Le resine amminiche sono una classe versatile di materiali con un’ampia gamma di applicazioni. Sono solitamente formate dalla reazione di un’ammina con una formaldeide e possono essere ulteriormente modificate con una varietà di altri additivi.
Le resine amminiche sono utilizzate in una varietà di settori, tra cui:
- Lavorazione del legno: le resine amminiche sono un componente principale degli adesivi utilizzati nell’industria della lavorazione del legno. Sono utilizzate per legare insieme particelle di legno per formare prodotti come truciolato, MDF e compensato.
- Rivestimenti: le resine amminiche sono utilizzate in una varietà di rivestimenti, tra cui vernici, vernici e adesivi. Forniscono una buona adesione, durezza e resistenza chimica.
- Materie plastiche: le resine amminiche possono essere utilizzate per produrre una varietà di materie plastiche, tra cui parti stampate, pellicole e fogli. Sono anche usati come legante nei compositi.
- Tessuti: le resine amminiche sono usate per migliorare la resistenza e la durata dei tessuti. Sono anche usate per produrre tessuti ignifughi.
- Altre applicazioni: le resine amminiche hanno una varietà di altre applicazioni, tra cui la produzione di schiume, mole e resine a scambio ionico.
Il più grande consumatore di resine amminiche è l’industria della lavorazione del legno. Le resine amminiche hanno ampiamente sostituito le colle naturali a base di proteine, come glutine, caseina, soia e colle di albumina del sangue.
Sommario
1. Colle in resina per l’industria della lavorazione del legno
Le colle per legno a base di amminoresina sono un tipo di adesivo comunemente utilizzato nell’industria della lavorazione del legno. Sono disponibili in due forme: liquide e in polvere. Le colle liquide a base di amminoresina hanno una durata di conservazione da diverse settimane a sei mesi, mentre le colle in polvere a base di amminoresina hanno una durata di conservazione di un anno o più.
Per utilizzare la colla per legno a base di amminoresina, la resina deve essere prima miscelata con un agente indurente. L’agente indurente può essere liquido o in polvere. Una volta miscelati la resina e l’agente indurente, la colla può essere applicata alle superfici in legno da incollare.
Le colle per legno a base di amminoresina sono in genere utilizzate per incollare insieme particelle di legno per formare prodotti come truciolato, MDF e compensato. Possono anche essere utilizzate per incollare insieme compensato e listellari e per incollare componenti in legno per la costruzione di mobili.
Le colle per legno a base di amminoresina sono in genere poco costose e hanno tempi di pressatura brevi. Hanno anche proprietà tecniche adeguate per la maggior parte degli scopi. Tuttavia, non sono resistenti all’acqua come le colle alla resina melamminica o fenolica.
La colla per legno a base di amminoresina più importante dal punto di vista economico è la colla alla resina ureica. Questo perché la colla alla resina ureica è poco costosa e ha tempi di pressatura brevi. La colla alla resina ureica è solitamente utilizzata per produrre pannelli di particelle di legno.
Anche le colle alla resina melamminica e i condensati misti di formaldeide, urea, melammina e/o fenolo sono utilizzati nell’industria della lavorazione del legno. Queste colle sono più resistenti all’acqua della colla alla resina ureica, ma sono anche più costose.
Le resine MDF sono un tipo di colla per legno a base di amminoresina che è diventata sempre più importante a partire dagli anni ’80. Le resine MDF sono resine urea-formaldeide a bassa viscosità utilizzate nella produzione di pannelli di fibre a media densità.
Le colle per legno a base di amminoresina sono un tipo di adesivo versatile ed economico utilizzato in una varietà di applicazioni nell’industria della lavorazione del legno.
2. Resine impregnanti
Le resine impregnanti urea-formaldeide o melammina-formaldeide vengono utilizzate nel trattamento delle carte per applicazioni decorative. Le proprietà delle resine amminiche, tra cui brillantezza, durezza, resistenza all’abrasione, resistenza ai graffi e fotostabilità, le rendono adatte a questa funzione.
Le carte sottoposte a impregnazione hanno un duplice scopo: come componenti nella creazione di laminati decorativi o come rivestimenti per pannelli di particelle di legno. Le carte impregnate con resina melaminica hanno una maggiore stabilità al calore e resistenza all’acqua rispetto alla resina ureica.
Il processo include l’essiccazione delle tele di carta impregnate di resina amminica in un forno che funziona a temperature comprese tra 70 e 200 °C. Quindi, i fogli essiccati vengono conservati in ambienti a temperatura controllata fino al loro utilizzo.
