Capitolo 7 La fustellatura

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1 Capitolo 7 La fustellatura DEFINIZIONE TIPOLOGIA DI MACCHINE Le fustellatrici piane GLI UTENSILI LE ATTREZZATURE LE FASI DI LAVORAZIONE CONCETTI GENERALI DI IMPOSTAZIONE SCARTI DI PRODUZIONE 1

2 7 - LA FUSTELLATURA 2

3 7.1 - DEFINIZIONE L imballaggio di carta, cartoncino, cartone o cartone ondulato viene, di solito, fustellato da fogli piani. Durante il processo i fustellati possono essere completati con cordonature e rilievi a freddo: operazioni complesse, che richiedono la fustellatura individuale di ogni singolo foglio. Dato che il prodotto finale è costituito, tipicamente, da imballaggi di qualità configurati e rifiniti in modo elaborato (come nel caso degli astucci per cosmetici, sigarette, prodotti farmaceutici, alimentari ecc.), i materiali utilizzati devono soddisfare i requisiti più severi. Fustelle con tolleranze minime e macchine fustellatrici automatizzate, di estrema precisione, rappresentano a loro volta una condizione sine qua non. Queste esigenze sono soddisfatte nel modo migliore dalle fustellatrici piane. I fogli stampati, impilati su un bancale, vengono trasferiti dalla macchina da stampa alla fustellatrice che può essere alimentata manualmente o tramite un apposito sistema logistico. Nel mettifoglio i fogli vengono prelevati dalla pila uno alla volta, allineati in tre punti per mezzo di squadre frontali e laterali che assicurano un registro preciso, quindi trasmessi a un gruppo di pinze che li posiziona correttamente tra fustella e contro-fustella. La fustellatura di ciascun foglio avviene quindi in un solo colpo. Nella successiva stazione di estrazione, appositi attrezzi rimuovono automaticamente lo scarto. Se la macchina è equipaggiata in modo adeguato, i fustellati multipli possono poi essere separati, per la produzione multipla. Per una fustellatura di qualità è indispensabile un registro di grande precisione, in grado di assicurare che i fogli vengano man mano fustellati sempre ed esattamente nella stessa posizione. 3

4 7.2 - TIPOLOGIA DI MACCHINE Le macchine da fustellatura si dividono in: fustellatrici pianocilindriche fustellatrici piane automatiche fustellatrici piane manuali e platine fustellatrici laser fustellatrici ad alta frequenza (piega morbida) 4

5 7.2 - TIPOLOGIA DI MACCHINE Fustellatrici pianocilindriche Si tratta di macchine da stampa tipografiche di vecchia generazione che, con particolari modifiche, sono state adeguate alla fustellatura. In particolare, sul cilindro stampa si pone una piastra d acciaio adeguatamente flessibile e opportunamente preparata, che verrà impiegata come controplacca rispetto alla fustella. Questo tipo di attrezzatura, talvolta, è difficile da usare in quanto il foglio, dopo essere stato fustellato, deve girare su un altro cilindro con la possibilità che si stacchino i pezzi fustellati. Per ovviare a questo inconveniente, e dunque per poter veicolare il fustellato al piano di uscita, vengono impiegate delle tacche di tenuta molto evidenti e visibili. Le fustellatrici pianocilindriche sono sicuramente superate dal punto di vista tecnologico, ma se ne trovano ancora in funzione presso alcune cartotecniche. Si tratta perlopiù di macchine Heidelberg, dal formato alquanto limitato (massimo 56 x 77 cm), capaci di lavorare fogli di grammatura massima di 300/g mq circa. 5

6 7.2 - TIPOLOGIA DI MACCHINE Fustellatrici piane automatiche Attualmente sono le attrezzature più usate. Il loro grado di automazione è molto elevato, permettendo di raggiungere alte velocità e precisione di set-up, e garantendo al contempo una qualità di prodotto molto elevata. Possono essere completate con molti tipi di optional fra cui estrattore automatico, separatore di pose (se la macchina lo permette), sistema di preavviamento su tavolo di preparazione esterno, in modo da ridurre i tempi di cambio lavoro. Nel tragitto percorso dal mettifoglio all uscita il foglio viene trasportato da apposite pinze in modo perfettamente planare, il che agevola la tenuta complessiva del lavoro già fustellato. Per evitare danneggiamenti i sistemi di movimentazione dei fogli sono concepiti in modo da effettuare movimenti estremamente delicati. Inoltre, dalla stazione di alimentazione all uscita i fogli vengono convogliati in orizzontale; in questo modo si possono ridurre sensibilmente le tacche di tenuta, massimizzando al contempo la velocità di produzione su una vasta gamma di materiali (dalla carta da 80 g/mq al cartone ondulato da 4.0 mm di spessore, riciclati compresi), anche in presenza di layout complicati. I vantaggi sono importanti: ridurre il più possibile le tacche di tenuta significa aumentare la qualità del prodotto finale e facilitare la successiva separazione manuale o meccanica dei fustellati. 6

7 7.2 - TIPOLOGIA DI MACCHINE Fustellatrici piane manuali e platine In queste attrezzature il foglio viene puntato a mano o in maniera semiautomatica. Sulle platine si possono fustellare anche materiali molto particolari e difficili, ma con velocità di produzione limitate (circa 1.000/1.200 copie orarie al massimo). La qualità del lavoro ottenuto con questo tipo di fustellatrice è paragonabile a quelle garantita da una macchina piana; tuttavia bisogna tenere presente che l integrità del fustellato viene messa a rischio nel momento in cui i fogli lavorati devono essere estratti dalla macchina a mano. Fatta questa precisazione, occorre sottolineare che le platine sono macchine molto versatili, in grado di effettuare anche la stampa a caldo. Inoltre per alcuni lavori sono indispensabili e dunque, nonostante l evoluzione della tecnologia, continueranno ad essere impiegate in cartotecnica. Aiutate da un ulteriore fatto positivo: l investimento necessario per il loro acquisto è piuttosto contenuto (infatti di norma si trovano in aziende di piccole dimensioni). 7

