Lvorzioni delle mterie plstiche CONTENUTI Lvorzione delle mterie plstiche con prticolre rigurdo llo stmpggio iniezione PREREQUISITI Conoscenz delle proprietà dei mterili Conoscenz degli elementi costituenti le mcchine OBIETTIVI Apprendere con quli lvorzioni si relizzno i prodotti in plstic e i principi di funzionmento delle mcchine per lo stmpggio iniezione Conoscere le norme di sicurezz connesse ll lvorzione dell plstic Processo di miscelzione dell schium poliuretnic con prticolre dell test di miscelzione.
2 Lvorzioni delle mterie plstiche 1 Lvorzioni delle resine termoindurenti e termoplstiche Le mterie plstiche hnno rggiunto un tle diffusione che nessun settore merceologico può ormi rinuncire l loro impiego; il crescente interesse d prte delle ziende disporre di mterie plstiche in grdo di fornire prestzioni sempre mggiori, stimol l ricerc di tecniche di lvorzione che consentno di produrre mterili plstici cpci di prestzioni sempre più sofisticte e sempre più in grdo di sostituire vntggiosmente i mterili trdizionli [fig. 1]. Le lvorzioni delle mterie plstiche sono differenti second del tipo di plstic. LAVORAZIONI DELLE MATERIE PLASTICHE TERMOINDURENTI stmpggio per compressione dirett stmpggio per trsferimento TERMOPLASTICHE formtur per immersione formtur per colt formtur per splmtur formtur per soffitur stmpggio per iniezione formtur per decompressione formtur per estrusione lminzione o clndrtur formtur rotzionle 1 Un tipico esempio di progressiv sostituzione di componenti in metllo con elementi in plstic è costituito di prurti delle utovetture, che sono qusi esclusivmente in mterile plstico. Rezioni di polimerizzzione Si chimno rezioni di polimerizzzione, o rezioni di sintesi, i processi ttrverso i quli viene formt l mcromolecol. Queste rezioni possono essere di due tipi: polimerizzzione cten (impiegt, per esempio, per l formzione del polietilene) o polimerizzzione stdi (impiegt, per esempio, per l formzione dei nylon). Lvorzione delle resine termoindurenti Nell lvorzione delle resine termoindurenti, le rezioni di polimerizzzione vengono interrotte uno stdio incompleto, in modo che il mterile poss ncor essere plsmto nell fse di formtur. Le rezioni di polimerizzzione vengono poi complette con un successivo riscldmento fino ll indurimento irreversiile. Il processo di formtur può vvenire ttrverso due diverse tecniche di stmpggio: stmpggio per compressione dirett: utilizzto per l formtur delle resine fenoliche, ureiche e melmminiche. Si rticol nelle fsi di cricmento dell polvere d stmpggio, riscldmento, compressione, degsggio e, infine, di formtur; stmpggio per trsferimento: è un sistem di formtur misto tr lo stmpggio per compressione e l formtur per iniezione utilizzt per le resine termoplstiche. Richiede uno stmpo più complesso [fig. 2], con l mtrice divis in due prti: un inferiore nell qule è ricvt l impront dell oggetto d formre e un superiore contenente l cmer di cricmento dell polvere d stmpggio. 2 Prte moile (mtrice) () e prte fiss (punzone) () di uno stmpo per iniezione termoplstic del rivestimento interno dello sportello ule per un uto (stmpo progettto e relizzto d Mtess s.r.l., Monteellun, TV).
