lavorazioni delle materie plastiche

8/18/2019 Lavorazioni Delle Materie Plastiche

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C. Amerio, R. De Ruvo, S. Simonetti, Elementi di tecnologia , © SEI 2

Lavorazionidelle materie plastiche

CONTENUTI

● Lavorazione delle materieplastiche con particolareriguardo allo stampaggioa iniezione

PREREQUISITI

● Conoscenza delle propriedei materiali

● Conoscenza degli elemencostituenti le macchine

OBIETTIVI

● Apprendere con qualilavorazioni si realizzanoi prodotti in plastica ei principi di funzionamendelle macchine per lostampaggio a iniezione

● Conoscere le norme disicurezza connesse allalavorazione della plastica

Processo di miscelazione della sch poliuretanica con particolare dtesta di miscelazione.


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1 Lavorazioni delle resine termoindurenti e termoplastiche

Lavorazioni delle materie plastiche2

Lavorazione delle resine

termoindurentiNella lavorazione delle resine termoindurenti, le reazioni dipolimerizzazionevengono interrotte a uno stadio incomple-to, in modo che il materiale possa ancora essere plasmato nel-la fase di formatura. Le reazioni di polimerizzazione vengonopoi completate con un successivo riscaldamento fino all’indu-rimento irreversibile.Il processo di formatura può avvenire attraverso due diversetecniche di stampaggio:

• stampaggio per compressione diretta: utilizzato per la for-matura delle resine fenoliche , ureiche e melamminiche . Si arti-cola nelle fasi di caricamento della polvere da stampaggio , ri-scaldamento , compressione , degasaggio e, infine, di formatura ;

• stampaggio per trasferimento: è un sistema di formaturamisto tra lo stampaggio per compressione e la formaturaper iniezione utilizzata per le resine termoplastiche. Ri-chiede uno stampo più complesso [fig. 2], con la matrice di-visa in due parti: una inferiore nella quale è ricavata l’im-pronta dell’oggetto da formare e una superiore contenentela camera di caricamento della polvere da stampaggio.

Le materie plastiche hanno raggiunto una tale diffusione chenessun settore merceologico può ormai rinunciare al loro im-piego; il crescente interesse da parte delle aziende a disporre

di materie plastiche in grado di fornire prestazioni sempremaggiori, stimola la ricerca di tecniche di lavorazione checonsentano di produrre materiali plastici capaci di prestazio-ni sempre più sofisticate e sempre più in grado di sostituirevantaggiosamente i materiali tradizionali [fig. 1].Le lavorazioni delle materie plastiche sono differenti a secon-da del tipo di plastica.

1 Un tipico esempio di progressiva sostituzione di componenti in metallo elementi in plastica è costituito dai paraurti delle autovetture, che sono qsi esclusivamente in materiale plastico.

Reazioni di polimerizzazione

Si chiamano reazioni di polimerizzazione, o reazioni di sintei processi attraverso i quali viene formata la macromolecola. Quesreazioni possono essere di due tipi: polimerizzazione a catena (impiegata, per esempio, per la formazione del polietilene) o polimer

zazione a stadi (impiegata, per esempio, per la formazione dei nylon

2 Parte mobile (matrice) (a ) e parte fissa (punzone) (b ) di uno stampo per inie-zione termoplastica del rivestimento interno dello sportello baule per un’au-to (stampo progettato e realizzato da Matess s.r.l., Montebelluna, TV).

• formatura per immersione

• formatura per colata

• formatura per spalmatura

• formatura per soffiatura

• stampaggio per iniezione

• formatura per decompressione

• formatura per estrusione

• laminazione o calandratura

• formatura rotazionale

TERMOPLASTICHE

LAVORAZIONI

DELLE MATERIE PLASTICHE

• stampaggio per compressione diretta

• stampaggio per trasferimento

TERMOINDURENTI

a

b



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resinariscaldata

cilindri diraffreddamento

spessorefinale

del foglio

formatura per soffiatura viene impiegata anche per la prodzione dei gusci di certi tipi di casco [fig. 2].

• stampaggio per iniezione : consiste nell’iniettare

pressione dentro uno stampo freddo la resina preriscaldacon questo procedimento si può ottenere con grande presione la forma voluta;

• formatura per decompressione: si usa per ricavare elemeti (lastre e fogli) di forma complessa; si riscalda il foglioplastica aspirando l’aria attraverso minuscoli fori praticsul fondo dello stampo fino a ottenere la completa adesiodel foglio alla superficie dello stampo;

• formatura per estrusione: consiste nel far passare attravso una filiera dotata di fori sagomati secondo il profilo csi vuole ottenere la resina riscaldata, per renderla sufficietemente fluida; con questa tecnica vengono realizzati tub

barre;• laminazione o calandratura [fig. 3]: è il sistema adottato p

ottenere fogli e lastre sottili continue; consiste nel far pasre il materiale attraverso una serie di rulli caldi, che presno la resina fino a raggiungere lo spessore voluto dei fogliniti. Con il processo di laminazione si ottengono lastre pne, con il processo di calandratura lastre ondulate;