8 7.2 - TIPOLOGIA DI MACCHINE Fustellatrici laser Rappresentano la tecnologia più recente, sviluppata in questi ultimi anni. Il laser, infatti, sta entrando con impeto anche in questo settore e, attualmente, il solo limite alla sua diffusione è la bassa velocità produttiva (circa 300 fogli/ora con formato 50x70, a seconda della difficoltà del disegno). Con questa macchina si possono fustellare anche parti davvero piccolissime, con risultati di grande impatto. Tuttavia si tratta di una lavorazione delicata, che richiede una particolare attenzione in quanto, bruciando lo stampato, può generare delle parti annerite. Le fustellatrici laser possono effettuare solo il taglio (non la cordonatura); tuttavia, su materiali particolari, la fustellatura ottenuta si può utilizzare come una marcatura. 8

9 7.2 - TIPOLOGIA DI MACCHINE Fustellatrici ad alta frequenza o piega morbida Si tratta di macchine a giostra o lineari, usate per fustellare e cordonare materiali plastici di alto spessore, difficilmente lavorabili a freddo (PVC o PET). Le versioni a giostra - più diffuse - richiedono puntature manuali e lavorano a velocità molto ridotte; quelle lineari (tipo autoplatine) presentano un costo d acquisto elevato, difficile da ammortizzare in tempi brevi (produttore di riferimento è Geaf Srl). Caratteristiche tecniche Lo spessore ideale del materiale è fra 300 e micron. Spessori più elevati aumentano le difficoltà di lavorazione; al di sotto dei 300 micron la fustellatura può essere effettuata a freddo con macchine tipo Bobst, o a caldo con i clichè per il primo passaggio di cordonatura. In questo tipo di fustellatura il materiale non ha memoria perchè è snervato (dunque torna nella posizione originale). Formato massimo di fustellatura: 55x70 con macchina a giostra, 70x100 con macchina lineare. Con questo tipo di tecnologia non è necessario preoccuparsi del lato che non sbianca in quanto la fustellatura piega morbida non lo influenza in alcun modo. Taglio e cordonatura vengono eseguiti in un solo passaggio; se lo spessore è molto elevato (oltre 500 micron) si possono effettuare due passaggi, uno per le pieghe e uno per il taglio. Le cordonature non richiedono controsolcatori: una scarica elettrica nei filetti deformerebbe il materiale Anche in questo caso è preferibile eseguire la stampa a rovescio sull interno, in quanto si ottiene una miglior protezione della stampa nelle successive lavorazioni. 9

10 LE FUSTELLATRICI PIANE AUTOMATICHE Fustellatrice Heidelberg Fustellatrice Bobst 10

11 LE FUSTELLATRICI PIANE AUTOMATICHE Caratteristiche tecniche e informazioni generali I produttori di fustellatrici piane più noti in Europa sono Bobst (che produce in Svizzera, Cina e Brasile), Heidelberg (Germania, Taiwan) e Iberica (Spagna). Le loro macchine seguono la stessa concezione, che prevede la messa in campo di utensile, piastra, controsolcatori e contromatrici. Diverso, invece, il sistema di taglio: nel caso di Bobst e Iberica la fustella è ferma e si muove verso l alto il piano inferiore, mentre in alcune Heidelberg il foglio resta fermo e scende la fustella. La pressione esercitata, invece, è pressoché identica: sui formati 70x100 varia fra 250 e 300 t, sul 100x140 fra 550 e 600 t. Gli elementi di una fustellatrice sono: sistema d introduzione, fustella, estrattore, separatore, uscita. L estrattore viene impiegato in quasi tutti i settori, salvo che nel farmaceutico dove - vista la progressiva riduzione dei lotti - si tende ad eliminarlo e ad effettuare manualmente la scartinatura. L incidenza di questo componente sul costo complessivo della macchina varia di molto: nel caso di Heidelberg comporta un aumento di prezzo del 25% mentre le fustellatrici Bobst lo integrano di default. Anche l uso del separatore va diminuendo (ogni utensile costa intorno ai euro); in genere si usa per produzioni superiori ai fogli. Per contenere tempi di avviamento altrimenti troppo onerosi alcuni operatori preferiscono ricorrere al tavolo di preparazione fuori macchina che, tuttavia, non evita gli aggiustamenti definitivi in macchina. Nella fustellatura di packaging tipo cluster il separatore resta, invece, necessario in modo che, una volta estratto dalla macchina, il bancale non debba più essere toccato. Alcune volte l'operazione di scartinatura e separazione viene fatta eseguire dagli operatori delle piega incolla, soprattutto nel caso di prodotti con fondo automatico, dove le velocità sono ridotte e questa risulta essere naturalmente la soluzione più vantaggiosa. 11

12 LE FUSTELLATRICI PIANE AUTOMATICHE Trend e terminologia Negli ultimi anni la domanda di prodotti cartotecnici incollati va diminuendo a vantaggio dei fustellati stesi. La ragione risiede nella scelta di molte aziende, segnatamente alimentari*, di incollare il packaging direttamente sulle macchine di confezionamento, opportunamente equipaggiate di gruppi colla. Questa soluzione permette di avvolgere il packaging attorno al prodotto invece che inserire il prodotto nella confezione preincollata, semplificando di molto il ciclo e le attrezzature. Le sigle usate dai produttori più importanti per classificare le attrezzature sono: E = ejection; R = reception de pile separè (ossia separatore) Bobst C = cutting (taglio); S = stripping (estrattore); B = blanking (separatore) Heidelberg Di recente, nel linguaggio comune si è affermato l uso del termine autoplatina per indicare la fustellatrice; propriamente parlando, però, questa parola è corretta solo se riferita a macchine Bobst, dove si parla di autoplatina modello Sprintera. Diversamente, diremo fustellatrice automatica modello Varimatrix per indicare la macchina di Heidelberg. Nota *Si consideri che, indicativamente, il mercato del packaging trova impiego per il 50% nel settore alimentare, per il 20% nei beni industriali e nel cartone ondulato, per il 15% nel cosmetico e profumiero e per il restante 15% nel farmaceutico. 12

