Il PET e il PETG sono entrambi poliesteri termoplastici, ma non sono materiali intercambiabili. Il PET è un’ampia famiglia di materiali che comprende prodotti per bottiglie, pellicole, fibre e applicazioni tecniche. Nel settore della lavorazione meccanica, con PET-P o PETP si intende solitamente il PET semicristallino per applicazioni tecniche. Il PETG, al contrario, è un copoliestere amorfo modificato noto per la sua trasparenza, resistenza e termoformabilità.
Per la lavorazione CNC, il PET-P viene solitamente scelto per la sua rigidità, resistenza all’usura, resistenza allo scorrimento e stabilità dimensionale, caratteristiche che lo rendono adatto a parti strutturali di precisione, ingranaggi, boccole e componenti di guida. Il PETG è invece più comunemente utilizzato per coperture trasparenti, finestre di ispezione, pannelli e componenti protettivi sottoposti a carichi leggeri. Questo articolo mette a confronto la loro struttura chimica, le proprietà meccaniche, le prestazioni fisiche e termiche, le proprietà elettriche, la resistenza chimica, la lavorabilità CNC e i criteri di selezione dei materiali.
Cosa sono il PET e il PETG?
Il PET e il PETG appartengono alla stessa famiglia di poliesteri termoplastici, ma presentano differenze a livello di struttura e caratteristiche prestazionali. Il PET costituisce la famiglia di materiali di base, il PET-P è una denominazione comunemente utilizzata per indicare il PET semicristallino di grado tecnico, mentre il PETG è una variante del PET modificata tramite copolimero.
Che cos’è il PET?
PET sta per Polietilene tereftalato. Viene solitamente prodotto tramite la policondensazione dell'acido tereftalico e del glicole etilenico. A seconda della sua cristallinità, del tipo e del metodo di lavorazione, il PET può essere utilizzato per la produzione di bottiglie, pellicole, fibre e componenti tecnici. Di conseguenza, i diversi prodotti in PET possono variare in modo significativo in termini di trasparenza, rigidità, resistenza al calore e prestazioni meccaniche.
In questo articolo, con il termine PET si fa riferimento principalmente al PET di tipo tecnico, utilizzato per la produzione di lastre, barre e componenti lavorati con macchine a controllo numerico (CNC), piuttosto che al PET convenzionale di tipo "bottle-grade" o "film-grade". Il PET di tipo tecnico offre in genere elevata rigidità, basso assorbimento di umidità e buona stabilità dimensionale, rendendolo adatto a componenti che richiedono accoppiamenti precisi o prestazioni di resistenza al carico a lungo termine.
Che cos’è il PET-P?
PET-P, scritto anche come PETP, si riferisce in genere a una forma semicristallina di PET per applicazioni tecniche. Non si tratta di un polimero a sé stante, bensì di un tipo di PET sviluppato per garantire una maggiore resistenza meccanica, stabilità dimensionale, resistenza all’usura e lavorabilità. Viene comunemente fornito sotto forma di lastre, barre e tubi.
Il PET-P viene spesso utilizzato per la realizzazione di ingranaggi, boccole, rulli, componenti di guida, isolanti elettrici e parti strutturali di precisione. Per questo motivo, le proprietà meccaniche e di lavorabilità del PET illustrate in questo articolo si riferiscono principalmente al PET-P.
Che cos’è il PETG?
PETG è l'acronimo di Polietilene tereftalato modificato con glicole. Viene prodotto introducendo comonomeri come il CHDM nel sistema polimerico del PET, riducendo così la tendenza del materiale a cristallizzarsi e consentendogli di rimanere prevalentemente amorfo.
Questa struttura conferisce al PETG un’elevata trasparenza, una buona resistenza e un ampio intervallo di lavorabilità. Viene comunemente utilizzato per protezioni trasparenti, finestre di ispezione, pannelli e alloggiamenti. Il PETG può anche essere fresato, forato, tagliato e tornito con macchine a controllo numerico (CNC), sebbene la sua superficie relativamente morbida lo renda più sensibile al calore generato dal taglio, ai graffi e alla pressione di serraggio.
