crescita delle vendite di automobili, il consumo di plastiche modificate per i veicoli nel mio Paese continuerà a crescere rapidamente. Ipotizzando che ogni automobile utilizzi 150 kg di plastica e considerando che la produzione annua di automobili in Cina supera i 20 milioni di unità, il mercato potenziale è di 3 milioni di tonnellate.
Allo stesso tempo, poiché le automobili sono beni di consumo durevoli, durante il loro ciclo di vita si registrerà una certa domanda di sostituzione per le automobili esistenti. Si stima che il consumo di plastica nel mercato della manutenzione rappresenterà circa il 10% del consumo di plastica nelle auto nuove, e che lo spazio di mercato effettivo sia maggiore.
Nel settore delle materie plastiche modificate operano numerosi attori, che si dividono principalmente in due categorie: le multinazionali del settore chimico e le aziende locali. I produttori internazionali vantano tecnologie all'avanguardia e prodotti dalle prestazioni eccellenti. Tuttavia, la varietà dei prodotti è limitata e la velocità di risposta al mercato è lenta. Di conseguenza, la loro quota di mercato nel settore automobilistico non è elevata. Le aziende locali di materie plastiche modificate sono eterogenee, per lo più piccole e medie imprese con una capacità produttiva inferiore a 3.000 tonnellate. L'industria automobilistica, infatti, impone elevati requisiti di stabilità qualitativa. Per le piccole e medie imprese è difficile garantire la stabilità della qualità dei prodotti, e di conseguenza è complicato ottenere la certificazione da parte delle case automobilistiche. Una volta ottenuta la certificazione e dopo essere entrate nella catena di fornitura, le grandi aziende produttrici di materie plastiche modificate diventano solitamente partner a lungo termine, e il loro potere contrattuale aumenta gradualmente.
Data di pubblicazione: 30 novembre 2020