13 LE FUSTELLATRICI PIANE AUTOMATICHE Le macchine fustellatrici sono composte da diversi moduli o stazioni: 1 - mettifoglio e stazione di alimentazione o feeder 2 - tavolo di tenuta e stazione di trasporto 3 - stazione di taglio o fustellatura (cutting section) 4 - stazione di estrazione (stripping section) 5 - stazione di separazione (blanking section) 6 - uscita con palettizzazione dei fogli fustellati 13

14 LE FUSTELLATRICI PIANE AUTOMATICHE Mettifoglio e stazione di alimentazione o feeder Il mettifoglio è dotato di servomotori che assicurano il sollevamento continuo della pila e un flusso agile a squame nella stazione di alimentazione, a velocità regolabile. Un apposito controllo assicura che venga prelevato un solo foglio alla volta. È un dispositivo ad alta produttività, che tratta una vasta gamma di materiali da fustellare: la carta da 80 g/mq e il cartone ondulato da 4.0 mm, fogli di cartone liscio e ondulato anche non perfettamente stesi (la percentuale massima di imbarcatura tollerata sui materiali accoppiati è del 4%, il che significa 40 mm su 1 metro. Le cinghie di trasporto del tavolo di mettifoglio assicurano il trasporto affidabile del foglio lungo l intera macchina. 14

15 LE FUSTELLATRICI PIANE AUTOMATICHE Stazione di taglio o fustellatura (cutting section) Le fustellatrici utilizzano una platina inferiore mobile (Bobst e Iberica) oppure una platina superiore mobile (Heidelberg). In questo secondo caso si dà un vantaggio: quando la platina si solleva per staccare dalla controfustella il foglio, si crea un vuoto che permette di trasportare delicatamente il foglio al di fuori dall area di fustellatura su un cuscino d aria. L avviamento è rapido e semplice in quanto la stazione di fustellatura è dotata di rulli guida e contro-fustelle montate su bracci di supporto; telai e contro-fustelle sono bloccati in posizione per mezzo di un sistema di comando centralizzato, mentre i porta fustelle sono facili da posizionare con precisione. Infine, il dispositivo Centerline facilita il montaggio rapido e semplice degli attrezzi. 15

16 LE FUSTELLATRICI PIANE AUTOMATICHE Stazione di estrazione (stripping section) La stazione di estrazione è dotata di un dispositivo di sollevamento elettropneumatico per le guide del telaio portaattrezzi superiore. Questo telaio è facile da muovere e spostare perchè dotato di ingranaggi. Gli stop del Centerline possono essere regolati con precisione in entrambi i sensi (di marcia del foglio o contrario) per facilitare la messa a punto. La stazione di estrazione può essere completata con vari sistemi di eliminazione dello scarto. I fogli di prova si rimuovono facilmente, con l apertura manuale delle barre di pinza. La doppia cam consente una rimozione affidabile degli scarti, anche piccolissimi (mm 2,5 circa). Su Heidelberg si ha una apertura automatica delle barre di pinza e una doppia cam estrattore/separatore con comando automatico di discesa telaio. 16

17 LE FUSTELLATRICI PIANE AUTOMATICHE Stazione di separazione (blanking section) 17

18 LE FUSTELLATRICI PIANE AUTOMATICHE La blanking section è l ultima stazione della fustellatrice automatica e può effettuare due tipi di raccolta. 1) Raccolta standard - Permette di impilare i fogli fustellati uniti dalle tacche di tenuta. I fustellati saranno quindi separati, manualmente, in una fase successiva. 18

19 LE FUSTELLATRICI PIANE AUTOMATICHE 2) Raccolta per pose separate - Grazie a utensili speciali, effettua il distacco delle tacche di tenuta tra i singoli fustellati; a questo punto i fustellati sono pronti per essere direttamente trasferiti alla macchina piegaincollatrice. Questo sistema di raccolta viene impiegato per tirature molto lunghe e per la piega-incollatura ad alta velocità di astucci, in cui l operatore non avrebbe il tempo di effettuare oltre al carico continuo del mettifoglio, anche la separazione manuale dei fustellati. Per stabilizzare le pile di fustellati separati sul bancale di raccolta, viene inserito - dopo un certo numero di fogli - un foglio intercalare che permette di spostare il bancale senza rischi di caduta del carico. 19

20 LE FUSTELLATRICI PIANE AUTOMATICHE Uscita e palettizzazione dei fogli fustellati A seconda del modello di macchina, l uscita presenta la struttura di una stazione universale per il deposito di fogli interi, la rimozione del refilo frontale e la separazione dei fustellati con layout a taglio singolo o doppio, questo nel caso di macchina con separatore di posa. Il porta-attrezzi superiore, con dispositivo di sollevamento elettropneumatico o meccanico, consente di inserire con facilità elementi di separazione; primi fogli e supporti per lo scarto vengono rimossi all attivazione della cam di apertura e negli estrattori previsti sulla stazione di uscita. Il foglio viene portato delicatamente fino allo stop dell uscita. Per evitare l arricciamento, la macchina è provvista di frenafogli con aspirazione regolata in base al materiale e alla velocità di produzione. In alcuni casi è possibile l inserimento di fogli intermedi per il conteggio dei lotti, che vengono poi facilmente rimossi. 20