PET e PETG: una panoramica
La tabella seguente evidenzia gli otto fattori più rilevanti per la lavorazione CNC e la scelta dei materiali.
| Fattore di confronto | PET / PET-P | PETG |
|---|---|---|
| Rigidità | Elevata; adatta per parti portanti | Moderato; adatto a componenti sottoposti a sollecitazioni leggere |
| Resistenza agli urti | Moderato | Più alto |
| Stabilità dimensionale | Ottimo; adatto a tolleranze strette | Moderato |
| Resistenza all'usura | Buono | Limitato |
| Resistenza al calore | Più alto | Più in basso e più sensibile al calore |
| Assorbimento dell'umidità | Basso | Basso |
| Lavorabilità CNC | Ideale per tornitura, fresatura, foratura e filettatura | Lavorabile a macchina, ma è necessario controllare il calore generato dal taglio |
| Problemi comuni nella lavorazione meccanica | Bave e deformazioni dovute alle pareti sottili | Fusione, adesione all'utensile e graffi superficiali |
In generale, il PET-P è più indicato per componenti di precisione, resistenti all'usura e sottoposti a carichi elevati, mentre il PETG è più adatto per parti trasparenti, resistenti agli urti e sottoposte a carichi leggeri.
Composizione chimica e struttura molecolare
Il PET viene prodotto tramite la policondensazione dell’acido tereftalico (PTA) e del glicole etilenico (EG). A seconda delle condizioni di lavorazione, può assumere una struttura amorfa o semicristallina. Il PET-P utilizzato per la lavorazione CNC è solitamente semicristallino, il che gli conferisce maggiore rigidità, resistenza all’usura e stabilità dimensionale.
Il PETG è un copoliestere modificato ottenuto introducendo comonomeri quali il CHDM nella catena polimerica del PET. Questa modifica inibisce la cristallizzazione, consentendo al PETG di rimanere prevalentemente amorfo. Di conseguenza, il PETG offre una maggiore trasparenza e tenacità, ma la sua rigidità, resistenza al calore e stabilità dimensionale a lungo termine sono generalmente inferiori a quelle del PET-P.
Proprietà meccaniche
I valori riportati di seguito mettono a confronto materiali rappresentativi di tipo PET-P e PETG per uso tecnico. I valori effettivi possono variare a seconda del tipo di materiale, dello spessore, della temperatura e del metodo di prova.
| Proprietà meccanica | PET / PET-P | PETG |
|---|---|---|
| Resistenza allo snervamento | Circa 83 MPa | Circa 50 MPa |
| Modulo di elasticità | Circa 3,17 GPa | Circa 2,03 GPa |
| Resistenza alla flessione | Circa 117 MPa | Circa 68 MPa |
| Modulo di flessione | Circa 3,31 GPa | Circa 2,06 GPa |
| Allungamento a rottura | Circa 30% | Circa 180% |
| Resistenza all’urto Izod con intaglio | Circa 27 J/m | Circa 105 J/m |
| Durezza Rockwell | Circa R125 | Circa R108 |
Resistenza alla trazione e rigidità
Il PET-P presenta in genere una resistenza allo snervamento e un modulo di elasticità alla trazione superiori rispetto al PETG, il che lo rende meno soggetto a deformazioni o alla perdita della forma sotto carico. È quindi più adatto per componenti di supporto, blocchi di montaggio, parti con accoppiamenti di precisione e componenti sottoposti a carichi meccanici continui.
Il PETG presenta una rigidità inferiore ma una maggiore duttilità, il che lo rende più adatto alla realizzazione di alloggiamenti trasparenti, coperture protettive e componenti strutturali che non devono sostenere carichi pesanti.
Comportamento a flessione
Il PET-P presenta una resistenza alla flessione di circa 117 MPa e un modulo di flessione di circa 3,31 GPa, il che gli conferisce una maggiore resistenza alla flessione. Ciò lo rende adatto a componenti lunghi, piastre di supporto sottili e parti lavorate che devono mantenere la planarità.
Il PETG presenta un modulo di flessione inferiore ed è più soggetto a deformarsi in presenza di sollecitazioni continue o temperature elevate, il che lo rende più adatto ad applicazioni con carichi leggeri.
Resistenza agli urti e tenacità
Il PETG presenta generalmente un allungamento a rottura e una resistenza all'urto con intaglio molto superiori rispetto al PET-P. È in grado di assorbire una maggiore deformazione prima della rottura, il che lo rende adatto alla realizzazione di protezioni e alloggiamenti trasparenti che potrebbero essere esposti a urti, cadute o vibrazioni.
Il PET-P privilegia la rigidità e la stabilità dimensionale rispetto all'elevata resistenza agli urti. Le pareti sottili, gli angoli acuti e le tacche devono quindi essere progettati con attenzione per ridurre la concentrazione delle sollecitazioni.
