L’ IMPIEGOL’ IMPIEGO DELLE DELLE

MATERIE MATERIE PLASTICHEPLASTICHE

DEFINIZIONI GENERALIDEFINIZIONI GENERALI

Materie plastiche = materiali artificiali con struttura macromolecolare Materie plastiche = materiali artificiali con struttura macromolecolare che, in determinate condizioni di temperatura e pressione, subiscono che, in determinate condizioni di temperatura e pressione, subiscono variazioni permanenti di forma. variazioni permanenti di forma. Le gomme, pur avendo chimicamente e tecnologicamente molti aspetti Le gomme, pur avendo chimicamente e tecnologicamente molti aspetti in comune con le materie plastiche, non sono normalmente in comune con le materie plastiche, non sono normalmente

considerate considerate tali. tali. In chimica, le materie plastiche sono generalmente il risultato della In chimica, le materie plastiche sono generalmente il risultato della polimerizzazione di una quantità di molecole base (monomeri) per polimerizzazione di una quantità di molecole base (monomeri) per formare catene anche molto lunghe. Si parla di formare catene anche molto lunghe. Si parla di omopolimeriomopolimeri se il se il monomero è unico, monomero è unico, copolimericopolimeri se il polimero è ottenuto da due o più se il polimero è ottenuto da due o più monomeri diversi, e di monomeri diversi, e di leghe polimericheleghe polimeriche se il materiale è il risultato se il materiale è il risultato della miscelazione di due monomeri che polimerizzano senza della miscelazione di due monomeri che polimerizzano senza combinarsi chimicamente.combinarsi chimicamente.

TERMOPLASTICHETERMOPLASTICHE

materie plastiche che materie plastiche che acquistano malleabilità, cioè acquistano malleabilità, cioè rammolliscono, sotto l'azione rammolliscono, sotto l'azione

del calore.del calore.In questa fase possono In questa fase possono

essere modellate o formate essere modellate o formate in oggetti finiti e quindi per in oggetti finiti e quindi per raffreddamento tornano ad raffreddamento tornano ad

essere rigide. essere rigide. Questo processo, Questo processo,

teoricamente, può essere teoricamente, può essere ripetuto più volte in base alle ripetuto più volte in base alle qualità delle diverse materie qualità delle diverse materie

plastiche.plastiche.[PE, PS, PET, PVC, PP][PE, PS, PET, PVC, PP]

TERMOINDURENTITERMOINDURENTI

dopo una fase iniziale di dopo una fase iniziale di

rammollimento dovute al rammollimento dovute al

riscaldamento, induriscono per riscaldamento, induriscono per

effetto di reticolazione effetto di reticolazione

tridimensionale; nella fase di tridimensionale; nella fase di

rammollimento per effetto rammollimento per effetto

combinato di calore e pressione combinato di calore e pressione

risultano formabili. Se questi risultano formabili. Se questi

materiali vengono riscaldati dopo materiali vengono riscaldati dopo

l'indurimento non ritornano più a l'indurimento non ritornano più a

rammollire, ma si rammollire, ma si

decompongono carbonizzandosi.decompongono carbonizzandosi.

[ Resine fenoliche, melamminiche,[ Resine fenoliche, melamminiche,

ureiche,poliesteri]ureiche,poliesteri]

ELASTOMERIELASTOMERI

presentano grande presentano grande deformabilità ed deformabilità ed

elasticità; possono elasticità; possono essere sia essere sia

termoplastici che termoplastici che termoindurenti.termoindurenti.

ClassificazioneClassificazione

Caratteristiche principaliCaratteristiche principali

Grande facilità di lavorazione, economicità, colorabilità, isolamento Grande facilità di lavorazione, economicità, colorabilità, isolamento acustico – termico – elettrico - meccanico (vibrazioni) , resistenza acustico – termico – elettrico - meccanico (vibrazioni) , resistenza alla corrosione e inerzia chimica, idrorepellenza e inattaccabilità da alla corrosione e inerzia chimica, idrorepellenza e inattaccabilità da parte di muffe, funghi e batteri.parte di muffe, funghi e batteri.