21 7.3 - GLI UTENSILI 21

22 7.3 - GLI UTENSILI La fustella La fustella è costituita da un piano di legno - normalmente betulla - o più raramente di materiale plastico, di spessore di circa 18 mm (varia a seconda del materiale da fustellare). Nelle apposite scanalature passanti vengono inseriti i coltelli di taglio (filetti) e di cordonatura corrispondenti alle sagome dei fustellati da ottenere. Accanto alle lame di taglio vengono incollate strisce di gomma di varia durezza, per poter estrarre il coltello dal foglio una volta effettuato il taglio. I filetti di taglio separano dal resto del foglio le superfici di cartoncino sagomate. Una buona fustellatura è di fondamentale importanza agli effetti delle prestazioni dell astuccio, soprattutto per la loro macchinabilità sugli impianti automatici di confezionamento. Le fustellatrici (macchine per la preparazione delle fustelle che generano i tagli in cui poi posizionare i filetti) possono essere collegate e pilotate da sistemi CAD. In tal modo si riducono i tempi di esecuzione attraverso la trasmissione automatica dei dati di progettazione (forniti dal cliente-utilizzatore) con tutte le informazioni necessarie alla preparazione della fustella, garantendo altresì l assoluta corrispondenza al disegno originale. 22

23 7.3 - GLI UTENSILI Esempio di impostazione della fustella su Bobst 102-E-II Le informazioni da fornire al fustellificio per approntare una fustella sono: resa; tipo di materiale; spessore del materiale; formato del cartone; estrattore maschio; estrattore femmina; contromatrici. L esecuzione di fustelle a resa multipla deve essere eseguita a regola d arte, per garantire la costanza dimensionale dei fustellati nelle varie posizioni di resa e l accuratezza di esecuzione di tagli e cordonature. Nel caso i fustellati vengano utilizzati su impianti di confezionamento ad alta velocità, è consigliabile l impiego di fustelle ad alta precisione, eseguite mediante plottaggio al laser. In questi ultimi anni l impiego di apparecchiature laser per l esecuzione delle fustelle si è notevolmente diffuso, grazie alla precisione e ripetibilità di questa tecnologia. 23

24 7.3 - GLI UTENSILI I filetti di taglio e cordonatura Filetti di taglio - Alcune loro dimensioni dipendono dallo spessore e dal tipo di cartone che si deve tagliare. Filetti di cordonatura - Spessore dei filetti con contromatrici prefabbricate o incise. Lo spessore f del filetto cordonatore dipende dal tipo di materiale lavorato e dal suo spessore e. 24

25 7.3 - GLI UTENSILI Tipi di filetto cordonatore da utilizzare in base allo spessore del cartone 25

26 7.3 - GLI UTENSILI Il pannello di legno della fustella - È necessario utilizzare il massimo formato possibile per permettere l inserimento dei filetti di compensazione indispensabili per equilibrare i carichi della fustellatrice. Il tipo di telaio e il sistema di chiusura determinano le dimensioni complessive del pannello di legno. Viene utilizzato un legno multistrato di buona qualità, di spessore di mm 18, composto da un numero di strati compreso fra 11 e

27 7.3 - GLI UTENSILI Tacca di centratura o Centerline È una tacca tagliata sul bordo del pannello di legno, con larghezza 15 mm per 8 mm di spessore. Serve a ottenere la perfetta precentratura della fustella. Serraggio della fustella Per chiudere perfettamente la fustella occorre utilizzare una chiave dinamometrica speciale, con cui è possibile imprimere una forza corretta (al massimo di 3Nm). 27

28 7.3 - GLI UTENSILI Tacca di centratura o Centerline sui vari pezzi della macchina fustellatrice 28

29 7.3 - GLI UTENSILI Compensazione per equilibrare il carico Quando il carico non è equilibrato i filetti che si trovano nella parte posteriore della fustella tendono a smussarsi più rapidamente, perché sollecitati più intensamente. In tal caso, sarà necessario dedicare più tempo al taccheggio, i filetti dovranno essere sostituiti più frequentemente e la qualità del prodotto lavorato diminuirà. Una regola da seguire Se la lunghezza di taglio nel senso della marcia è inferiore al formato della macchina, si raccomanda l uso dei filetti di compensazione. Devono essere montati direttamente sulla fustella, con lo stesso tipo di gomma usato per i filetti di taglio. Quando vengono sostituiti i filetti di taglio vanno cambiati anche i filetti di compensazione. 29

30 7.3 - GLI UTENSILI I punti d attacco (tacche di tenuta) Il formista deve effettuare le tacche per i punti di attacco prima di mettere la gomma. Le tacche vanno realizzate con una mola (non bisogna molare mai attraverso le gomme!). 1 2 Non creare attacco per punti di tenuta sopra i ponti dei filetti: evita la debolezza del taglio in quel punto. La soluzione ottimale consiste nell utilizzare una particolare mola, dotata di frese dimensionate correttamente (figura 1). Al contrario, l impiego di scalpellini particolari non permette di ottenere tacche di tenuta ben fatte e controllate. Ok Non corretta 30

31 7.3 - GLI UTENSILI Quando usare i filetti sfaccettati Per tagliare correttamente dei fogli con spessore superiore a 1,5 mm, senza dover imprimere una forza eccessiva, si raccomanda di utilizzare dei filetti di taglio sfaccettati. Rispetto ai filetti con doppie smussature centrate, questi presentano infatti un angolo di taglio più chiuso, che diminuisce l effetto spigolo e facilita la penetrazione della lama nel cartone. 31

32 7.3 - GLI UTENSILI Il numero, la posizione e la dimensione dei punti d attacco dipendono dal tipo di fustellato da realizzare. In ogni caso, vanno però rispettate delle regole generali: 1 - nel collegamento dei fustellati con il rifilo frontale, i punti d attacco dipendono dall impostazione del lavoro; 2 - nel collegamento tra i fustellati occorre praticare i necessari punti d attacco nel senso di marcia, e quindi allinearli all asse dei punti che collegano i fustellati al rifilo frontale. Inoltre, tra le varie pose, vanno praticati alcuni punti d attacco in senso trasversale; 3 - nel collegamento dei rifili esterni bisogna creare punti d attacco su ciascuno dei filetti che separano i rifili laterali dal rifilo frontale e posteriore. Se i rifili esterni sono stati frazionati, vanno praticati dei punti d attacco su ciascun filetto. Inoltre, va rispetta- ta una distanza minima di 4 mm fra estremità del filetto e punto d attacco. Infine, se la resi- stenza del punto d attacco non fosse sufficien- te, occorre aggiungere un secondo punto d at- tacco a 6-10 mm di distanza dal preesistente. 32