Durezza, usura e scorrimento
Il PET-P presenta solitamente una durezza superficiale superiore rispetto al PETG, garantendo una maggiore resistenza alle ammaccature e all'usura. Viene comunemente utilizzato per ingranaggi, boccole, rulli e componenti di guida.
Il PET-P offre inoltre una maggiore resistenza allo scorrimento, consentendogli di mantenere le proprie dimensioni in modo più efficace sotto carico continuo. Il PETG tende invece a deformarsi gradualmente in presenza di sollecitazioni prolungate o temperature elevate.
Proprietà fisiche e termiche
I valori riportati di seguito sono indicativi delle lastre in PET-P e PETG per uso tecnico. I valori esatti devono essere verificati consultando la scheda tecnica del fornitore.
| Proprietà | PET / PET-P | PETG |
|---|---|---|
| Densità | Circa 1,41 g/cm³ | Circa 1,27 g/cm³ |
| Assorbimento d'acqua nelle 24 ore | Circa 0,071 TP3T | Circa 0,201 TP3T |
| Temperatura di deflessione termica a 1,8 MPa | Circa 116 °C | Circa 68 °C |
| Coefficiente di dilatazione termica lineare | Circa 5,9 × 10⁻⁵/°C | Circa 7,0 × 10⁻⁵/°C |
| Temperatura di riferimento del servizio | Fino a circa 110 °C | In genere da circa −40 a 60 °C |
Densità e assorbimento dell'umidità
Il PET-P è leggermente più denso del PETG, sebbene entrambi i materiali presentino un assorbimento di umidità relativamente basso. Il minore assorbimento d'acqua e la maggiore rigidità del PET-P gli consentono di mantenere la precisione dimensionale in condizioni di umidità variabili.
Il PETG assorbe inoltre molta meno umidità rispetto a materiali come il nylon, ma in genere offre una minore stabilità dimensionale rispetto al PET-P nelle applicazioni che prevedono tolleranze strette o sollecitazioni a lungo termine.
Trasparenza e aspetto
Il PET-P per uso ingegneristico è comunemente disponibile nei colori naturale, bianco, grigio o nero. Viene scelto principalmente per le sue prestazioni meccaniche, la resistenza all'usura e la stabilità dimensionale, piuttosto che per la trasparenza.
Il PETG offre in genere un’elevata trasparenza e una superficie lucida, il che lo rende adatto alla realizzazione di finestre di ispezione, componenti per espositori, alloggiamenti trasparenti e protezioni per macchinari. La sua superficie, tuttavia, è più soggetta ai graffi.
Resistenza al calore
A parità di condizioni di carico, il PET-P presenta generalmente una temperatura di deflessione termica molto più elevata rispetto al PETG. È quindi in grado di mantenere meglio la rigidità e la precisione dimensionale a temperature elevate.
Il PETG è più sensibile al calore. Durante la lavorazione CNC, una velocità eccessiva del mandrino, un avanzamento insufficiente o una scarsa evacuazione dei trucioli possono causare rammollimento, adesione dell'utensile e bordi fusi.
Espansione termica e stabilità dimensionale
Il PET-P presenta generalmente un coefficiente di dilatazione termica lineare inferiore rispetto al PETG, il che comporta variazioni dimensionali minori al variare della temperatura. Ciò lo rende più adatto alla realizzazione di componenti che richiedono tolleranze strette, accoppiamenti di precisione e stabilità dimensionale a lungo termine.
Il PETG è più indicato quando la trasparenza, la resistenza o l'aspetto sono più importanti rispetto a un rigoroso controllo dimensionale.
Proprietà elettriche
I valori riportati di seguito sono rappresentativi dei tipi di PET-P e PETG non rinforzati. La frequenza delle prove, lo spessore e il metodo di prova possono influire sui risultati.
| Proprietà elettriche | PET / PET-P | PETG |
|---|---|---|
| Costante dielettrica | Circa 3,4 | Circa 2,4 |
| Rigidità dielettrica | Circa 20 kV/mm | Circa 16,1 kV/mm |
| Resistività volumica | Circa 10¹⁸ Ω·cm | Circa 10¹⁵ Ω·cm |
| Resistività superficiale | Circa 10¹⁶ Ω | Circa 10¹⁶ Ω/□ |
Sia il PET-P che il PETG presentano un’elevata resistività elettrica e possono essere utilizzati come materiali isolanti elettrici generici. Il PET-P, grazie alla sua maggiore stabilità dimensionale, è indicato per blocchi isolanti, supporti e componenti elettrici di precisione. Il PETG è invece più indicato per coperture elettriche trasparenti e pannelli protettivi.