• formatura rotazionale: è un processo tecnologico che pmette di produrre corpi cavi in un solo pezzo senza necessdi saldature. Con questa lavorazione si ottengono pezzi prdi tensioni interne e con spessore uniforme. La particolardi questa tecnica consiste nel fatto che lo stampo ruota

condo due assi: uno primario, a direzione fissa, e uno secodario, a direzione variabile. Grazie ai due movimenti il pomero investe tutte le superfici interne dello stampo, le quuna volta scaldate in forno, fondono il polimero che vi adesce sopra ricoprendole. Possono così essere stampati oggeanche di grosse dimensioni con contorni molto complicat

[2.1]

Lavorazione delle resine termoplastiche

Nella lavorazione delle resine termoplastiche, le reazioni dipolimerizzazione vengono completate prima della formaturae gli stampi vengono riscaldati esclusivamente per renderemalleabile il materiale.Si distinguono i seguenti tipi di formatura :

• formatura per immersione: impiegata soprattutto per rea-lizzare il rivestimento protettivo di superfici metalliche; av-viene immergendo l’oggetto da rivestire nella resina fusa a60÷120 °C;

• formatura per colata: la resina fluida viene colata all’inter-no di stampi metallici che, dopo il raffreddamento, vengo-no aperti per estrarre gli oggetti finiti;

• formatura per spalmatura: consiste nello spalmare con ap-

positi rulli la resina fluida sulle superfici di materiali di sup-porto (come carta o tessuti); si ottengono così finte pelli,nastri trasportatori ecc.;

• formatura per soffiatura [fig. 1]: utilizzata per produrre cor-pi cavi (come bottiglie, fustini, bombole) consiste nel dilata-re una certa porzione di resina di forma cilindrica con un get-to d’aria sotto pressione, fino a farla aderire alle pareti di unostampo; la produzione di oggetti cilindrici è realizzata facen-do precedere la fase di soffiatura da una fase di estrusione perla realizzazione del tubo di alimentazione alla soffiatura. La

Lavorazioni delle materie plastic

2 Una tecnica per realizzare le calotte esterne deicaschi è quella della formatura per soffiaturadelle resine termoplastiche.

3 Formatura peminazione o landratura.

cilindrodi resina

estrusorearia

compressa

semistampo

1 Formatura per soffiatura.



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• Iniezione in materiale alleggerito: si tratta della plastifizione di un polimero termoplastico e di un agente gonfianche decomponendosi libera un gas che forma una struttu

alveolare nella massa del pezzo iniettato [fig. 3]. Questa tnica permette di fabbricare pezzi leggeri, ma privi di alvelature superficiali, dotati di buona stabilità dimensionalmolto rigidi.

• Costampaggio: permette di realizzare pezzi in materiplastico con elementi estranei (per esempio inserti metalci, come viti o boccole), che rimangono parzialmente anngati nel materiale plastico [fig. 4].

• Iniezione a gas: consiste nell’iniettare nello stampo, doaver introdotto il materiale plastico, un gas ad alta pressne (generalmente azoto), in modo da ottenere una cavità iterna [fig. 5]. Questa tecnica permette di ottenere, con stapi relativamente semplici, manufatti cavi, anche di grandimensioni, privi di imperfezioni superficiali per ritiri dferenziati nelle zone di diverso spessore.

2 Lo stampaggio delle materie plastiche2.1 Stampaggio a iniezione


Tecniche di iniezione

Lo stampaggio a iniezione può avvenire con diverse tecniche.

• Iniezione monomateria: iniezione di un solo polimero nel-lo stampo.

• Iniezione bimateria: iniezione di due diversi polimeri in ununico stampo; il primo polimero forma la superficie del pez-zo, il secondo la sua parte centrale. Questa tecnica viene uti-lizzata quando le caratteristiche meccaniche ed estetiche delprodotto richiedono l’impiego di due materiali [fig. 2].

• Iniezione bicolore o multicolore: iniezione di due polime-ri uguali, ma di colore differente in stampi in grado di tene-re separati i flussi grazie a punti di iniezione differenti.

Lo stampaggio a iniezione è, tra tutte le lavorazioni delle ma-terie plastiche, il processo di trasformazione dei polimeri piùimportante, versatile e complesso. Esso è particolarmente

adatto alla produzione in grande serie di oggetti di ogni for-ma e dimensione, ha costi contenuti, fornisce un ottimoaspetto estetico.Questo processo utilizza macchine dette presse a iniezione,che fondono ( plastificazione ) il polimero in granuli in unamassa fluida, per la successiva iniezione in uno stampo [fig. 1].

1 Processo di iniezione. Il materiale granulare preriscaldato nella tramoggia,entra nel cilindro di plastificazione dove, per attrito e riscaldamento, si tra-sforma in massa fluida adatta a essere iniettata nello stampo.