33 7.3 - GLI UTENSILI Differenziare le gomme Si consiglia l uso di gomme con profilo e durezza diversificati in base al posizionamento: 1 - gomma compatta profilata da circa 70 Shore in prossimità dei punti d attacco; 2 - gomma piuma da 35/40 Shore nei punti degli altri filetti di taglio; 3 - gomma compatta di durezza da circa 70 Shore negli intagli. 33

34 7.3 - GLI UTENSILI Distanza tra filetti e gomme Quando si usa della gomma compatta non profilata da 70 Shore, occorre lasciare uno spazio di 2 mm tra questa e il filetto di taglio. Se, però, questo tipo di materiale segna i fustellati, andrà sostituito con della gommapiuma fra 35 e 40 Shore, con spessore maggiore di 7 mm. La gomma disposta contro i filetti di taglio genera, deformandosi, delle forze opposte che tendono a separare i fustellati, rompendo di conseguenza i punti d attacco. Soluzione migliore 34

35 7.3 - GLI UTENSILI La contromatrice Le contromatrici sono fabbricate con una resina denominata Pertinax. Servono a contrastare i filetti cordonatori in modo che questi possano fare pressione sul cartone e invitarlo nelle scanalature ricavate dalle contromatrici stesse. 35

36 7.3 - GLI UTENSILI Contromatrici e controsolcatori 1 2 LE CONTROMATRICI 3 1. Contromatrici incise nella piastra di taglio o nella lamiera sottile 2. Profondità delle scanalature di cordonatura 3. La profondità minima delle scanalature di cordonatura d è uguale allo spessore del cartone e Nota: per la microonda, anzitutto misurare lo spessore dell onda schiacciata e quindi applicare la stessa formula. 36

37 7.3 - GLI UTENSILI Le scanalature Nelle contromatrici di cordonatura prefabbricate ciascuna scanalatura deve essere centrata rispetto al filetto cordonatore. In base alle diverse reazioni del cartone, le condizioni per una cordonatura ideale cambiano e non si possono dunque ricavare solo dalle regole qui di seguito indicate; tuttavia, in genere la larghezza delle scanalature viene definita nel modo seguente: Fustella: spessore delle contromatrici prefabbricate Lo spessore della contromatrice d è uguale allo spessore del cartone e aggiunto allo spessore del fondo della cavità a. Nota: Per la microonda, prima si misura lo spessore dell onda schiacciata e quindi si applica la stessa formula. 1) Scanalature perpendicolari alle fibre del foglio: la larghezza della scanalatura b corrisponde a 1,5 volte lo spessore del foglio e più lo spessore del filetto cordonatore f. Per il cartone ondulato, occorre utilizzare 2 volte lo spessore del cartone rotto e più lo spessore del filetto cordonatore f 2) Scanalature parallele alle fibre del foglio: la scanalatura è più stretta nel senso delle fibre. In pratica, le scanalature parallele alle fibre hanno 0,1 mm in meno di quelle ad esse perpendicolari 37

38 7.3 - GLI UTENSILI Le contromatrici speciali LE CONTROMATRICI Per fustellature con dorsi spessi fino a 7/8 mm si usano dei normali filetti che, però, vanno sempre associati a una contromatrice completamente scavata nella zona centrale. Questo permette di ottenere, senza nessuno sforzo, una perfetta squadratura sulle pieghe, anche in fase di confezionamento. Ciò vale soprattutto per i dorsi piccoli (2 o 3 mm) ma il buon risultato è garantito fino a mm. Questa soluzione ottiene il miglior risultato di squadratura fustellando sul retro del foglio. Nel disegno a CAD va però tenuto presente che per ottenere ad esempio mm 5 di spessore dovrò detrarre 2 volte lo spessore del cartone utilizzato. Se impiego un cartone standard da g 300, equivalente ad esempio a mm 0,46 sul mio disegno il calcolo sarà: 5-(0,46 x 2) ossia 4,08. Disegnerò quindi due linee con distanza 4,08 per ottenere in fustellatura mm 5 finali. 38

39 7.3 - GLI UTENSILI I controsolcatori In fustellatura - in particolare per i filetti cordonatori - si utilizzano dei canaletti di plastica autocentranti, che velocizzano e semplificano la fase di avviamento: i controsolcatori. Ne esistono diversi tipi di fornitori differenti, ma la loro composizione interna resta immutata. Nella figura in basso si riporta l operazione da eseguire per calcolare il tipo di controsolcatore più idoneo a ciascuna lavorazione (tutti i fornitori usano il colore per distinguere i vari attrezzi: ad ogni colore è correlata la grammatura di materiale, teso o ondulato, corrispondente). 39

40 7.3 - GLI UTENSILI Come scegliere il controsolcatore più idoneo: una tabella di corrispondenze 40

41 7.3 - GLI UTENSILI Quattro grandi tipologie di controsolcatore 41

42 7.3 - GLI UTENSILI L utensile di estrazione superiore Si tratta di una tavola di legno simile alla fustella, dove vengono infilate le lame che spingono i rifili verso il basso durante la fase di estrazione. Il suo impiego non è necessario nelle piccole tirature; in questi casi, infatti, il cliente può decidere di non effettuare l estrazione oppure di preparare gli utensili superiori con il materiale fornito in dotazione alla macchina. 42