Il PET-P e il PETG standard non sono di per sé antistatici né elettricamente conduttivi. Per le applicazioni che richiedono il controllo dell'elettricità statica è opportuno utilizzare tipi di materiale contenenti additivi antistatici o riempitivi conduttivi.
Resistenza chimica
Il PET-P e il PETG non si arrugginiscono come i metalli, ma l'esposizione a sostanze chimiche incompatibili può causare rigonfiamento, rammollimento, fessurazioni, perdita di trasparenza o riduzione della resistenza meccanica.
| Mezzo chimico | PET / PET-P | PETG |
|---|---|---|
| Acidi diluiti | Buono | Buono |
| Oli e lubrificanti | Buono | Buono |
| Detergenti e soluzioni saponose | Buono | Buono |
| Alcoli | Di solito accettabile | Di solito accettabile |
| Alcali forti | Scarsa; può verificarsi idrolisi | Limitato; potrebbero verificarsi rigonfiamenti o crepe |
| Acetone, toluene e solventi simili | Non consigliato per un contatto prolungato | Può causare opacizzazione, ammorbidimento o rigonfiamento |
| Acqua calda e vapore | Resistenza limitata | Resistenza limitata |
| Acidi concentrati | Da usare con cautela | Può causare gravi danni |
Il PET-P e il PETG resistono generalmente a molti oli, acidi deboli e detergenti comuni. Tuttavia, è necessario prestare attenzione in presenza di alcali forti, chetoni, solventi aromatici e ambienti soggetti a idrolisi ad alta temperatura. I componenti in PETG trasparente possono inoltre opacizzarsi, sviluppare crepe da sollecitazione o perdere la lucentezza superficiale dopo l'esposizione a sostanze chimiche incompatibili.
La resistenza chimica effettiva dipende dalla concentrazione, dalla temperatura, dal tempo di esposizione, dalla sollecitazione residua e dal tipo di materiale. I componenti utilizzati in apparecchiature chimiche, sistemi di pulizia o applicazioni che prevedono un’immersione prolungata devono essere valutati sulla base dei dati di compatibilità forniti dal produttore e mediante prove con i fluidi effettivi.
PET vs PETG per la lavorazione CNC
Sia il PET-P che il PETG possono essere lavorati con macchine a controllo numerico (CNC), ma presentano differenze in termini di stabilità di taglio, sensibilità al calore e controllo dimensionale.
Lavorazione CNC di PET / PET-P
- Prestazioni di taglio: Il PET-P presenta un’elevata rigidità e un buon sostegno durante il taglio, il che lo rende adatto alla fresatura, alla tornitura, alla foratura e alla lavorazione di contorni di precisione.
- Precisione dimensionale: La bassa dilatazione termica e il ridotto assorbimento di umidità contribuiscono a mantenere la posizione dei fori, la planarità e le quote di accoppiamento.
- Finitura superficiale: Utensili affilati e velocità di avanzamento adeguate consentono di ottenere una superficie lavorata stabile e pulita.
- Foratura e filettatura: Il PET-P è particolarmente indicato per la foratura, l'alesatura, la maschiatura e la filettatura a tornio, con pareti dei fori e profili filettati relativamente stabili.
- Rischio di deformazione: I pezzi a pareti sottili o i componenti dai quali è stata asportata una grande quantità di materiale possono deformarsi a causa del rilascio delle tensioni interne.
- Componenti tipici: Ingranaggi, boccole, rulli, guide, isolatori e componenti strutturali di precisione.
Lavorazione CNC del PETG
- Prestazioni di taglio: Il PETG può essere fresato, forato, tagliato e tornito, ma è più morbido e più sensibile al calore generato dall'attrito.
- Precisione dimensionale: La temperatura di taglio e la pressione di serraggio possono influire in misura maggiore sulle dimensioni finali.
- Finitura superficiale: Le superfici trasparenti sono soggette a graffi, segni lasciati dai morsetti, segni lasciati dagli utensili e sbiancamento localizzato.
- Foratura e filettatura: Durante la foratura è necessario rimuovere frequentemente i trucioli per evitare l'accumulo di calore. Le filettature sono indicate soprattutto per fissaggi poco gravosi.
- Rischio di deformazione: Le lamiere sottili e i componenti trasparenti potrebbero deformarsi se sottoposti a una forza di serraggio eccessiva.
