Lavorazioni plastiche_3

LAVORAZIONI PLASTICHE!!!SOFFIAGGIO-ESTRUSIONE !Il processo di estrusione è continuo e produce il Parison, ovvero una proforma cava in materiale termoplastico. Le due parti dello stampo si chiudono attorno al Parison bloccandolo e questo viene tagliato in lunghezza. Lo spinotto di soffiaggio viene inserito nella testa del Parison e soffia aria compressa (circa 8 bar) costringendo il Parison a prendere la forma dello stampo. Terminato il processo di soffiaggio e raffreddato lo stampato è estratto dallo stampo. In un processo continuo viene utilizzato per l’estrusione un estrusero a vite, mentre in un processo intermittente un cilindro a vite punzonante.

Parison estruso !La superficie del Parison man mano che scende subisce deformazioni (la parete subisce ondulazioni) a causa dell’incontro con l’aria. Inoltre possono esserci assottigliamenti localizzati a causa della forza di gravità Il Parison non può avere una forma assialsimmetrica (tipo cilindrica) in modo tale che tutte le pareti abbiano la stessa distanza in modo da non avere difetti ovvero disuniformità di spessore. !!

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Soffiaggio

• Applicazioni:– Componenti di forma cava (bottiglie, contenitori per liquidi, serbatoi,

giocattoli, …)– Spessori: 0,4 ÷ 3 mm– Materiali: HDPE, PET (più frequenti), PP, PS, PVC, ABS, PC, ...

Soffiaggio

• Soffiaggio-estrusione:– Processo continuo (estrusore a vite)– Processo intermittente (cilindro a vite punzonante)

estrusore

parison

stampo

1. Estrusione 3. Soffiaggio

stampato

bave

4. Estrazione2. Chiusura stampo

spinottodi soffiaggio

Soffiaggio– Parison estruso:

Difetti

Forme non assialsimmetriche

Soffiaggio

Forme ottenibili con deformazione guidata del parison (“soffiaggio 3D”):


Difetti


Soffiaggio


Soffiaggio-estrusione 3D !Soffiaggio con deformazione guidata del Parison. Lo stampo , prima di separare il Parison dall’estrudere, lo chiude tra le sue pareti così da dargli la forma desiderata, e successivamente si effettua il soffiaggio così da farlo aderire alle pareti. Si utilizza per creare contenitori a doppia parete !!!!!!!!!!!!!!!SOFFIAGGIO-INIEZIONE !Macchina a tavola rotante !La macchina a tavola rotante è stituita da 3 stazioni: nella prima avviene lo stampaggio a iniezione con creazione del Parison; nella seconda il maschio con la proforma ancora inserita viene chiuso nello stampo di soffiaggio. Gonfiato il Parison aderisce alle pareti dello stampo; l’ultima stazione è quella relativa all’espulsione del lavorato. La macchina lavora contemporaneamente 3 stampati. il ciclo ha una durata di circa 10-15 secondi. Alcune macchine rotanti hanno impronte multiple. !!!!!!!!!!!!!!Variante con stiramento !Il Parison dopo essere stato stampato per iniezione viene riscaldato nuovamente, chiuso nello stampo di soffiaggio, stirato e soffiato all’interno dello stampo e quindi estratto. Il meccanismo telescopico che provoca lo stiramento del Parison mentre viene soffiato serve a evitare che il fondo, a causa della maggior distanza, sia troppo sottile e inoltre rende più resistente il materiale secondo quella direzione. !!!!!!!


Difetti


Soffiaggio


Soffiaggio

• Soffiaggio - iniezione:– Macchina a tavola rotante:

1. Stampaggio a iniezionedel parison

2. Soffiaggio

Tempo ciclo: 10 ÷ 15 sStampi multipli (p.es. 8 impronte per stampo)

3. Espulsione

Soffiaggio– Variante con stiramento:

Riscaldamentodel parison preformato

Chiusuradello stampo

Stiramentoe soffiaggio

Estrazionedello stampato

Soffiaggio

• Soffiaggio - iniezione:– Macchina a tavola rotante:

1. Stampaggio a iniezionedel parison

2. Soffiaggio

Tempo ciclo: 10 ÷ 15 sStampi multipli (p.es. 8 impronte per stampo)

3. Espulsione

Soffiaggio– Variante con stiramento:

Riscaldamentodel parison preformato

Chiusuradello stampo

Stiramentoe soffiaggio


SCELTA DEL PROCESSO !Vantaggi del soffiaggio a estrusione • minor costo dello stampo (più adatto anche per i piccoli volumi di produzione) • contenitori di forma complicata e con manico (unico modo per fare taniche) • prodotti di dimensioni più grandi !Vantaggi del soffiaggio a iniezione • maggior cadenza produttiva (tempo ciclo minore, stampi multipli) più adatto perciò a volumi

grandi di produzione • assenza di sfridi, bave e operazioni secondarie (taglio delle bave) • Migliore controllo della forma (spessore, collo, chiusura di sicurezza) !!!!!!!!!!!!!!!NB Fanno eccezione le bottiglie dell’acqua minerali le quali vengono sempre prodotte con soffiaggio-iniezione con stiramento !Materiali !HDPE, PET (più frequenti), PP, PS, PVC, ABS, PC, … !Caratteristiche degli stampati !Spessori da 0,4 a 3 mm !Raccordi: più ampi rispetto allo stampaggio a iniezione !Spessori: lo spessore del collo ha maggior sezione rispetto al corpo della parete, anche se non deve essere maggiore di 2 volte per non subire deformazioni al momento del raffreddamento. !Sporgenze: all’interno della cavità dello stampo lo spessore si assottiglia, quindi esse non devono essere troppo profonde. Sono da evitare le sporgenze annidate (sporgenza nella sporgenza) poiché il materiale, troppo sottile, potrebbe lacerarsi. !!!!!!!!!!!!!!

Soffiaggio

– Vantaggi del soffiaggio-estrusione:• Minor costo degli stampi• Possibilità di ottenere contenitori di forma complicata e con maniglie

– Vantaggi del soffiaggio-iniezione:• Maggiore cadenza produttiva (tempo ciclo minore, stampi multipli)• Assenza di sfridi e di operazioni secondarie (taglio delle bave)• Miglior controllo della forma (spessore, collo, chiusura di sicurezza)

0,25 ÷ 0,5 litri < 0,25 litri

> 0,5 litri

Soffiaggio-iniezioneSoffiaggio-estrusione

> 2.000.000 pz 10.000 ÷ 1.000.000 pz1.000.000 ÷ 2.000.000 pz

• Scelta del processo:

Soffiaggio

• Caratteristiche degli stampati:– Dettagli di forma, spessori

spessore del collo

spessore di parete (assottigliamento)

angolo di spogliaraccordo

sporgenze (assottigliamenti)

Soffiaggio

– Vantaggi del soffiaggio-estrusione:• Minor costo degli stampi• Possibilità di ottenere contenitori di forma complicata e con maniglie

– Vantaggi del soffiaggio-iniezione:• Maggiore cadenza produttiva (tempo ciclo minore, stampi multipli)• Assenza di sfridi e di operazioni secondarie (taglio delle bave)• Miglior controllo della forma (spessore, collo, chiusura di sicurezza)

0,25 ÷ 0,5 litri < 0,25 litri

> 0,5 litri

Soffiaggio-iniezioneSoffiaggio-estrusione

> 2.000.000 pz 10.000 ÷ 1.000.000 pz1.000.000 ÷ 2.000.000 pz

• Scelta del processo:

Soffiaggio

• Caratteristiche degli stampati:– Dettagli di forma, spessori

spessore del collo

spessore di parete (assottigliamento)

angolo di spogliaraccordo

sporgenze (assottigliamenti)

Irrigidimenti !Vengono creati corrugamenti, nervature cave o saldature per aumentare la resistenza statica del lavorato. Le saldature sono ottenute dallo schiacciamento del Parison

!Applicazioni !Componenti di forma cava (bottiglie, contenitori per liquidi, serbatoi, gocattoli, … ) !

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Soffiaggio– Irrigidimenti:

corrugamenti

nervature cave

saldature(tack-off)

Saldature:

a punto a costola

Stampaggio rotazionale

• Principio:– Il polimero (liquido o in polvere) è caricato in uno stampo– Lo stampo è messo in rotazione intorno a due assi, e attraversa:

• un forno, dove il materiale fonde e ricopre le pareti interne dello stampo• una stazione di raffreddamento, dove il materiale solidifica formando uno

strato di spessore uniforme– Il componente stampato è estratto dallo stampo

Caricamentodel materiale

Riscaldamento


Raffreddamento

Soffiaggio

• Applicazioni:– Componenti di forma cava (bottiglie, contenitori per liquidi, serbatoi,

giocattoli, …)– Spessori: 0,4 ÷ 3 mm– Materiali: HDPE, PET (più frequenti), PP, PS, PVC, ABS, PC, ...

Soffiaggio

• Soffiaggio-estrusione:– Processo continuo (estrusore a vite)– Processo intermittente (cilindro a vite punzonante)