43 7.3 - GLI UTENSILI Estrazione superiore: il metodo di lavoro Per come è stato concepito, il telaio superiore di estrazione permette di lavorare in due modi. Il primo, consiste nel montare sul telaio a cassetto delle barre profilate, che permettono di fissare gli estrattori e i pressori. Tali utensili (forniti con la macchina) devono essere posizionati a seconda dei rifili da espellere. Questo metodo si adatta particolarmente bene ai lavori semplici, non ripetitivi. La seconda soluzione consiste nel fabbricare un utensile di legno su cui assicurare gli estrattori. L utensile in questione verrà fissato sotto il telaio a cassetto superiore, tramite delle barre profilate, o introdotto direttamente nella macchina se si usa un telaio a cassetto con dispositivo di chiusura rapida. A lavoro terminato, il pannello verrà stoccato per essere riutilizzato. Il principale vantaggio di questo metodo consiste nel ridurre in misura considerevole il tempo di avviamento dei lavori ripetitivi. 43

44 7.3 - GLI UTENSILI La tavola centrale di estrazione È una tavola di legno dotata di scarichi corrispondenti ai rifili, dove il foglio viene appoggiato dopo la fustellatura. La lama di estrazione dell utensile superiore comprime il rifilo in questi scarichi, facendolo cadere verso il basso. 44

45 7.3 - GLI UTENSILI L utensile inferiore di estrazione L attrezzatura inferiore di estrazione è equipaggiata con delle barre profilate, su cui sono fissati gli aghi telescopici. Grazie alla loro lunghezza regolabile, queste barre permettono di ottenere tutte le combinazioni richieste dal formato e il posizionamento dei rifili da espellere. 45

46 7.3 - GLI UTENSILI L utensile superiore di separazione Consiste in una serie di tamponi che riproducono la sagoma esterna dei singoli fustellati e comprimono i fustellati stessi sulla griglia di separazione, in corrispondenza delle tacche di tenuta. Per effetto della pressione le tacche si spezzano e i fustellati vengono impilati separatamente, prima nella tramoggia della griglia di separazione e poi direttamente uno sull altro sul bancale di uscita. 46

47 7.3 - GLI UTENSILI L utensile inferiore di separazione Come si evince dalla diapositiva precedente, la separazione dei fustellati - dopo la lavorazione e l espulsione completa dei rifili - consiste nel rompere i punti d attacco (tacche di tenuta) tra i fustellati tramite un utensile superiore maschio e un utensile inferiore femmina. L utensile inferiore consiste in una griglia di ferro che riproduce il layout del lavoro. 47

48 7.3 - GLI UTENSILI Il separatore di rifilo frontale La distanza tra i separatori e il primo filetto varia da 1 a 1,5 mm circa. 48

49 7.4 - LE ATTREZZATURE 49

50 7.4 - LE ATTREZZATURE 50

51 7.4 - LE ATTREZZATURE Il foglio di taccheggio È un foglio di carta calibrata, che riproduce il lay out del lavoro normalmente realizzato con il plotter di taglio. Viene incollato sulla parte posteriore della fustella e serve a visualizzare in quali punti la fustella taglia di meno in modo che si possa compensare la mancanza di pressione con delle strisce di carta calibrata. Poiché differenze anche solo di 5 centesimi di mm possono influenzare il processo di taglio, si consiglia di usare carta con spessore di 0,1 mm, la cui tolleranza non dovrebbe superare + o - 0,01 mm. Le caratteristiche della carta calibrata da utilizzare per il foglio di taccheggio sono: - incompressibiltà - resistenza all umidità - stabilità dimensionale - spessore regolare 51

52 7.4 - LE ATTREZZATURE Il taccheggio Taccheggio di zona - Il taccheggio serve ad aumentare la forza di taglio laddove necessario. È costituito da un foglio di carta calibrato dello spessore di: 0,023 mm per i formati inferiori 0,035 mm per i formati superiori Il taccheggio locale - Il taccheggio locale consiste nell incollare strisce di carta sul foglio di taccheggio nei punti in cui si danno disuguaglianze di taglio, al fine di ottenere un risultato uniforme senza dover aumentare molto la pressione. I suoi vantaggi consistono nella riduzione dell usura dei filetti di taglio e nella precisione e stabilità del fustellato. Richiede l uso di strisce di taccheggio autoadesive in rotoli, larghe da 3 e 6 mm e con spessori di 0,03 e 0,05 mm. 52

53 7.4 - LE ATTREZZATURE Cinque regole per un buon taccheggio 1) La sostituzione dei filetti o di altro elemento dell attrezzatura di taglio (lamiera sottile, piastra-supporto, lamiera di fondo del telaio ecc.) può influenzare il taccheggio. 4) Non sovrapporre mai due strisce di taccheggio (doppio spessore). 2) Centrare sempre la striscia di taccheggio rispetto alla linea di taglio. 3) La lunghezza della striscia di taccheggio deve essere leggermente più corta della zona su cui intervenire. 5) In linea generale, non incollare mai strisce su un filetto cordonatore per non aumentare la forza di cordonatura (si rischia lo scoppio della scanalatura). 53

54 7.4 - LE ATTREZZATURE Trasporto e magazzinaggio In queste immagini si mostrano alcune operazioni da eseguire per assemblare l utensile superiore e la tavola centrale di estrazione in modo da non danneggiarli durante il trasporto e il magazzinaggio. 54

55 7.4 - LE ATTREZZATURE Il power register Bobst: fasi di lavoro 1 - Il foglio arriva alle pinze frontali. 2 - Il foglio viene preso dalle pinze mentre è ancora in movimento. Un sistema di monitoraggio analizza la sua posizione e la compara con la referenza memorizzata in precedenza. Dopo il confronto, le pinze correggono la posizione del foglio, che viene fatto avanzare. 3 - Le pinze si fermano nella posizione corretta e il foglio esce. 4 - Il foglio entra nella stazione di fustellatura e le pinze tornano indietro per prendere quello foglio successivo. 55