- Componenti tipici: Finestre di ispezione, protezioni per macchinari, pannelli trasparenti, alloggiamenti per strumenti e componenti per display.
Consigli per la lavorazione CNC del PET e del PETG
Suggerimenti per la lavorazione del PET / PET-P
- Utilizzare utensili affilati in carburo: I bordi taglienti affilati riducono la forza di taglio, la generazione di calore e la formazione di bave.
- Mantenere una velocità di avanzamento costante: Una velocità di avanzamento troppo bassa aumenta l'attrito, mentre un avanzamento eccessivo può danneggiare i bordi.
- Rimuovere il materiale in più fasi: Evitare tagli profondi durante la lavorazione di pezzi a pareti sottili o di alta precisione.
- Rimuovere immediatamente i trucioli: L'accumulo di trucioli nei fori profondi e nelle fessure può causare un surriscaldamento localizzato e danni alla superficie.
- Forza di serraggio di controllo: Le lamiere sottili, i pezzi esili e i componenti di precisione non devono essere serrati eccessivamente.
- Lasciare un margine di rifinitura: Lasciare che il pezzo si stabilizzi dopo la lavorazione di sgrossatura prima di procedere alla finitura finale.
Consigli per la lavorazione del PETG
- Utilizzare utensili affilati e ben levigati: Ciò riduce la trazione del materiale, l'adesione dell'utensile e la formazione di bordi fusi.
- Assicurarsi di disporre di una quantità sufficiente di mangime: Evitare che l'utensile da taglio sfreghi ripetutamente nella stessa zona.
- Regolazione della velocità del mandrino: Una velocità eccessiva, unita a un'alimentazione insufficiente, può ammorbidire il materiale.
- Utilizzare aria compressa: L'aria compressa migliora il raffreddamento e l'evacuazione dei trucioli senza aggiungere una quantità eccessiva di liquido refrigerante.
- Proteggere le superfici trasparenti: Lasciare la pellicola protettiva o utilizzare cuscinetti morbidi per evitare graffi e segni lasciati dai morsetti.
- Utilizzare la foratura a becco: Ritirare periodicamente la punta per rimuovere i trucioli e ridurre l'accumulo di calore.
- Ridurre la pressione di serraggio: I fogli sottili e le coperture trasparenti devono essere fissati con un serraggio uniforme e a bassa pressione.
PET o PETG: quale scegliere?
Scegliete PET / PET-P quando ne avete bisogno
- Maggiore rigidità
- Tolleranze dimensionali ristrette
- Maggiore resistenza all'usura
- Prestazioni di resistenza al carico a lungo termine
- Temperature di esercizio più elevate
- Fresatura, tornitura, foratura o maschiatura di precisione
- Ingranaggi, boccole, rulli e componenti di guida
Scegli il PETG quando ti serve
- Elevata trasparenza
- Maggiore resistenza agli urti
- Protezioni trasparenti per macchinari o finestre di ispezione
- Buon aspetto superficiale
- Piegatura a caldo secondaria o termoformatura
- Elementi strutturali trasparenti per impieghi leggeri
- Componenti con requisiti di tolleranza moderati
Il PETG non dovrebbe sostituire il PET-P esclusivamente per la sua maggiore resistenza agli urti, mentre il PET-P non è in grado di soddisfare le applicazioni che richiedono un’elevata trasparenza. La scelta finale del materiale deve tenere conto del carico meccanico, della temperatura di esercizio, delle tolleranze dimensionali, delle condizioni di attrito, dell’esposizione agli agenti chimici e dei requisiti estetici.
Conclusione
Sebbene il PET-P e il PETG appartengano alla stessa famiglia dei poliesteri, sono destinati a diversi scopi ingegneristici. Il PET-P è più indicato per componenti meccanici di precisione che richiedono rigidità, resistenza all’usura, resistenza allo scorrimento e stabilità dimensionale. Il PETG è invece più adatto per componenti trasparenti, resistenti agli urti e sottoposti a carichi leggeri, quali protezioni, pannelli e finestre di ispezione.
Weldo La lavorazione meccanica comprende fresatura, tornitura, foratura CNC e servizi di lavorazione personalizzati per PET-P, PETG e altre materie plastiche tecniche. Inviateci i vostri disegni e i requisiti applicativi per ricevere consigli sui materiali e un preventivo di lavorazione in base alla geometria dei componenti, ai requisiti prestazionali e alla complessità di produzione.