Lvorzioni delle mterie plstiche 3 Lvorzione delle resine termoplstiche Nell lvorzione delle resine termoplstiche, le rezioni di polimerizzzione vengono complette prim dell formtur e gli stmpi vengono riscldti esclusivmente per rendere mlleile il mterile. Si distinguono i seguenti tipi di formtur: formtur per immersione: impiegt soprttutto per relizzre il rivestimento protettivo di superfici metlliche; vviene immergendo l oggetto d rivestire nell resin fus 60 120 C; formtur per colt: l resin fluid viene colt ll interno di stmpi metllici che, dopo il rffreddmento, vengono perti per estrrre gli oggetti finiti; formtur per splmtur: consiste nello splmre con ppositi rulli l resin fluid sulle superfici di mterili di supporto (come crt o tessuti); si ottengono così finte pelli, nstri trsporttori ecc.; formtur per soffitur [fig. 1]: utilizzt per produrre corpi cvi (come ottiglie, fustini, omole) consiste nel diltre un cert porzione di resin di form cilindric con un getto d ri sotto pressione, fino frl derire lle preti di uno stmpo; l produzione di oggetti cilindrici è relizzt fcendo precedere l fse di soffitur d un fse di estrusione per l relizzzione del tuo di limentzione ll soffitur. L estrusore cilindro di resin semistmpo ri compress formtur per soffitur viene impiegt nche per l produzione dei gusci di certi tipi di csco [fig. 2]. stmpggio per iniezione [2.1] : consiste nell iniettre pressione dentro uno stmpo freddo l resin preriscldt; con questo procedimento si può ottenere con grnde precisione l form volut; formtur per decompressione: si us per ricvre elementi (lstre e fogli) di form compless; si riscld il foglio di plstic spirndo l ri ttrverso minuscoli fori prticti sul fondo dello stmpo fino ottenere l complet desione del foglio ll superficie dello stmpo; formtur per estrusione: consiste nel fr pssre ttrverso un filier dott di fori sgomti secondo il profilo che si vuole ottenere l resin riscldt, per renderl sufficientemente fluid; con quest tecnic vengono relizzti tui e rre; lminzione o clndrtur [fig. 3]: è il sistem dottto per ottenere fogli e lstre sottili continue; consiste nel fr pssre il mterile ttrverso un serie di rulli cldi, che pressno l resin fino rggiungere lo spessore voluto dei fogli finiti. Con il processo di lminzione si ottengono lstre pine, con il processo di clndrtur lstre ondulte; formtur rotzionle: è un processo tecnologico che permette di produrre corpi cvi in un solo pezzo senz necessità di sldture. Con quest lvorzione si ottengono pezzi privi di tensioni interne e con spessore uniforme. L prticolrità di quest tecnic consiste nel ftto che lo stmpo ruot secondo due ssi: uno primrio, direzione fiss, e uno secondrio, direzione vriile. Grzie i due movimenti il polimero investe tutte le superfici interne dello stmpo, le quli, un volt scldte in forno, fondono il polimero che vi derisce sopr ricoprendole. Possono così essere stmpti oggetti nche di grosse dimensioni con contorni molto complicti. resin riscldt 1 Formtur per soffitur. spessore finle del foglio cilindri di rffreddmento 3 Formtur per lminzione o clndrtur. 2 Un tecnic per relizzre le clotte esterne dei cschi è quell dell formtur per soffitur delle resine termoplstiche.
4 Lvorzioni delle mterie plstiche 2 Lo stmpggio delle mterie plstiche 2.1 Stmpggio iniezione Lo stmpggio iniezione è, tr tutte le lvorzioni delle mterie plstiche, il processo di trsformzione dei polimeri più importnte, verstile e complesso. Esso è prticolrmente dtto ll produzione in grnde serie di oggetti di ogni form e dimensione, h costi contenuti, fornisce un ottimo spetto estetico. Questo processo utilizz mcchine dette presse iniezione, che fondono (plstificzione) il polimero in grnuli in un mss fluid, per l successiv iniezione in uno stmpo [fig. 1]. Iniezione in mterile lleggerito: si trtt dell plstificzione di un polimero termoplstico e di un gente gonfinte, che decomponendosi lier un gs che form un struttur lveolre nell mss del pezzo iniettto [fig. 3]. Quest tecnic permette di fricre pezzi leggeri, m privi di lveolture superficili, dotti di uon stilità dimensionle e molto rigidi. trmoggi 3 Iniezione in mterile lleggerito. 1 Processo di iniezione. Il mterile grnulre preriscldto nell trmoggi, entr nel cilindro di plstificzione dove, per ttrito e riscldmento, si trsform in mss fluid dtt essere iniettt nello stmpo. Costmpggio: permette di relizzre pezzi in mterile plstico con elementi estrnei (per esempio inserti metllici, come viti o occole), che rimngono przilmente nnegti nel mterile plstico [fig. 4]. Tecniche di iniezione Lo stmpggio iniezione può vvenire con diverse tecniche. Iniezione monomteri: iniezione di un solo polimero nello stmpo. Iniezione imteri: iniezione di due diversi polimeri in un unico stmpo; il primo polimero form l superficie del pezzo, il secondo l su prte centrle. Quest tecnic viene utilizzt qundo le crtteristiche meccniche ed estetiche del prodotto richiedono l impiego di due mterili [fig. 2]. 1 mterile vlvol di chiusur 4 Costmpggio. L iniezione del mterile plstico vviene dopo ver collocto gli inserti stmpo perto. Iniezione gs: consiste nell iniettre nello stmpo, dopo ver introdotto il mterile plstico, un gs d lt pressione (generlmente zoto), in modo d ottenere un cvità intern [fig. 5]. Quest tecnic permette di ottenere, con stmpi reltivmente semplici, mnuftti cvi, nche di grndi dimensioni, privi di imperfezioni superficili per ritiri differenziti nelle zone di diverso spessore. ) vlvol di chiusur ) 2 mterile mterozz 2 Iniezione imteri: nello stmpo vengono iniettti in fsi successive un mterile di rivestimento di uone crtteristiche estetiche e un mterile di riempimento più resistente. gs in pressione Iniezione icolore o multicolore: iniezione di due polimeri uguli, m di colore differente in stmpi in grdo di tenere seprti i flussi grzie punti di iniezione differenti. 5 Iniezione gs. Nell fse vviene l iniezione, mentre nell fse viene insufflto il gs.
