Resina epossidica: caratteristiche, applicazioni, mercato

Le resine epossidiche sono polimeri termoindurenti ottenuti per reazione a freddo; sono costituite da un componente A (resina base) e un componente B (termoindurente), che, miscelati opportunamente a seconda dell’uso, solidificano dando luogo ad uno strato vetrificato lucido. La sintesi delle resine epossidiche si realizza in due fasi: la formazione del monomero e la successiva polimerizzazione. Nel processo di polimerizzazione, differente da quello delle altre resine, si introduce un induritore. I componenti più comunemente utilizzati sono epicloridrina (cloro propilenossido) e diossidifenilpropano (bisfenolo A); facendo reagire tra loro queste due sostanze in condizioni standard si ottengono degli oligomeri, ciascuno dei quali contenente un anello epossidico. La reticolazione avviene in presenza di ammine per reazione con anelli epossidici. La formula finale contiene il gruppo CH-O-CH₂.

Le caratteristiche delle resine epossidiche

Le proprietà delle resine epossidiche variano alquanto in funzione delle diverse additivazioni e formulazioni: in linea di massima però si possono così definire le loro caratteristiche più salienti:

• eccezionale potere di adesione su supporti differenti tra loro; si usano anche sui metalli;
• ottima resistenza ad agenti chimici e atmosferici;
• elevate proprietà dielettriche;
• elevata resistenza meccanica;
• eccellente stabilità dimensionale con minimo ritiro in fase di indurimento;
• resistenza all’invecchiamento;
• resistenza all’umidità;
• resistenza al calore;
• ottime proprietà filmogene, che le rendono il materiale ideale per la produzione di vernici.

Lavorazione delle resine epossidiche

In commercio le resine epossidiche si presentano sotto forma di liquidi viscosi, oppure allo stato solido, come scaglie o polveri.

Se utilizzate per usi plastici si prestano ad essere lavorate mediante colata o impregnazione:

• colata: la resina allo stato fisico di liquido, generalmente additivata con opportuni riempitivi, viene colata negli stampi, all’interno dei quali poi indurisce;
• impregnazione: le resine allo stato liquido o solido sono usate per ottenere plastici rinforzati e stratificati con le stesse tecniche delle resine poliestere insature; il substrato viene “impregnato” con la resina.

Le applicazioni della resina epossidica

Pur essendo le resine epossidiche un mercato “di nicchia” all’interno del vasto mercato dei polimeri, tali resine hanno numerose applicazioni:

• industria delle vernici (applicazioni protettive): le resine epossidiche sono particolarmente apprezzate come base di rivestimenti protettivi in considerazione della loro elevata resistenza meccanica, durabilità e tenacia, velocità di essiccazione, elevata adesività al substrato, resistenza all’abrasione, buone proprietà di curing. L’industria dei rivestimenti protettivi rappresenta circa il 40% delle applicazioni totali delle resine epossidiche (vedi tabella 3). Data la sua consistenza è questo il settore che maggiormente determina l’andamento del mercato globale delle resine epossidiche. Il mercato delle vernici, a sua volta, è strettamente dipendente dal settore automobilistico, che, a sua volta, è strettamente relazionato con la congiuntura economica, essendo un settore tipicamente ciclico. Oltre che nel settore automobilistico le resine epossidiche trovano impiago come rivestimenti protettivi in numerose altre industrie (chimica, petrolchimica, alimentare, cartaria, delle distillerie, ecc) nei rivestimenti di vasche, condotte d’acqua, rivestimenti di tondi per cemento armato di rinforzo, serbatoi vari, canali di drenaggio di liquidi corrosivi, oltre che per il rivestimento di mobili in materiale metallico, sedie e tavolini da giardino, macchine e apparecchiature di vario tipo (es. lavatrici ed altri elettrodomestici), nonché manti stradali, pavimentazioni anti-scivolo o sottoposte a particolare usura, gallerie, ponti, condotte forzate, rivestimenti di esterni di edifici, segnaletica stradale. Se utilizzate nelle vernici le resine epossidiche vengono applicate al substrato da verniciare mediante spruzzo a caldo oppure per via elettrostatica;
• industria degli adesivi e sigillanti: possono essere usate come adesivo epossidico, che può essere liquido, in pasta o solido, applicato a caldo oppure a freddo. Come adesivo, le resine epossidiche si suddividono in:
• adesivi strutturali bi-componenti, caratterizzati da elevata resistenza meccanica e praticità d’uso. Sono particolarmente adatti per l’incollaggio di metalli, plastiche, fibra di carbonio, materiali compositi, marmi e pietre, vetro;
• adesivi strutturali monocomponenti, usati in commercio come adesivi particolarmente tenaci;
• adesivi epossidici ibridi a 2 componenti, indicati per sigillature e incollaggi flessibili; offrono un’ottima adesione su materiali plastici, quali poliimmidi (PI), poliammidi (PA), policarbonato (PC), ABS, polimetilmetacrilato (PMMA);
• industria elettrica ed elettronica: le resine epossidiche trovano impiego in questo settore grazie alla loro resistenza meccanica e alle loro proprietà dielettriche; inoltre le apparecchiature elettriche realizzate con resine epossidiche resistono anche ad altissime tensioni. Le resine epossidiche si usano per la produzione di statori, trasformatori, condensatori, interruttori, parti di motori elettrici, collettori ad anello, isolatori, terminali di cavi e cavetti, tubi elettronici, amplificatori, circuiti elettrici stampati, altri particolari per industria elettrica ed elettronica che richiedano massima stabilità e precisione dimensionale o siano sottoposte ad elevate sollecitazioni elettriche, termiche o meccaniche, componenti di satelliti ,e perfino in alcuni componenti di apparecchiature atomiche;
• fabbricazione di turbine eoliche: le pale usate nella produzione di energia eolica sono sottoposte a notevoli stress ambientali e strutturali; possono essere realizzate in alluminio, ma più frequentemente si fa uso di materiale composito costituito da resine
• epossidiche rinforzate con fibra di vetro. Le resine epossidiche migliorano il rapporto carico di rottura/peso della struttura della turbina, consentendo la realizzazione di pale più lunghe altrimenti impossibili da produrre. Le resine epossidiche risultano essere un grande alleato nella promozione del settore dell’energia eolica;
• altri impieghi come compositi rinforzati: resine epossidiche rinforzate con fibra di vetro trovano impiego nella produzione di componenti per industria aerospaziale; altri impieghi importanti sono nella produzione di scafi di imbarcazioni, serbatoi, stampi per materie plastiche, ecc;
• altri vari: sviluppo di protesi odontotecniche grazie alla elevata elasticità di queste resine, componenti per industria aerospaziale, altre applicazioni “di nicchia” che richiedano formulazioni a base di resine epossidiche.

Il mercato delle resine epossidiche

Il consumo mondiale di resine epossidiche nel 2020 è stato di 3,6 milioni di tonnellate, per un valore di circa 8,04 miliardi di dollari, con un tasso di crescita del 5,8% medio annuo nell’arco dell’ultimo decennio, e un rallentamento negli ultimi 2 – 3 anni, in relazione alla sfavorevole congiuntura economica internazionale.