2 Iniezione bimateria: nello stampo vengono iniettati in fasi successive un ma-teriale di rivestimento di buone caratteristiche estetiche e un materiale diriempimento più resistente.

3 Iniezione in materiale alleggerito.

5 Iniezione a gas. Nella fase a avviene l’iniezione, mentre nella fase b viene insufflato il gas.

tramoggia

b) a)

ingresso1° materiale

valvoladi chiusura

valvoladi chiusura


gasin pressione

materozza

a b

a b

4 Costampaggio. L’iniezione del materiale plastico avviene dopo aver colloto gli inserti a stampo aperto.



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Lavorazioni delle materie plastic5

• le colonne di guida o di scivolamento, che assicurano, drante i movimenti di chiusura e apertura, lo scorrimentil perfetto posizionamento dei piani;

• le griglie di protezione .Le apparecchiature ausiliarie hanno lo scopo di garantireregolarità del ciclo di stampaggio. Le principali sono:

• i termoregolatori , che mantengono lo stampo alla giutemperatura;

• i sistemi di essiccazione , che permettono di ridurre il tassoumidità del materiale granulare che può essere causa malformazioni in fase di iniezione;

• i sistemi di alimentazione del materiale , che consentono il ricamento automatico della tramoggia della pressa;

•i sistemi di movimentazione , che permettono l’estraziodallo stampo e lo stoccaggio dei pezzi in modo automatzato. Possono essere semplici nastri trasportatori oppumanipolatori robotizzati.

Le presse a iniezione sono composte da un gruppo di plastifi-cazione , un gruppo di chiusura e apparecchiature ausiliarie .Il gruppo di plastificazione [fig. 1] è formato da una tramog-

gia , che ha la funzione di caricare e preriscaldare il materialegranulare, un cilindro di plastificazione con relativa vite, checomprime il materiale plastificandolo, un ugello di iniezione per trasferire la materia fusa nello stampo e un pistone idrau-lico che spinge il materiale all’interno dello stampo.Il gruppo di chiusura [fig. 2] è composto dai seguenti elementi:

• un piano fisso e uno mobile , che sorreggono la parte fissa equella mobile dello stampo sulla pressa e assicurano l’alli-neamento dell’asse dello stampaggio con l’asse del gruppod’iniezione;

• un sistema di movimentazione che impedisce l’apertura del-lo stampo durante l’iniezione del materiale fuso;

• un sistema di estrazione dei pezzi alla fine del ciclo di stam-paggio;

• la struttura di supporto ;

2 Lo stampaggio delle materie plastiche2.2 La pressa a iniezione

1 Il materiale granulare attraversa la tramoggia, raggge l’interno del cilindro dove la vite di plastificazio

attivata da un motore elettrico, lo trascina verso gello di iniezione. Il materiale si riscalda progressmente fino a trasformarsi in una massa fluida cheprossimità dell’ugello di iniezione, viene iniettata nstampo grazie alla spinta di un pistone mosso damotore idraulico.

2 Il ciclo di stampaggio comincia con la chiusura dello stampo e l’avvicinamento del gruppo di plastificazione alpiano fisso. Il materiale già plastificato è pronto per essere iniettato nello stampo. L’iniezione avviene grazie al-la spinta della vite che permette di riempire i canali dello stampo e l’impronta. A riempimento avvenuto, si ef-fettua una seconda iniezione, a pressione più elevata, per compensare il ritiro per compressione del materia-le. Segue una fase di compattazione detta mantenimento .

motoreidraulico

cilindrod’iniezione

cilindrodi plastificazione

vite/pistone

fasciariscaldante

granulati

tramoggia

pistone

ugellodi iniezione

dispositivodi chiusura dello stampo

gruppodi plastificazione

pianomobile

pianofisso

stampo



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V E R I F I C A

VERIFICA

V E R I F I C A

1 Spiega che cos’è la formatura rotazionale e per qualetipo di resine si realizza.

2 Spiega che cos’è la formatura per estrusione e perquale tipo di resine si realizza.

3 Spiega che cos’è la formatura per soffiatura e per qua-le tipo di resine si realizza.

4 Spiega che cos’è lo stampaggio per compressione di-retta e per quale tipo di resine si realizza.

5 Spiega che cos’è la formatura per laminazione e perquale tipo di resine si realizza.

6 Riconosci in questi schemi il tipo di stampaggio a inie-zione raffigurato:

7 A che cosa serve il gruppo di plastificazione di upressa a iniezione?

8 A che cosa serve il gruppo di chiusura di una pressainiezione?

9 A che cosa servono i termoregolatori di una pressainiezione?

10 Descrivi il ciclo di stampaggio di una pressa a iniezion

gasin pressione

materozza

b) a)


valvoladi chiusura

valvoladi chiusura

ingresso2° material

a

b c

d

lavorazioni delle materie plastiche

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