5 2 Lo stmpggio delle mterie plstiche 2.2 L press iniezione Lvorzioni delle mterie plstiche 5 Le presse iniezione sono composte d un gruppo di plstificzione, un gruppo di chiusur e pprecchiture usilirie. Il gruppo di plstificzione [fig. 1] è formto d un trmoggi, che h l funzione di cricre e preriscldre il mterile grnulre, un cilindro di plstificzione con reltiv vite, che comprime il mterile plstificndolo, un ugello di iniezione per trsferire l mteri fus nello stmpo e un pistone idrulico che spinge il mterile ll interno dello stmpo. Il gruppo di chiusur [fig. 2] è composto di seguenti elementi: un pino fisso e uno moile, che sorreggono l prte fiss e quell moile dello stmpo sull press e ssicurno l llinemento dell sse dello stmpggio con l sse del gruppo d iniezione; un sistem di movimentzione che impedisce l pertur dello stmpo durnte l iniezione del mterile fuso; un sistem di estrzione dei pezzi ll fine del ciclo di stmpggio; l struttur di supporto; le colonne di guid o di scivolmento, che ssicurno, durnte i movimenti di chiusur e pertur, lo scorrimento e il perfetto posizionmento dei pini; le griglie di protezione. Le pprecchiture usilirie hnno lo scopo di grntire l regolrità del ciclo di stmpggio. Le principli sono: i termoregoltori, che mntengono lo stmpo ll giust tempertur; i sistemi di essicczione, che permettono di ridurre il tsso di umidità del mterile grnulre che può essere cus di mlformzioni in fse di iniezione; i sistemi di limentzione del mterile, che consentono il cricmento utomtico dell trmoggi dell press; i sistemi di movimentzione, che permettono l estrzione dllo stmpo e lo stoccggio dei pezzi in modo utomtizzto. Possono essere semplici nstri trsporttori oppure mnipoltori rootizzti. trmoggi ugello di iniezione fsci riscldnte vite/pistone grnulti cilindro di plstificzione pistone cilindro d iniezione motore idrulico 1 Il mterile grnulre ttrvers l trmoggi, rggiunge l interno del cilindro dove l vite di plstificzione, ttivt d un motore elettrico, lo trscin verso l ugello di iniezione. Il mterile si riscld progressivmente fino trsformrsi in un mss fluid che, in prossimità dell ugello di iniezione, viene iniettt nello stmpo grzie ll spint di un pistone mosso d un motore idrulico. dispositivo di chiusur dello stmpo gruppo di plstificzione pino moile stmpo pino fisso 2 Il ciclo di stmpggio cominci con l chiusur dello stmpo e l vvicinmento del gruppo di plstificzione l pino fisso. Il mterile già plstificto è pronto per essere iniettto nello stmpo. L iniezione vviene grzie ll spint dell vite che permette di riempire i cnli dello stmpo e l impront. A riempimento vvenuto, si effettu un second iniezione, pressione più elevt, per compensre il ritiro per compressione del mterile. Segue un fse di compttzione dett mntenimento.
VERIFICA Lvorzioni delle mterie plstiche VERIFICA 6VERIFICA 1 Spieg che cos è l formtur rotzionle e per qule tipo di resine si relizz. 7 A che cos serve il gruppo di plstificzione di un press iniezione? 2 Spieg che cos è l formtur per estrusione e per qule tipo di resine si relizz. 8 A che cos serve il gruppo di chiusur di un press iniezione? 3 Spieg che cos è l formtur per soffitur e per qule tipo di resine si relizz. 9 A che cos servono i termoregoltori di un press iniezione? 4 Spieg che cos è lo stmpggio per compressione dirett e per qule tipo di resine si relizz. 10 Descrivi il ciclo di stmpggio di un press iniezione. 5 Spieg che cos è l formtur per lminzione e per qule tipo di resine si relizz. 6 Riconosci in questi schemi il tipo di stmpggio iniezione rffigurto: mterozz gs in pressione c 1 mterile vlvol di chiusur ) vlvol di chiusur ) 2 mterile d