Le resine fenoliche o fenoplasti sono una famiglia di polimeri ottenuti per reazione tra fenolo e formaldeide. Si tratta di materiali termoindurenti, cioè non possono essere ulteriormente fusi dopo lo stampaggio, in quanto posseggono una struttura reticolare. Sono le più antiche e fra le più usate fra le resine termoindurenti.
I primi prodotti resinosi derivanti dalla reazione tra fenolo e formaldeide furono ottenuti da A. Bayer nel 1872, ma la prima resina fenolo - formaldeide utilizzabile industrialmente per una vasta gamma di applicazioni fu ottenuta da Leo Baekeland nel 1906.
Tipologie di Resine Fenoliche
Esistono due tipologie principali di resine fenoliche, a seconda del processo di sintesi:
- Novolacche - Sono ottenute con un rapporto aldeide / fenolo inferiore a 1 ed una catalisi acida; si tratta di polimeri termoplastici, che cioè possono essere fusi e rimodellati per riscaldamento, in quanto costituiti da lunghe molecole lineari.
- Resoli - Sono ottenuti con un rapporto aldeide / fenolo superiore a 1 ed una catalisi basica; si tratta di polimeri termoindurenti dalla struttura reticolare, assimilabile a quella di una novolacca in cui residui di aldeide fanno da ponte tra catene diverse.
Caratteristiche delle Colle Fenoliche per Legno
Le colle per il legno rappresentano l’impiego più consistente per le resine fenoliche. Gli adesivi fenolici per legno sono caratterizzati da un colore scuro, ed hanno caratteristiche elastiche di tipo duttile. Queste colle vengono normalmente indurite a caldo, ma è possibile ottenerle anche mediante reticolazione a freddo.
Le resine fenoliche non caricate sono fornite allo stato solido o in soluzione e sono caratterizzate da buona resistenza termica, meccanica e chimica. Esistono poi anche i tipi espansi che offrono stabilità al calore e alla combustione.
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Le resine fenoliche caricate, dette anche masse da stampaggio, sono costituite da una mescolanza di fenoplasti in polvere con riempitivi minerali o organici, che conferiscono un ulteriore miglioramento delle caratteristiche di resistenza meccanica e termica. Esistono anche resine fenoliche modificate chimicamente allo scopo di renderle più elastiche, più plastiche e di più rapido indurimento.
Adesivi a Policondensazione e Formaldeide
Sia gli adesivi fenolici, sia gli adesivi melamminici sono basati sull’uso di resine di policondensazione: due specie chimiche diverse, in opportune condizioni ambientali e/o in presenza di adatti catalizzatori, reagiscono per formare due nuove specie chimiche, di cui una in genere a basso peso molecolare (H2O, CO2) e l'altra caratterizzata da almeno due legami liberi ("insaturi"), che possono derivare da legami multipli presenti nelle molecole di partenza o venire generati nel corso della reazione tra le stesse; detti legami agiscono mutuamente poi nel processo di policondensazione.
Le resine melamminiche modificate e le resine fenoliche al resorcinolo contengono formaldeide. Poiché è molto ridotto e sono impiegati in particolare i collanti poveri di formaldeide, le concentrazioni dell’aria ambiente previste sono molto inferiori ai valori limite della direttiva sulle formaldeide da osservare per i pannelli in legno (cosiddetta classe E1). I collanti a base di poliuretano sono privi di formaldeide.
Per l’impiego nel legno lamellare è possibile impiegare diversi tipi di collanti. I collanti a policondensazione quali i collanti a base di resina ureica, a melamminica e collanti a base di resina fenolica al resorcinolo si induriscono con l’impilamento sott’acqua e sono definiti anche colle. Le giunture del collante sono molto sottili (ca. 0,3mm), i collanti molto insensibili rispetto agli influssi chimici.
La tabella seguente mostra le prestazioni di diverse colle strutturali in base alle condizioni ambientali:
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| Condizione | RF/PRF | Pf (a caldo) | MUF | Caseina | UF |
|---|---|---|---|---|---|
| Ambiente esterno | + | + | (+) | x | x |
| T > 50 °C | + | + | (+) | x | x |
| U.R. > 85 % | + | + | (+) | x | x |
| Ambiente Marino | + | + | x | x | x |
| T ≤ 50 °C - U.R. | - | - | - | - | - |
Altri Usi delle Resine Fenoliche
Oltre all'impiego nelle colle per legno, le resine fenoliche trovano ampio utilizzo in diversi settori:
- Industria automobilistica: le resine sono utilizzate per la produzione di calotte dello spinterogeno, particolari sottocofano, parti dell’impianto elettrico, manopole, pastiglie dei freni, freni a disco, rivestimento di tamburi, frizioni, filtri olio, cinture di sicurezza. Il vantaggio offerto dalle resine fenoliche nell’industria automobilistica è rappresentato dalla loro superiore resistenza al calore, dall’elevata resistenza a frizione, e dalle prestazioni adesive.