La plastica si ottiene dalla lavorazione del petrolio. La plastica si ottiene dalla lavorazione del petrolio.

Lo smaltimento dei rifiuti plastici, quasi tutti non biodegradabili, Lo smaltimento dei rifiuti plastici, quasi tutti non biodegradabili, avviene di solito per riciclaggio o per stoccaggio in discariche: avviene di solito per riciclaggio o per stoccaggio in discariche: bruciando materiali plastici negli inceneritori infatti si possono bruciando materiali plastici negli inceneritori infatti si possono generare diossine (solo per quanto riguarda i polimeri che generare diossine (solo per quanto riguarda i polimeri che contengono atomi di cloro nella loro molecola, come ad esempio il contengono atomi di cloro nella loro molecola, come ad esempio il PVC), una famiglia di composti tossici. Queste difficoltà hanno PVC), una famiglia di composti tossici. Queste difficoltà hanno incentivato negli ultimi anni la diffusione della bioplastica, in cui una incentivato negli ultimi anni la diffusione della bioplastica, in cui una piccola percentuale di resina è sostituita da farine vegetali quale piccola percentuale di resina è sostituita da farine vegetali quale quella di mais.quella di mais.

Alla base polimerica (ottenuta in impianti chimici mediante apposite reazioni di Alla base polimerica (ottenuta in impianti chimici mediante apposite reazioni di polimerizzazione) vengono aggiunte svariate sostanze ausiliarie quali cariche, polimerizzazione) vengono aggiunte svariate sostanze ausiliarie quali cariche, plastificanti,coloranti, antiossidanti, lubrificanti ed altri componenti speciali che hanno la plastificanti,coloranti, antiossidanti, lubrificanti ed altri componenti speciali che hanno la funzione di stabilizzare, preservare, fluidificare, colorare, decolorare, proteggere funzione di stabilizzare, preservare, fluidificare, colorare, decolorare, proteggere dall'ossidazione il polimero, e in genere modificarne le proprietà reologiche (lavorabilità), dall'ossidazione il polimero, e in genere modificarne le proprietà reologiche (lavorabilità), aspetto e resistenza in funzione dell’applicazione voluta.aspetto e resistenza in funzione dell’applicazione voluta.

ProduzioneProduzione

Molte materie plastiche (nylon, teflon, plexiglass ...) si prestano bene a Molte materie plastiche (nylon, teflon, plexiglass ...) si prestano bene a processi di produzione industriale con macchine utensili in modo del processi di produzione industriale con macchine utensili in modo del tutto analogo ai materiali metallici; per questo vengono spesso prodotte tutto analogo ai materiali metallici; per questo vengono spesso prodotte in semilavorati (barre, profilati, lastre …) da cui i prodotti finiti (ad in semilavorati (barre, profilati, lastre …) da cui i prodotti finiti (ad esempio boccole, rulli, anelli, perni, ruote…) vengono ricavati con esempio boccole, rulli, anelli, perni, ruote…) vengono ricavati con lavorazioni meccaniche:lavorazioni meccaniche:

stampaggio per compressionestampaggio per compressionestampaggio ad iniezionestampaggio ad iniezionestampaggio per trasferimentostampaggio per trasferimentoformatura per estrusioneformatura per estrusionecalandraturacalandraturaspalmaturaspalmaturacolatacolatasoffiaggiosoffiaggiotermoformaturatermoformaturaestrusione in bollaestrusione in bollapultrusionepultrusione

LAVORAZIONELAVORAZIONE

Stampaggio Stampaggio per compressione per compressione

Processo di lavorazione Processo di lavorazione impiegato per le materie impiegato per le materie plastiche termoindurenti plastiche termoindurenti (ma talvolta è utilizzato (ma talvolta è utilizzato

anche per i anche per i termoplastici) ove iltermoplastici) ove il

polimero, inizialmente inpolimero, inizialmente in forma di polvere forma di polvere

o o pelletpellet (pastiglie), (pastiglie), viene sottoposto ad viene sottoposto ad

elevate pressioni, e in elevate pressioni, e in questa maniera si questa maniera si

realizza il processo di realizza il processo di reticolazione.reticolazione.

