La schiuma di polietilene a celle chiuse
PE foam è la sigla commerciale del polietilene espanso: PE per il polimero, foam per la schiuma. Indica un materiale solido, leggero e cedevole, ottenuto gonfiando il polietilene fuso con un gas fino a riempirlo di celle.
La caratteristica che lo definisce è che quelle celle sono chiuse: ciascuna è una cavità sigillata dalle pareti di polimero, senza passaggi verso le vicine. Un materiale a celle aperte lascia circolare l’aria e raccoglie i liquidi come una spugna; uno a celle chiuse no. Il PE foam si comprime schiacciando l’aria dentro le proprie celle e si riprende quando il carico cessa, ma non si imbeve.
Come nasce un PE foam
Il polietilene in granuli viene portato allo stato fuso e miscelato con un agente espandente, che può essere un gas fisicamente disciolto nella massa, come azoto, anidride carbonica o un idrocarburo bassobollente, oppure una sostanza che si decompone col calore liberando gas. All’uscita della filiera la pressione cade, il gas si espande e la massa si gonfia; raffreddandosi, le pareti fra le bolle solidificano e la struttura resta com’è.
La densità del prodotto finito dipende da quanto gas è stato messo in gioco. Le fonti di settore indicano per le schiume poliolefiniche una fascia che va all’incirca da 30 a 200 chilogrammi per metro cubo, cioè da un materiale trenta volte più leggero dell’acqua a uno che ne pesa circa un quinto.
Come si comporta il PE foam sotto carico
La densità è la variabile che comanda tutto il resto, perché dice quanto polimero c’è in un dato volume e quindi quanto materiale è disponibile a reggere.
Sotto una pressione il lavoro viene diviso fra due cose: le pareti delle celle, che si inflettono, e il gas rinchiuso, che si comprime e spinge indietro. La seconda parte è ciò che distingue una schiuma chiusa da una aperta, dove l’aria semplicemente esce. Ne discende un comportamento a molla, con un ritorno lento ma pieno finché le pareti non vengono danneggiate, e una buona attitudine a smorzare urti e vibrazioni.
Dalle celle chiuse vengono altre due proprietà. L’assorbimento d’acqua è prossimo allo zero e la permeabilità al vapore è bassa, perché il liquido non ha un percorso continuo da seguire. E il gas immobilizzato conduce male il calore, il che rende il materiale un isolante termico e acustico.
C’è però un limite netto sul caldo, e viene dal polimero. Il polietilene rammollisce a temperature basse rispetto ad altre plastiche, e nella schiuma il difetto pesa di più, perché le pareti delle celle sono sottili e cedono prima di un pezzo massiccio: un foglio di PE foam si deforma senza rimedio ben prima di qualunque ciclo di sterilizzazione a vapore. È un materiale da monouso, non da riutilizzo.
PE foam reticolato e non reticolato
La distinzione che pesa di più sulla qualità del prodotto riguarda la reticolazione, cioè la creazione di legami trasversali fra le catene prima o durante l’espansione.
Il PE foam non reticolato è estruso in continuo ed è il tipo meno costoso: cella grossa e irregolare, superficie ruvida, buona attitudine a fare da imballaggio.
Il PE foam reticolato ha una struttura molto più fine e regolare, superficie liscia e comportamento più uniforme a compressione. La reticolazione si ottiene in due modi: per via chimica, con un agente che reagisce durante il processo, o per via fisica, irraggiando la lastra con un fascio di elettroni. Quest’ultimo tipo circola con la sigla IXPE e si riconosce dalla cella particolarmente fine.
Fra i due il salto pratico si vede sugli spessori sottili, dove una cella grossa lascia una superficie irregolare e una cella fine no. È il motivo per cui gli impieghi che chiedono un velo di pochi decimi di millimetro appoggiato sulla pelle usano quasi sempre il tipo reticolato.
Il PE foam sotto un elettrodo ECG
Nell’elettrodo per elettrocardiografia il PE foam è il supporto, cioè il dischetto o il rettangolo su cui è montato tutto il resto. Non è la parte che rileva il segnale, che è invece un sensore di argento e cloruro d’argento accoppiato a un gel conduttivo: è la parte che tiene insieme il pezzo e lo mette a contatto con la pelle.
Fa tre cose insieme. Si adatta alle curve del corpo, perché è morbido e si deforma senza sollevare i bordi. Porta l’adesivo medicale su tutta la faccia inferiore, tranne la finestra centrale dove sta il gel. E, essendo a celle chiuse, non raccoglie i liquidi: sudore, disinfettanti e liquidi di sala restano fuori, mentre un supporto poroso se li porterebbe dentro.
La stessa impermeabilità ha un rovescio noto. La schiuma chiusa lascia passare pochissimo vapore acqueo, quindi sotto l’elettrodo l’umidità si accumula: sui monitoraggi lunghi si preferiscono per questo i supporti in tessuto non tessuto, molto più traspiranti, mentre il PE foam resta il materiale delle applicazioni brevi e delle prove da sforzo, dove contano la tenuta meccanica e la presenza di liquidi.
Esiste infine una variante radiotrasparente, pensata per chi deve restare monitorato mentre viene radiografato. La differenza non sta nella schiuma ma nel bottone: al posto dell’occhiello metallico, che sull’immagine lascia un’ombra piena, si monta un bottone in plastica caricata con carbonio.
PE foam, tessuto non tessuto e schiuma poliuretanica
Tre materiali che nel monouso si trovano spesso nello stesso posto, con comportamenti diversi.
Il tessuto non tessuto è un velo di fibre legate fra loro: è poroso per costruzione, quindi traspira e si lascia attraversare dai liquidi. Non è una schiuma e non ha celle.
La schiuma poliuretanica nasce da tutt’altra chimica e, nella versione flessibile da imbottitura, è a celle aperte: raccoglie i liquidi e si lascia attraversare dall’aria, cioè fa il contrario del PE foam. Le due schiume si somigliano a vedersi e si distinguono con una goccia d’acqua.
Resta da chiarire la parola foam da sola, che in italiano viene usata per qualunque espanso senza dire quale: la sigla che la precede è l’unica parte informativa del nome.