- Sistemi di isolamento: le resine fenoliche vengono utilizzate nella produzione di laminati e pannelli isolanti: si tratta di stratificati di legno o compensati, laminati di tessuto, di carta, pannelli a nido d’ape oppure a base di lana di roccia o fibra di vetro.
- Altri vari: montature per occhiali, caschi, coperchi, rulli, navette, valvole, filtri, pompe, recipienti di vario tipo, raccordi, maniglie.
Le resine fenoliche possono anche essere utilizzate su supporto costituito da altro materiale solido, per essere poi granulate e modellate mediante stampaggio; i materiali di riempimento possono essere di vario tipo: farina di legno, farina di gusci di noci di cocco, cotone in fiocchi o cascami, fibre di nylon o di rayon, grafite, mica, farina fossile, gomma sintetica.
Il Compensato Fenolico: Caratteristiche e Applicazioni
Il compensato si realizza assemblando fogli di legno pressati e incollati. Il termine "compensato fenolico" è in qualche modo improprio: dovrebbe essere chiamato più realisticamente compensato con rivestimento fenolico. Nel legno fenolico, infatti, il materiale di composizione dell'anima dell'impiallacciatura è, normalmente, la betulla.
La resina fenolica è una plastica termoindurente, il che significa che prende forma grazie a una reazione chimica che genera calore. Questa differenza spiega come la resina fenolica, a differenza delle plastiche moderne, può essere utilizzata per rivestire un prodotto in legno ingegnerizzato. Dal momento che è modellata sull'impiallacciatura di compensato come un liquido, la resina fenolica può assorbire le fibre di legno, legandosi completamente con esse.
Vantaggi e Utilizzi del Compensato Fenolico
Diverse caratteristiche dei pannelli di compensato fenolico non sono presenti in altri tipi di prodotti simili. Il compensato fenolico è più duro e stabile, è particolarmente resistente alla rottura e alla spaccatura degli elementi di fissaggio. Sebbene il pannello fenolico sia disponibile in diverse tonalità, i colori più comuni sono il nero e il marrone.
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La verniciatura del compensato fenolico non è, invece, consigliata, poiché la maggior parte delle vernici non aderisce bene alla superficie levigata. Sebbene il compensato fenolico fornisca un alto grado di idrorepellenza, ciò non vuol dire che sia impermeabile. L'idrorepellenza del compensato fenolico rende difficile l'uso del fissaggio tramite sostanze adesive. Affinché gli adesivi funzionino, devono essere in grado di mordere la superficie. Pertanto, si consiglia di assemblare qualsiasi cosa costruita con compensato fenolico con elementi di fissaggio, piuttosto che adesivi.
Come è Fatto il COMPENSATO? L'Incredibile Tecnologia che Srotola un Albero come un Papiro
L'uso più comune del compensato fenolico è nella realizzazione di infissi e mobili. Il compensato fenolico sta, comunque, guadagnando enorme popolarità per l'uso in applicazioni di ebanisteria. Un altro uso crescente del compensato fenolico è nella costruzione di mobili e infissi per laboratori. L'aspetto robusto e la durata del compensato fenolico fanno sì che venga utilizzato per mobili destinati a durare per molto tempo: armadietti scolastici e per palestre sono realizzati, ad esempio, in compensato fenolico. I pannelli multistrato di compensato fenolico sono tra i prodotti architettonici più innovativi disponibili sul mercato.
Classificazione delle Colle per Legno secondo DIN-EN 204
Il sistema di classificazione DIN-EN 204 tiene in considerazione le caratteristiche di idroresistenza, essenziali per la scelta della colla fenolica e di altri adesivi per legno in base all'ambiente di utilizzo:
- D1: Gli adesivi in questa classe sono impiegati nell’incollaggio in ambienti a bassa umidità e senza significative variazioni climatiche di umidità e temperatura.
- D2: Gli adesivi in questa classe prevedono incollaggio stabile in ambienti interni con umidità elevata, con variabile e saltuaria azione dell’acqua. Ideali per mobili da cucina e bagno.
- D3: Gli adesivi in questa classe sono adatti per l’incollaggio in condizioni climatiche variabili.
- D4: Gli adesivi di questa classe sono indicati per oggetti sottoposti a condizioni climatiche variabili relative ad acqua e umidità in modo elevato.