Stampaggio Stampaggio

ad iniezionead iniezione

Si fa con speciali presse Si fa con speciali presse

(dette "presse per (dette "presse per

Iniezione Iniezione

termoplastica"), che termoplastica"), che

fondono i granuli di fondono i granuli di

materia plastica e la materia plastica e la

iniettano ad alta velocità iniettano ad alta velocità

e pressione negli e pressione negli

stampi, dove il polimero, stampi, dove il polimero,

raffreddandosi, assume raffreddandosi, assume

la geometria voluta. la geometria voluta.

Impiegato sia nel caso Impiegato sia nel caso

di materiali termoplastici di materiali termoplastici

e termoindurentie termoindurenti..

Stampaggio Stampaggio

per trasferimentoper trasferimento

Il polimero viene portato Il polimero viene portato

ad una temperatura tale ad una temperatura tale

da rammollirsi e al da rammollirsi e al

tempo stesso evitando tempo stesso evitando

la reticolazione, che la reticolazione, che

viene svolta viene svolta

successivamente, in successivamente, in

uno stampo chiuso in uno stampo chiuso in

cui la massa rammollita cui la massa rammollita

viene trasferita (da cui il viene trasferita (da cui il

nome del processo).nome del processo).

Formatura Formatura per estrusione per estrusione

Il materiale viene spinto Il materiale viene spinto grazie ad una vite grazie ad una vite

attraverso un'apertura. attraverso un'apertura. La forma finale del La forma finale del

polimero (che fluisce in polimero (che fluisce in maniera continua) maniera continua)

dipende dalla geometria dipende dalla geometria dell'apertura. dell'apertura.

Questo processo si Questo processo si utilizza per i materiali utilizza per i materiali

termoplastici e talvolta termoplastici e talvolta per quelli per quelli

termoindurenti. I tubi in termoindurenti. I tubi in plastica vengono plastica vengono

prodotti tramite questo prodotti tramite questo processo.processo.

Soffiaggio Soffiaggio

Utilizzato per produrre corpi Utilizzato per produrre corpi cavi (bottiglie, fustini, cavi (bottiglie, fustini, bombole), consiste nel bombole), consiste nel

dilatare una certa porzione di dilatare una certa porzione di resina di forma cilindrica con resina di forma cilindrica con

un getto d'aria sotto un getto d'aria sotto pressione, fino a farla pressione, fino a farla

aderire alle pareti di uno aderire alle pareti di uno stampo; la produzione stampo; la produzione

di oggetti cilindrici è di oggetti cilindrici è realizzata facendo realizzata facendo

precedere la fase di precedere la fase di soffiatura da una fase di soffiatura da una fase di

estrusione per la estrusione per la realizzazione del tubo di realizzazione del tubo di

alimentazione alla alimentazione alla soffiatura. soffiatura.

La formatura per La formatura per soffiatura viene soffiatura viene

impiegata anche per la impiegata anche per la produzione dei gusci di produzione dei gusci di

certi tipi di casco.certi tipi di casco.

TermoformaturaTermoformatura

Si parte da granuli di Si parte da granuli di polistirolo o polistirolo o

polipropilene. Si polipropilene. Si tratta dell‘estrusione tratta dell‘estrusione di film o di lastre che di film o di lastre che

vengono fatte vengono fatte passare, a passare, a

temperatura temperatura adeguata, in uno adeguata, in uno stampo nel quale stampo nel quale

l'oggetto voluto viene l'oggetto voluto viene forgiato con la forgiato con la

pressione dell'aria pressione dell'aria compressa o compressa o

dell'aria atmosferica, dell'aria atmosferica, con attrezzature di con attrezzature di produzione molto produzione molto

economiche.economiche.