Una vasta gamma di carte impregnate di resina amminica trova richiesta nella produzione di laminati decorativi. Di particolare importanza sono le carte progettate per conferire motivi ornamentali a pannelli composti da numerosi strati di carta kraft impregnata di resina fenolica, noti come laminato ad alta pressione (HPL) e laminato pressato in continuo (CPL).
Tuttavia, una parte sostanziale della produzione contemporanea di laminati si basa sull’applicazione diretta di carte decorative impregnate di resina amminica su substrati adatti, come pannelli di particelle, pannelli di fibre a media densità (MDF) o pannelli di fibre ad alta densità (HDF). Questi laminati sono comunemente abbreviati come DPL (laminato pressato diretto) o LPM (melammina a bassa pressione).
Anche i film di base e i film decorativi, simili alle impiallacciature, sono trattati con impregnazione di resina amminica. Trovano un’applicazione analoga nell’industria del mobile. Generalmente derivati da resine ureiche, questi film sono anche prodotti in una certa misura da miscele di resine melamminiche e ureiche.
3. Materiali per stampaggio
I materiali per stampaggio sono compositi costituiti da un riempitivo, come cellulosa o segatura, e un legante. Il legante può essere una resina ureica o una resina melamminica.
I materiali di stampaggio realizzati con resina melamminica sono superiori a quelli realizzati con resina ureica perché hanno migliori proprietà di indurimento, maggiore resistenza meccanica e maggiore resistenza alle correnti di tracciamento e all’umidità.
I materiali di stampaggio vengono utilizzati per realizzare una varietà di oggetti, tra cui:
- Spine elettriche, interruttori, coperture e accessori telefonici
- Pulsanti
- Stoviglie da campeggio, ospedali e mense
- Scatole di giunzione e componenti isolanti
Vengono utilizzate anche resine miste che combinano alcune delle proprietà delle singole resine.
4. Materie prime per rivestimenti superficiali
Le resine amminiche non sono molto utili come rivestimenti superficiali da sole. Sono in genere eterificate con butanolo o isobutanolo e disciolte in questi solventi. Alcune marche vengono anche modificate con metanolo, etanolo o propanoli.
Le resine amminiche sono troppo fragili per essere utilizzate da sole come leganti nei rivestimenti superficiali. Tuttavia, sono molto utili in combinazione con altri leganti. Le resine ureiche e le resine melamminiche sono i componenti di reticolazione più importanti per le resine alchidiche.
Finiture ad essiccazione fisica si ottengono aggiungendo resine amminiche alle finiture nitrocellulosa. L’aggiunta di queste resine migliora la durezza, la corposità e la stabilità alla luce. Il principale campo di utilizzo è nella finitura dei mobili.
Finiture a polimerizzazione acida si ottengono aggiungendo resine alchidiche o resine poliestere sature. Queste finiture possono essere indurite aggiungendo un acido, come acido cloridrico, acido p-toluensolfonico o un derivato dell’acido fosforico, a una temperatura elevata.
I rivestimenti risultanti sono molto duri e resistenti ai graffi, ai solventi e agli effetti della luce. Le resine ureiche sono più importanti delle resine melaminiche, in particolare nella finitura dei mobili e nella sigillatura del parquet.
Le finiture termoindurenti si ottengono combinando resine amminiche con resine alchidiche, resine poliestere sature, resine acriliche termoindurenti o resine epossidiche. Grazie alle loro buone proprietà meccaniche, lucentezza e resistenza, queste finiture cotte sono estremamente importanti nella finitura industriale dei metalli, ad esempio per carrozzerie di automobili, elettrodomestici, mobili in metallo e contenitori.
Le resine amminiche utilizzate nel settore dei rivestimenti superficiali hanno una durata di conservazione da sei mesi a diversi anni a temperatura ambiente. Vengono spediti in contenitori di lamiera semplice o zincata. Per il trasporto con autocisterne e vagoni cisterna ferroviari vengono utilizzati solo serbatoi in acciaio inossidabile o alluminio.
5. Ausiliari per la carta
Nell’industria della carta, le resine amminiche trovano impiego per migliorare sia la resistenza della carta quando è asciutta sia, cosa più importante, quando è bagnata. A differenza dell’industria tessile, queste resine vengono mescolate al materiale cartaceo prima che avvenga la reazione.
Si attaccano alle fibre e poi si trasformano a causa di una reazione chimica che avviene in un ambiente acido. Ci vogliono circa due o quattro settimane perché la carta raggiunga la sua massima resistenza tramite questo processo.