56 7.4 - LE ATTREZZATURE Modelli di registro I sensori sono parametrizzati sul registro senza contatto. Si posizionano sul fronte e sul lato del foglio ed effettuano le rilevazioni sul lato del foglio. La messa a registro può avvenire tramite il posizionamento specifico sullo stampato o utilizzando delle marche di posizione. In ogni caso il sistema di scanner opera nello stesso modo, effettuando la registrazione dal lato del foglio. Variazioni Inserendo nel Cube (sistema di gestione macchina di Bobst) un determinato valore, le pinze possono correggere variazioni di: + o - mm 4 sul registro frontale + o - mm 8 sul registro laterale 56

57 7.4 - LE ATTREZZATURE Sistema di registro e barre di pinza Con questo sistema brevettato da Heidelberg, gli alberi di registro controllano il posizionamento dei gruppi di pinze in modo che si svolga senza urti prima che la catena di trasporto si fermi del tutto. Di conseguenza la precisione di registro su estrattore e separatore viene mantenuta anche in caso di allungamento delle catene di comando. Platina superiore mobile Svolge un ruolo chiave nel garantire la qualità di produzione e il trasporto delicato del foglio, assicurando che rimanga sullo stesso piano lungo tutta la macchina, dalla stazione di alimentazione alla stazione di uscita. Altro vantaggio di questa attrezzatura è la grande forza e stabilità che, insieme alla massa della platina inferiore, minimizzano eventuali effetti negativi sul resto della macchina. 57

58 7.5 - LE FASI DI LAVORAZIONE Avviamento: le operazioni principali Presa dei fogli stampati (verniciati o plastificati) così come escono dalla macchina da stampa Disattrezzaggio del lavoro precedente e preparazione della macchina Attrezzaggio: controllo della fustella, corrispondenza con tracciato originale, inserimento fustella/estrattore/separatore Sistemazione del formato e controllo del passaggio carta, controllo registro rispetto alla stampa Posizionamento di controsolcatori, eventuale piastra e foglio di taccheggio per livellare la pressione Controllo pieghe, tagli e parallelismo dei pezzi singoli Visto di fustellatura Tiratura Eventuale scartinatura 58

59 7.5 - LE FASI DI LAVORAZIONE Le variabili in gioco L avviamento richiede molta manualità e tempi lunghi, che variano a seconda della complessità e difficoltà della fustellatura da realizzare (talvolta si arriva ad alcune ore). Questa operazione può essere sensibilmente abbreviata con l impiego di apposite piastre d acciaio incise al laser, il cui costo elevato si giustifica solo sulle lunghe tirature. Terminato l avviamento, la platina automatica può iniziare il ciclo produttivo, in cui molti fattori svolgono un ruolo determinante: la precisione meccanica, la potenza dei motori, la pressione esercitata dal piano porta-fustella, la disponibilità di apparecchiature elettroniche di controllo di tutti i parametri in gioco, l efficienza del mettifoglio e dei dispositivi di asportazione degli sfridi... Il raggiungimento di un elevata velocità operativa senza inceppamenti, da cui deriva la produttività del sistema, dipende a sua volta dalle caratteristiche della macchina, ma anche dalla qualità del materiale impiegato, ossia dalla sua composizione e struttura, dall assenza di imbarcamenti e dalla precisione del taglio perimetrale del foglio. È anche importante tenere sotto controllo l umidità relativa dell ambiente di lavoro, che dovrebbe essere intorno al 45%-60% e l umidità del cartone da fustellare, che può creare notevoli difficoltà in macchina. 59

60 7.5 - LE FASI DI LAVORAZIONE La scartinatura Questo termine gergale designa un operazione imprescindibile: l eliminazione dello scarto, ovvero del materiale esterno al foglio fustellato, che deve essere staccato e asportato completamente in modo da ottenere un lavoro pulito e ben rifinito. Le moderne fustellatrici a platina sono dotate di dispositivi automatici, che rimuovono lo sfrido della fustellatura lasciando in pinza solo la parte perimetrale del materiale inciso, utile al trascinamento del foglio. Tuttavia in molti casi, soprattutto in presenza di tracciati complessi, parti consistenti di materiale restano attaccate al fustellato e devono essere quindi asportate con successivi interventi, manuali o semimanuali, eseguiti in loco o affidati a terzisti. Si tratta di operazioni non sempre facili, che richiedono tempo, i cui costi devono essere opportunamente valutati in sede di preventivo. È dunque importante prendere in considerazione questo aspetto sin dalla progettazione, in modo da semplificare il tracciato della fustella evitando - se possibile - angoli troppo acuti e interspazi troppo ristretti. Quando la geometria del disegno ostacola il distacco dello sfrido, molto spesso la scartinatura crea delle sfrangiature che compromettono la regolarità del profilo e abbassano la qualità estetica dell imballo finito. 60

61 7.6 - CONCETTI GENERALI DI IMPOSTAZIONE I formati delle macchine Le fustellatrici hanno gli stessi formati delle macchine da stampa. Al riguardo, bisogna ricordare che la misura del lato lungo del cartone corrisponde alla misura del lato corto moltiplicata per la radice quadrata di 2. Questo rapporto presenta una proprietà importante, che consente di dimezzare il foglio carta sul lato lungo così come di raddoppiarlo sul lato corto, mantenendo lo stesso rapporto tra i lati. In cartotecnica accade, poi, di fatto che lo standard sunnominato è stato modificato per esigenze di produzione e di resa, e si sono affermati i seguenti formati nominali: 2 B 50 x 70 3 B 70 x B 78 x B 90 x B 100 x B 112 x

62 7.6 - CONCETTI GENERALI DI IMPOSTAZIONE Tabelle di conversione spessore-grammatura 62

63 7.6 - CONCETTI GENERALI DI IMPOSTAZIONE Impostazione del foglio: i tre rifili Rifilo frontale Nella presa di pinza media, la larghezza normale del rifilo frontale - dal bordo del foglio al primo filetto - è di 13 mm. Rifili laterali e posteriore Larghezza minima consigliata: x = 5 a 8 mm. 63