Estrusione in bolla Estrusione in bolla

Metodo diffuso per Metodo diffuso per ottenere pellicole di ottenere pellicole di

polietilene che consiste polietilene che consiste nel far passare il nel far passare il polimero scaldato polimero scaldato

dall'estrusore attraverso dall'estrusore attraverso una filiera circolare una filiera circolare posta in posizione posta in posizione orizzontale. Il film orizzontale. Il film

ottenuto è raffreddato e ottenuto è raffreddato e fatto passare attraverso fatto passare attraverso una calandra di traino una calandra di traino

che chiude il sistema. È che chiude il sistema. È anche inserita dell'aria anche inserita dell'aria per aumentare il volume per aumentare il volume del sistema, gonfiando del sistema, gonfiando

ciò che assomiglia ciò che assomiglia molto ad un pallone. In molto ad un pallone. In questo modo si produce questo modo si produce il film usato per produrre il film usato per produrre

imballaggi.imballaggi.

PultrusionePultrusione

Processo continuo che Processo continuo che permette di produrre permette di produrre

profilati plastici rinforzati profilati plastici rinforzati da fibre, come ad da fibre, come ad esempio la fibra diesempio la fibra di

carbonio e la fibra di carbonio e la fibra di vetro. vetro.

ColataColata

Processo continuo in cui Processo continuo in cui il materiale si fa colare il materiale si fa colare

dentro lo stampo dentro dentro lo stampo dentro il quale solidifica. il quale solidifica.

CalandraturaCalandratura

Processo continuo in cui Processo continuo in cui il polimero viene fatto il polimero viene fatto

passare in una serie di passare in una serie di rulli fino ad ottenere rulli fino ad ottenere lastre dello spessore lastre dello spessore

volutovoluto

STAMPAGGIO A INIEZIONESTAMPAGGIO A INIEZIONE

Il macchinario (detto pressa ad iniezione) in cui viene svolta l'operazione di Il macchinario (detto pressa ad iniezione) in cui viene svolta l'operazione di

stampaggio a iniezione ècostituito da un estrusore (o "iniettore") seguito da una stampaggio a iniezione ècostituito da un estrusore (o "iniettore") seguito da una

pressa per lo stampaggio (o "chiusura stampo"). pressa per lo stampaggio (o "chiusura stampo").

L'estrusore ha il compito di fondere il materiale e di spingerlo all'interno dello L'estrusore ha il compito di fondere il materiale e di spingerlo all'interno dello

stampo (grazie all'azione di un pistone o di una vite mobile), mentre la pressa ha il stampo (grazie all'azione di un pistone o di una vite mobile), mentre la pressa ha il

compito di tenere chiuso lo stampo (idraulicamente o meccanicamente).compito di tenere chiuso lo stampo (idraulicamente o meccanicamente).

Il materiale plastico viene fuso e iniettato ad Il materiale plastico viene fuso e iniettato ad elevata pressione all'interno di uno stampo elevata pressione all'interno di uno stampo chiuso che viene aperto dopo il raffreddamento chiuso che viene aperto dopo il raffreddamento del manufatto.del manufatto.Generalmente l'iniezione avviene a pressioni Generalmente l'iniezione avviene a pressioni elevate ed a temperature abbastanza alte da elevate ed a temperature abbastanza alte da consentire lo scorrimento del materiale consentire lo scorrimento del materiale “plastificato" all'interno del macchinario.“plastificato" all'interno del macchinario.

Estrusore Estrusore

E’ composto da un cilindro con una camera interna riscaldato alla temperatura E’ composto da un cilindro con una camera interna riscaldato alla temperatura necessaria per la fusione del materiale da stampare, nella quale è necessaria per la fusione del materiale da stampare, nella quale è presente una vite senza fine(chiamata "vite di iniezione").presente una vite senza fine(chiamata "vite di iniezione").