A seconda del tipo di fibra utilizzata, aggiungere circa l’1% al 5% di resina in peso è sufficiente per rendere la carta resistente quando è bagnata. Le resine amminiche hanno anche un ruolo nel conferire alla carta una finitura resistente all’acqua, soprattutto quando la carta ha rivestimenti in amido.
Tra queste resine, quelle derivate dall’urea sono particolarmente importanti. Iniziano come composti con una certa struttura e vengono modificati aggiungendo ammine per dare loro una carica positiva o aggiungendo solfiti per renderli negativi.
Una volta modificati, questi composti reagiscono ulteriormente in un ambiente acido. Il risultato finale è un tipo di resina che può dissolversi in acqua. Questa proprietà li aiuta ad aderire alle fibre della carta, in particolare quelle che sono caricate negativamente. Tuttavia, se vogliamo usare resine caricate negativamente, dobbiamo includere solfato di alluminio.
Le resine melamminiche svolgono anche un ruolo cruciale nel rendere la carta resistente quando è bagnata. Queste resine reagiscono con gli acidi per creare materiali fortemente acidi che trasportano una carica positiva. Questi materiali sono mantenuti stabili da una carica elettrica e sono costituiti da idrossimetil melammine parzialmente condensate.
Le resine melaminiche alterate con acido amminocaproico possono sostituire, da sole o in combinazione con altre sostanze, alcuni o tutti i composti simili al sapone che vengono utilizzati nel trattamento della carta.
Un altro modo in cui queste resine vengono utilizzate è nella produzione di paste di amido resistenti all’umidità. Queste paste vengono utilizzate per legare il cartone ondulato.
6. Ausiliari tessili
Gli ausiliari tessili a base di urea, melamina e formaldeide sono prevalentemente monomerici e non formano resine. Reagiscono con i gruppi idrossilici primari della cellulosa per formare legami covalenti aggiuntivi e più forti. L’autocondensazione avviene sulla superficie delle fibre sintetiche.
Gli addotti urea-formaldeide puri, mono- e diidrossimetilurea, sono solubili in acqua e cristallizzano facilmente. Sono utilizzati per fornire finiture antipiega e lavabili e resistenti all’usura per tessuti di cellulosa e miscele di fibre di cellulosa con sintetici e lana.
I composti idrossimetilici dell’urea che presentano un alto grado di condensazione e possiedono un’alta concentrazione di gruppi eterei sono utilizzati per produrre effetti di irrigidimento altamente elastici e una buona resistenza al lavaggio nei tessuti di cellulosa.
Un gruppo importante è costituito dai composti idrossimetilici dei derivati ciclici dell’urea. Anche i composti aciclici, come vari carbammati alchilici, sono tipici agenti di finitura.
I derivati dell’idrossimetil melammina e i loro eteri sono di una certa importanza per fornire finiture di alta qualità, ma sono stati ampiamente sostituiti dai tipi di reagenti. Le finiture ottenute utilizzando idrossimetil melammina sono più resistenti al lavaggio rispetto a quelle realizzate con idrossimetiluree.
I composti di idrossimetil melammina sono preferiti per le finiture goffrate in cui il tessuto può essere danneggiato meccanicamente.
7. Ausiliari per la pelle
La riconcia con resina è un processo di rafforzamento della pelle conciata al cromo utilizzando composti idrossimetilici di urea, tiourea, melammina, dicianodiammide ed eteri di questi.
Le soluzioni acquose delle resine devono penetrare nella pelle prima che inizi la condensazione. Il catalizzatore di condensazione acida (pH 3,9–4,5) non deve ridurre il periodo di attività del liquido di concia o danneggiare la pelle.
Le resine possono essere rese cationiche utilizzando ammine o anioniche mediante un bisolfito. Le resine anioniche a base di melammina o dicianodiammide rendono la pelle molto resistente e flessibile e lasciano inalterato il colore.
I gruppi idrossimetilici reagiscono con i gruppi attivi della fibra di collagene, che ha un alto contenuto di glicina, prolina e ossiprolina.
8. Altri usi
Il numero di possibili usi per le resine amminiche è in continuo aumento. Tuttavia, l’importanza di alcuni usi, come gli agenti ignifughi, è diminuita.
Alcune applicazioni, come le resine da colata, si sono dimostrate insoddisfacenti nella pratica. Altre applicazioni sono ancora in fase di sviluppo e la loro idoneità industriale non può ancora essere valutata.
Riferimento
- Resine amminiche; Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. – https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/14356007.a02_115.pub2
