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Sistemi di Produzione II La formatura dei polimeri

© 2006 Politecnico di Torino 1

Le lavorazioni: la formatura

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Le lavorazioni: la formatura

Le lavorazioni industriali

Il processo di fusione

La fusione in forma transitoria

La fusione in forma permanente

La formatura dei polimeri

Esercizi sulla fusione



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Obiettivi della lezione

Fornire le conoscenze di base sulle varie tecnologie di formatura dei polimeri

Analizzare i vantaggi e gli svantaggi di ogni sistema

Saper valutare le lavorazioni più adeguate per ogni tipologia di processo

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Bibliografia per la lezione

“Sistemi di Produzione”A. Villa, G. Murari, D. AntonelliC.L.U.T. Editrice, 2004

capitolo 3 paragrafo 3

“Manufacturing processes for engineering materials”S. KalpakjianAddison-Wesley Publishing Company, 1991

capitolo 10




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Le caratteristiche peculiari

Lo stampaggio ad iniezione

L’estrusione

La termoformatura



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Fattori caratteristici

Scorrimentopossibile nei materiali termoplasticiimpedito nei termoindurenti a causa della reticolazione

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Scorrimento

Temperatura di rammollimentodetermina il grado di plasticità (lavorabilità) dei polimeri



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Scorrimento

Temperatura di rammollimento

Stabilità termicasollecitazioni meccaniche o termiche esterne incidono sugli attriti interni scatenando ulteriori gradienti termici

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Materia prima

Materiali termoplasticiconservano le caratteristiche di scorrimento durante il riscaldamentomaggiore stampabilità al diminuire della viscosità



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Materia prima

Materiali termoplastici

Materiali termoindurentiviscosità troppo elevata per poter riempire efficacemente le cavità dello stampo per semplice gravitàuso di dispositivi ad azione premente come pistone o vite con moto rotatorio e di traslazione assiale

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I pellets

Granuli cubici

3

3

3



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I pellets

Granuli cubici

Granuli cilindrici

3

3

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Polveri

Granuli cubici

Granuli cilindrici

Polveri di granulometria fine



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Additivi utilizzati

Cariche inertiusate su termoindurenti o su cloruro di polivinilemigliore comportamento allo stampaggiomigliori caratteristiche meccaniche e dimensionali

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Additivi utilizzati

Cariche inerti

Agenti rinforzantivetroresine utilizzate su laminati plastici o termoplastici (ABS, nylon, polistirolo)migliori caratteristiche meccaniche dei manufatti



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Additivi utilizzati

Cariche inerti

Agenti rinforzanti

Plastificanti (su polimeri termoplastici)liquidi ad alto punto di ebollizione solidi a punto di fusione basso polimeri a massa molecolare non elevata (poliesteri)

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Additivi utilizzati

Cariche inerti

Agenti rinforzanti

Plastificanti

Pigmenti e coloranti

Lubrificanti, indurenti, stabilizzanti, inibenti, ecc...



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Lavorazione dei termoplastici

Raffreddando il materiale al di sotto delle temperature:

Tm (fusione) il polimero è cristallinoTp (rammollimento) il polimero è amorfo

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Lavorazione dei termoindurenti

Riscaldamento fino alla temperatura di reticolazione

Formatura del polimero

Mantenimento del polimero alla temperatura di reticolazione fino a fine processo




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L’estrusione

La termoformatura



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Pressa per stampaggio ad iniezione

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Unità di iniezione(sistema oleodinamico)



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Unità di comando chiusura dello

stampo

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Semistampo mobile



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Semistampo fisso

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Puntone di espulsione dei pezzi



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Sistema di pressione a vite

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Analisi del processo

Ingresso del materiale granulato dalla tramoggia alla vite



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Fluidificazione del polimero nel passaggio attraverso piastre di riscaldamento

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Riempimento parziale dello stampo attraverso un ugello di iniezione



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L’azione della vite mantiene in pressione il materiale nello stampo fino alla solidificazione

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Estrazione del polimero dallo stampo




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L’estrusione

La termoformatura



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Caratteristiche tecnologiche

Flessibilità

Universalità del procedimento

Lavorazioni di un vasto repertorio di forme

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Generalità

Il sistema a vite consente il funzionamento del dispositivo di estrusione con una matrice in sostituzione dello stampo



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Tipologie di estrusione

Estrusione continuaproduzione di tubi, barre, fogli, profilati, film sottili e fili elettrici

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Tipologie di estrusione

Estrusione continua

Estrusione di pezzi singoliproduzione di forme grezze (pastiglie, parisonecc.) per lavorazioni successive



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L’estrusore

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L’estrusore

Zona raffreddata della tramoggia



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L’estrusore

Zona riscaldata del cilindro

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L’estrusore

Zona di fusione del materiale



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L’estrusore

Zona di trasporto del materiale fuso

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Raffreddamento del pezzo

In uscita della matrice il pezzo estruso va raffreddato al di sotto della temperatura di transizione vetrosa Tg



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Raffreddamento in aria o in acqua

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Raffreddamento in aria o in acqua

A fine processo va verificata la velocità di raffreddamento per evitare l’insorgere di distorsioni o criccature




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L’estrusione

La termoformatura



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Processo di termoformatura

Riscaldamento dei semilavorati per calandratura fino allo stato plastico del materiale

Fissaggio perimetrale allo stampo

Adesione alla superficie interna dello stampo

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Modalità di termoformatura

Sotto vuoto

In pressione

Tra stampi accoppiati



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Termoformatura sotto vuoto pneumatico

Riscaldamento

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Uscita aria



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Termoformatura in pressione



57

Termoformatura in pressione

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Termoformatura fra stampi accoppiati

Punzone



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Termoformatura fra stampi accoppiati

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Caratteristiche del processo

Dimensioni dei pezzi notevoli (Φ 4000 mm)



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Tempi ciclo elevatiriscaldamento + stampaggio + raffreddamento

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Tempi ciclo elevati

Materiali usati di poco pregio



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Tempi ciclo elevati

Materiali usati di poco pregio

Produzione di oggetti di forma semplicebicchieri monouso, calotte di aerei, secchi ecc.

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Sommario della lezione

Caratteristiche peculiari della formatura dei polimeri


L’estrusione

La termoformatura

Domande di riepilogo

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