Pressa per lo stampaggio Pressa per lo stampaggio

La "chiusura stampo" è la parte della macchina dove viene montato lo stampo La "chiusura stampo" è la parte della macchina dove viene montato lo stampo del pezzo da realizzare; la chiusura stampo è costituita a sua volta dalle del pezzo da realizzare; la chiusura stampo è costituita a sua volta dalle seguenti parti:seguenti parti: il sistema di chiusura dello stampo;il sistema di chiusura dello stampo; il sistema di estrazione del pezzo.il sistema di estrazione del pezzo.

Diverse sono le tipologie di presse ad iniezione: da quelle ad azionamento Diverse sono le tipologie di presse ad iniezione: da quelle ad azionamento idraulico alle più moderne con azionamento elettrico, le quali consentono idraulico alle più moderne con azionamento elettrico, le quali consentono grazie all'impiego di servomotori e controlli numerici, un più veloce ed un grazie all'impiego di servomotori e controlli numerici, un più veloce ed un accurato controllo del processo nonché un risparmio energetico di circa il 20-accurato controllo del processo nonché un risparmio energetico di circa il 20-30%.30%.La disposizione più diffusa è quella orizzontale (movimento di apertura degliLa disposizione più diffusa è quella orizzontale (movimento di apertura deglistampi orizzontale), ma per lavorazioni particolari si utilizzano presse verticali.stampi orizzontale), ma per lavorazioni particolari si utilizzano presse verticali.

La termoformatura è una tecnica di stampaggio a caldo, a partire da La termoformatura è una tecnica di stampaggio a caldo, a partire da lastre o film, sotto pressione o sottovuoto. È una valida alternativa alla lastre o film, sotto pressione o sottovuoto. È una valida alternativa alla tecnica ad iniezione soprattutto se:tecnica ad iniezione soprattutto se: il numero di pezzi da produrre è relativamente basso;il numero di pezzi da produrre è relativamente basso; è necessaria la massima flessibilità produttiva (lotti di pezzi finiti è necessaria la massima flessibilità produttiva (lotti di pezzi finiti

diversi);diversi); lo spessore delle pareti dei pezzi deve essere molto sottile;lo spessore delle pareti dei pezzi deve essere molto sottile; la precisione dimensionale richiesta è superiore al millimetro.la precisione dimensionale richiesta è superiore al millimetro.

Processo di lavorazioneProcesso di lavorazione

La termoformatura si ottiene:La termoformatura si ottiene: sotto vuoto: la lastra di materiale plastico preriscaldata si adagia sotto vuoto: la lastra di materiale plastico preriscaldata si adagia

sullo stampo per aspirazione, copiando tutte le sinuosità dello sullo stampo per aspirazione, copiando tutte le sinuosità dello stampo stesso.stampo stesso.

Sotto pressione: il film plastico viene spinto sullo stampo grazie ad Sotto pressione: il film plastico viene spinto sullo stampo grazie ad una alta pressione esercitata dall'esterno dall‘aria, che ne facilita una alta pressione esercitata dall'esterno dall‘aria, che ne facilita anche il raffreddamento. anche il raffreddamento.

TERMOFORMATURATERMOFORMATURA

Confronto con lo stampaggio ad iniezioneConfronto con lo stampaggio ad iniezione

Stato di partenza della plastica impiegata:   lastra/film per termoformatura e granulo Stato di partenza della plastica impiegata:   lastra/film per termoformatura e granulo per iniezione;per iniezione;

Costo delle attrezzature (stampi, attrezzatura per il taglio e la sgrossatura):   più basso Costo delle attrezzature (stampi, attrezzatura per il taglio e la sgrossatura):   più basso per la termoformatura.per la termoformatura.

Flessibilità: un impianto per termoformatura è più adatto a serie di produzione più Flessibilità: un impianto per termoformatura è più adatto a serie di produzione più piccole, con possibilità di cambio stampi.piccole, con possibilità di cambio stampi.