estrusore

parison

stampo

1. Estrusione 3. Soffiaggio

stampato

bave

4. Estrazione2. Chiusura stampo

spinottodi soffiaggio

STAMPAGGIO ROTAZIONALE !Viene utilizzato per formare componenti a forma chiusa. Lo stampo è come una specie di contenitore con corpo principale e coperchio. !!!!!!!!!!!!!!!!!!Il materiale termoplastico inserito è inizialmente in polvere o liquido a temperatura ambiente. Esso viene dosato all’interno dello stampo in una quantità opportuna. Lo stampo è messo in rotazione intorno a due assi; questo movimento permette al materiale di distribuirsi uniformemente su tutte le pareti dello stampo. Nel mentre viene riscaldato a una temperatura attorno ai 200°- 300° C; il riscaldamento non è istantaneo ma va dai 5 ai 15 minuti. Esso quindi fonde e bagna le pareti dello stampo. Continuando a ruotare viene trasferito nella stazione di raffreddamento, dove getti di acqua nebulizzata lo raffreddano e dove il materiale solidifica formando uno strato di spessore uniforme. Una volta solidificato viene estratto dallo stampo !!!!!!!!!!!!!!Materiali !• Polimeri liquidi: PVC Plastisol • Scelta più comune: PE • Altri termoplastici: PP, PA, PC • Anche multistrato (colore, materiale) o rinforzati ( 10-15 % fibre corte vetro) !Volumi di produzione !L’impiego del rotazionale avviene per un minimo di volume di 5.000 unità Il volume tipico per produzione di lavorati di grandi dimensioni è > 100.000 mentre > 500.000 per lavorati di piccole dimensioni.

Soffiaggio– Irrigidimenti:

corrugamenti

nervature cave

saldature(tack-off)

Saldature:

a punto a costola


• Principio:– Il polimero (liquido o in polvere) è caricato in uno stampo– Lo stampo è messo in rotazione intorno a due assi, e attraversa:

• un forno, dove il materiale fonde e ricopre le pareti interne dello stampo• una stazione di raffreddamento, dove il materiale solidifica formando uno

strato di spessore uniforme– Il componente stampato è estratto dallo stampo

Caricamentodel materiale

Riscaldamento


Raffreddamento


Riscaldamento lento attraverso le pareti dello stampo (durata 5 ÷ 15 min)

→ Necessità di materiale in polvere o liquido

Riempimento della forma per gravità(nessuna pressione richiesta)

300-400°C

200-300°C

assemaggiore

asseminore

telaioportastampi

→ Necessità di rotazione biassiale dello stampo:- 10 ÷ 20 giri/min- rapporto velocità 4 : 1 tra i due assi


Tempo ciclo elevato (8 ÷ 30 min)

→ Necessità di stampi multipli:- 12 ÷ 36 stampi per pezzi piccoli(< 300 mm, < 0,5 kg)

- 2 ÷ 3 stampi per pezzi grandiFasi del processo

carico / scarico

riscaldamento

raffreddamento

Stampi !Lo stampaggio rotazionale, a causa del tempo ciclo elevato (8-30 minuti) necessita di stampi multipli. Su uno stesso stappo difatti vengono montati 2 telai che possono contenere dai 12 ai 36 stampi per pezzi piccoli (< 300 mm) o 2-3 stampi per pezzi grandi Gli stampi posso essere realizzati in lamiera saldata in acciaio, fusioni di alluminio, elettroformati in leghe di nichel o fresati in alluminio. !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!Caratteristiche degli stampati !Lo spessore è uniforme e si possono creare lavorati con spessori da 2,5 a 6 mm (+ 3 o 4 mm per resine rinforzate) anche se il minimo spessore ottenibile è di 1,5 mm. La forma è sempre cava è può assumere geometrie complesse. !!!!!!!!!!!!!


• Vantaggi:– Ampia gamma di dimensioni (fino a decine di m3)– Possibilità di ottenere spessori elevati (variabili con il dosaggio)– Assenza di tensioni residue– Stampi economici (rispetto a soffiaggio e iniezione)– Materiale grezzo economico (rispetto alla termoformatura)

• Svantaggi:– Tempo ciclo elevato– Scelta limitata di materiali– Finitura superficiale scarsa, porosità

Stampaggio rotazionale• Stampi:

– in lamiera saldata di acciaio– fusioni di alluminio– elettroformati in leghe di nichel– fresati in alluminio

Stampo di fusioneStampo saldato Stampo elettroformatoStampi per stampaggio rotazionale

Stampo di fusione per pallone in PVCcon inserto (valvola di gonfiaggio)

Stampo elettroformato per modelli anatomici in PVC

Stampi per stampaggio rotazionale

Telaio portastampi (spider)

Stampo per multistrato

1°strato

stampo

bussola in PTFE

serbatoio isolato(drop-box)

valvola

materiale per 2°strato


Stampo di fusione per pallone in PVCcon inserto (valvola di gonfiaggio)

Stampo elettroformato per modelli anatomici in PVC


Telaio portastampi (spider)

Stampo per multistrato

1°strato

stampo

bussola in PTFE

serbatoio isolato(drop-box)

valvola

materiale per 2°strato


• Caratteristiche degli stampati:

linea di divisione

sottosquadri

filettatureaperture

spessori uniformi

angoli di spoglia

angoli, raccordi


Applicazioni !

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Stampaggio rotazionale– Esempi:

Contenitori e serbatoi


Telai e carcasse

Stampaggio rotazionale– Esempi:

Contenitori e serbatoi


Telai e carcasse

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Giocattoli e figure decorative

Arredamento


Settori vari


Giocattoli e figure decorative

Arredamento


Settori vari


• Caratteristiche degli stampati:

linea di divisione

sottosquadri

filettatureaperture

spessori uniformi

angoli di spoglia

angoli, raccordi


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