64 7.6 - CONCETTI GENERALI DI IMPOSTAZIONE Disposizione dei fustellati Per il lavori che richiedono un grande forza di taglio, si consiglia di disporre i fustellati anzitutto seguendo senso di marcia, poi in senso trasversale. Questa procedura permette di diminuire o addirittura di sopprimere i filetti di compensazione (forza di taglio persa). A A1 B B1 Le impostazioni A e B sono decisamente migliori di A1 e B1 in quanto la pressione è meglio distribuita. 64

65 7.6 - CONCETTI GENERALI DI IMPOSTAZIONE Numerazione dei fustellati e dei rifili Numerare i fustellati e i rifili permette di individuare rapidamente la posizione dell evenuale taccheggio o aggiunta di punti d attacco. Questa numerazione deve essere stampata sui fogli, sul layout e sul foglio di taccheggio. Due le regole da rispettare: numerare prima i fustellati e poi i rifili, cominciando dalla parte anteriore sinistra dell impostazione e terminando in basso a destra; rispettare l ordine di numerazione. 65

66 7.6 - CONCETTI GENERALI DI IMPOSTAZIONE Regole per facilitare l estrazione Angoli vivi Ovunque possibile, è opportuno sostituire gli angoli vivi con angoli arrotondati; in questo modo si evita di dover effettuare giunzioni angolari, causa frequente di agganci indesiderati. Rifili di piccole dimensioni Per facilitare l estrazione dei piccoli scarti si può modificare la forma del fustellato in modo da ottenere un rifilo di forma conica oppure aumentarne la larghezza per un breve tratto. Migliore Migliore Da non fare Da non fare 66

67 7.6 - CONCETTI GENERALI DI IMPOSTAZIONE Regole per facilitare l estrazione Rifili stretti Se possibile occorre evitare i rifili stretti perché sono difficili da estrarre. La loro larghezza deve essere superiore a 5 mm. Se la forma della scatola lo permette, si raccomanda di sostituire un rifilo stretto con un taglio semplice. Quando è possibile, per facilitare l estrazione dei rifili si può modificare la forma della scatola in modo da ottenere un rifilo stretto collegato a uno più largo. Migliore Da non fare 67

68 7.6 - CONCETTI GENERALI DI IMPOSTAZIONE Quando un rifilo stretto ma lungo più di 50 mm è collegato al rifilo frontale, occorre prevedere un filetto supplementare posto a circa 5-10 mm dal primo. L osservanza di questa regola faciliterà il lavoro del separatore del rifilo frontale, in parte già eliminato nell estrattore. Regole per facilitare il raccordo dei filetti Collegare, per quanto possibile, i filetti su una linea diritta. 68

69 7.6 - CONCETTI GENERALI DI IMPOSTAZIONE Raccordi di un angolo obliquo su una retta Arrotondare l estremità dell angolo obliquo in modo da ottenere un raccordo ad angolo retto. In confronto a un raccordo obliquo, quello ad angolo retto non solo è più facile da regolare ma è anche più rigido. Raccordi di un angolo arrotondato su una retta Il collegamento tangente di un angolo arrotondato su un filetto diritto è praticamente impossibile da realizzare. Si consiglia di posizionare il centro del raggio r a una distanza a inferiore al valore di r : il valore a deve corrispondere a circa 0,8 r. Un filetto cordonatore b può essere posizionato in appoggio contro il filetto di taglio, per evitare un punto d attacco naturale. 69

70 7.6 - CONCETTI GENERALI DI IMPOSTAZIONE Regole per facilitare la piegatura-incollatura La piegatura-incollatura si esegue più facilmente quando gli intagli sono ben distanziati e superano lievemente le linee di cordonatura. 70

71 7.6 - CONCETTI GENERALI DI IMPOSTAZIONE Posizione dei filetti di separazione dei rifili (rifili frontali, laterali e posteriore) 71

72 7.6 - CONCETTI GENERALI DI IMPOSTAZIONE La divisione dei rifili Filetti di separazione del rifilo posteriore e dei rifili laterali: In caso di difficoltà durante la caduta dei rifili occorre eliminare i filetti di separazione. Per separare il rifilo posteriore da quello laterale la linea fittizia di separazione A deve essere posizionata a 20 mm dall ultimo rifilo posteriore. La separazione del rifilo laterale dal rifilo frontale si può ottenere: a senza separazione del rifilo frontale all uscita; b con separazione del rifilo frontale all uscita (ma il rifilo non può superare i 40 mm). 72

73 7.6 - CONCETTI GENERALI DI IMPOSTAZIONE La divisione dei rifili permette di ottenere un rifilo frontale più diritto, il che ne facilita la separazione. Permette, inoltre, di aumentare la superficie del rifilo e di espellerlo più facilmente. Evita, quindi, di piegare il lembo anteriore, eliminando così i rischi di aggancio al mettifogli della piega-incollatrice. 73

74 7.6 - CONCETTI GENERALI DI IMPOSTAZIONE I rifili interni Per tagliare i grandi rifili è opportuno impiegare filetti di taglio. Per assicurare il trasporto del foglio nell estrattore vanno posizionati dei ferri di sostegno nella tavola centrale di estrazione, nel punto in cui si trovano i filetti a. Per facilitare la caduta di alcuni filetti, si consiglia di frazionarli (in questo caso non c è più bisogno dei ferri di sostegno nella tavola centrale. 74

75 7.7 - SCARTI DI PRODUZIONE Scarti tollerati, per lavori di media difficoltà, in fase di fustellatura Avviamento Da resa 1 a resa 5 Da resa 6 a resa 10 Oltre Produzione Tirature fino a fogli Quantità in produzione Tirature da e fogli Tirature da e fogli Tirature oltre i fogli Scarti 40 fogli 60 fogli 80 fogli 5% 2,5% 0,8% 0,3% 75