Convenienza in base alle quantità da produrre: minore è il numero di pezzi/anno, Convenienza in base alle quantità da produrre: minore è il numero di pezzi/anno, maggiore è la convenienza della termoformatura.maggiore è la convenienza della termoformatura.

La termoformatura non consente estrema precisione nelle tolleranze dimensionali La termoformatura non consente estrema precisione nelle tolleranze dimensionali dell'oggetto che si va a stampare, rispetto alle tolleranze più strette possibili con la dell'oggetto che si va a stampare, rispetto alle tolleranze più strette possibili con la tecnica a iniezione, ma spesso è possibile aggirare il rigore di una perfetta precisione tecnica a iniezione, ma spesso è possibile aggirare il rigore di una perfetta precisione dimensionale agendo a monte sulle quote dello stampo e utilizzando sistemi intelligenti dimensionale agendo a monte sulle quote dello stampo e utilizzando sistemi intelligenti (computer-assistiti) di pre-riscaldamento e riscaldamento.(computer-assistiti) di pre-riscaldamento e riscaldamento.

VantaggiVantaggi

Possibilità di stampare anche spessori sottilissimi, che la tecnologia a iniezione non Possibilità di stampare anche spessori sottilissimi, che la tecnologia a iniezione non permette per limiti tecnici propri dell'iniezione, che deve "sparare"/canalizzare la plastica permette per limiti tecnici propri dell'iniezione, che deve "sparare"/canalizzare la plastica liquida a distanza dal punto dell‘iniettore e, trattandosi di spessori finissimi, la plastica liquida a distanza dal punto dell‘iniettore e, trattandosi di spessori finissimi, la plastica stessa non può completare il percorso dello stampo in tempo utile prima del suo stessa non può completare il percorso dello stampo in tempo utile prima del suo raffreddamento.raffreddamento.

SvantaggiSvantaggi

Bassa velocità di produzione per macchine a lastra, alta velocità di produzione per Bassa velocità di produzione per macchine a lastra, alta velocità di produzione per macchine a bobina.macchine a bobina.Stiramento non costante e uniforme della plastica sulle sinuosità dello stampo.Stiramento non costante e uniforme della plastica sulle sinuosità dello stampo.

Lo stampaggio per soffiaggio Lo stampaggio per soffiaggio (o formatura per soffiaggio) è un (o formatura per soffiaggio) è un processo produttivo utilizzato per processo produttivo utilizzato per ottenere prodotti cavi in materiale ottenere prodotti cavi in materiale plastico o vetro (ad esempio bottiglie plastico o vetro (ad esempio bottiglie o flaconi).o flaconi).Lo stampaggio per soffiaggio avviene Lo stampaggio per soffiaggio avviene insufflando aria compressa all'interno insufflando aria compressa all'interno di una preforma posizionata di una preforma posizionata all'interno di uno stampo cavo, in all'interno di uno stampo cavo, in modo tale che "gonfiando" l'oggetto modo tale che "gonfiando" l'oggetto prenda la forma delle pareti interne prenda la forma delle pareti interne dello stampo. L'oggetto viene quindi dello stampo. L'oggetto viene quindi raffreddato e lo stampo viene aperto raffreddato e lo stampo viene aperto per il prelievo dell'oggetto finito.per il prelievo dell'oggetto finito.La preforma o il parison possono La preforma o il parison possono essere prodotti essere prodotti in situin situ attraverso un attraverso un estrusore accoppiato al macchinario estrusore accoppiato al macchinario per il soffiaggio (quindi nello stesso per il soffiaggio (quindi nello stesso impianto) oppure possono essere impianto) oppure possono essere stati prodotti in precedenza in un stati prodotti in precedenza in un altro impianto.altro impianto.

STAMPAGGIO PER SOFFIAGGIOSTAMPAGGIO PER SOFFIAGGIO

Stampaggio per estrusione e soffiaggioStampaggio per estrusione e soffiaggio

Stampaggio per stiramento e soffiaggioStampaggio per stiramento e soffiaggio