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L’ IMPIEGO DELLE MATERIE PLASTICHE. DEFINIZIONI GENERALI Materie plastiche = materiali artificiali con struttura macromolecolare che, in determinate condizioni.

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1 L’ IMPIEGO DELLE MATERIE PLASTICHE

2 DEFINIZIONI GENERALI Materie plastiche = materiali artificiali con struttura macromolecolare che, in determinate condizioni di temperatura e pressione, subiscono variazioni permanenti di forma. Le gomme, pur avendo chimicamente e tecnologicamente molti aspetti in comune con le materie plastiche, non sono normalmente considerate tali. In chimica, le materie plastiche sono generalmente il risultato della polimerizzazione di una quantità di molecole base (monomeri) per formare catene anche molto lunghe. Si parla di omopolimeri se il monomero è unico, copolimeri se il polimero è ottenuto da due o più monomeri diversi, e di leghe polimeriche se il materiale è il risultato della miscelazione di due monomeri che polimerizzano senza combinarsi chimicamente.

3 TERMOPLASTICHE materie plastiche che acquistano malleabilità, cioè rammolliscono, sotto l'azione del calore. In questa fase possono essere modellate o formate in oggetti finiti e quindi per raffreddamento tornano ad essere rigide. Questo processo, teoricamente, può essere ripetuto più volte in base alle qualità delle diverse materie plastiche. [PE, PS, PET, PVC, PP] TERMOINDURENTI dopo una fase iniziale di rammollimento dovute al riscaldamento, induriscono per effetto di reticolazione tridimensionale; nella fase di rammollimento per effetto combinato di calore e pressione risultano formabili. Se questi materiali vengono riscaldati dopo l'indurimento non ritornano più a rammollire, ma si decompongono carbonizzandosi. [ Resine fenoliche, melamminiche, ureiche,poliesteri]ELASTOMERI presentano grande deformabilità ed elasticità; possono essere sia termoplastici che termoindurenti. Classificazione

4 Caratteristiche principali Grande facilità di lavorazione, economicità, colorabilità, isolamento acustico – termico – elettrico - meccanico (vibrazioni), resistenza alla corrosione e inerzia chimica, idrorepellenza e inattaccabilità da parte di muffe, funghi e batteri. La plastica si ottiene dalla lavorazione del petrolio. Lo smaltimento dei rifiuti plastici, quasi tutti non biodegradabili, avviene di solito per riciclaggio o per stoccaggio in discariche: bruciando materiali plastici negli inceneritori infatti si possono generare diossine (solo per quanto riguarda i polimeri che contengono atomi di cloro nella loro molecola, come ad esempio il PVC), una famiglia di composti tossici. Queste difficoltà hanno incentivato negli ultimi anni la diffusione della bioplastica, in cui una piccola percentuale di resina è sostituita da farine vegetali quale quella di mais.

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

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

7 Stampaggio per compressione Processo di lavorazione impiegato per le materie plastiche termoindurenti (ma talvolta è utilizzato anche per i termoplastici) ove il polimero, inizialmente in forma di polvere forma di polvere o pellet (pastiglie), viene sottoposto ad elevate pressioni, e in questa maniera si realizza il processo di reticolazione. Stampaggio ad iniezione Si fa con speciali presse (dette "presse per Iniezione termoplastica"), che fondono i granuli di materia plastica e la iniettano ad alta velocità e pressione negli stampi, dove il polimero, raffreddandosi, assume la geometria voluta. Impiegato sia nel caso di materiali termoplastici e termoindurenti. Stampaggio per trasferimento Il polimero viene portato ad una temperatura tale da rammollirsi e al tempo stesso evitando la reticolazione, che viene svolta successivamente, in uno stampo chiuso in cui la massa rammollita viene trasferita (da cui il nome del processo).

8 Formatura per estrusione Il materiale viene spinto grazie ad una vite attraverso un'apertura. La forma finale del polimero (che fluisce in maniera continua) dipende dalla geometria dell'apertura. Questo processo si utilizza per i materiali termoplastici e talvolta per quelli termoindurenti. I tubi in plastica vengono prodotti tramite questo processo.Soffiaggio Utilizzato per produrre corpi cavi (bottiglie, fustini, bombole), consiste nel dilatare una certa porzione di resina di forma cilindrica con un getto d'aria sotto pressione, fino a farla aderire alle pareti di uno stampo; la produzione di oggetti cilindrici è realizzata facendo precedere la fase di soffiatura da una fase di estrusione per la realizzazione del tubo di alimentazione alla soffiatura. La formatura per soffiatura viene impiegata anche per la produzione dei gusci di certi tipi di casco. Termoformatura Si parte da granuli di polistirolo o polipropilene. Si tratta dell‘estrusione di film o di lastre che vengono fatte passare, a temperatura adeguata, in uno stampo nel quale l'oggetto voluto viene forgiato con la pressione dell'aria compressa o dell'aria atmosferica, con attrezzature di produzione molto economiche.

9 Estrusione in bolla Metodo diffuso per ottenere pellicole di polietilene che consiste nel far passare il polimero scaldato dall'estrusore attraverso una filiera circolare posta in posizione orizzontale. Il film ottenuto è raffreddato e fatto passare attraverso una calandra di traino che chiude il sistema. È anche inserita dell'aria per aumentare il volume del sistema, gonfiando ciò che assomiglia molto ad un pallone. In questo modo si produce il film usato per produrre imballaggi.Pultrusione Processo continuo che permette di produrre profilati plastici rinforzati da fibre, come ad esempio la fibra di carbonio e la fibra di vetro.Colata Processo continuo in cui il materiale si fa colare dentro lo stampo dentro il quale solidifica. Calandratura Processo continuo in cui il polimero viene fatto passare in una serie di rulli fino ad ottenere lastre dello spessore voluto

10 STAMPAGGIO A INIEZIONE 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 pressa per lo stampaggio (o "chiusura stampo"). 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 compito di tenere chiuso lo stampo (idraulicamente o meccanicamente). Il materiale plastico viene fuso e iniettato ad elevata pressione all'interno di uno stampo chiuso che viene aperto dopo il raffreddamento del manufatto. Generalmente l'iniezione avviene a pressioni elevate ed a temperature abbastanza alte da consentire lo scorrimento del materiale “plastificato" all'interno del macchinario.

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12 Estrusore E’ composto da un cilindro con una camera interna riscaldato alla temperatura necessaria per la fusione del materiale da stampare, nella quale è presente una vite senza fine(chiamata "vite di iniezione"). Pressa per lo stampaggio 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 seguenti parti:  il sistema di chiusura dello stampo;  il sistema di estrazione del pezzo. Diverse sono le tipologie di presse ad iniezione: da quelle ad azionamento idraulico alle più moderne con azionamento elettrico, le quali consentono grazie all'impiego di servomotori e controlli numerici, un più veloce ed un accurato controllo del processo nonché un risparmio energetico di circa il %. La disposizione più diffusa è quella orizzontale (movimento di apertura degli stampi orizzontale), ma per lavorazioni particolari si utilizzano presse verticali.

13 La termoformatura è una tecnica di stampaggio a caldo, a partire da lastre o film, sotto pressione o sottovuoto. È una valida alternativa alla tecnica ad iniezione soprattutto se:  il numero di pezzi da produrre è relativamente basso;  è necessaria la massima flessibilità produttiva (lotti di pezzi finiti diversi);  lo spessore delle pareti dei pezzi deve essere molto sottile;  la precisione dimensionale richiesta è superiore al millimetro. Processo di lavorazione La termoformatura si ottiene:  sotto vuoto: la lastra di materiale plastico preriscaldata si adagia sullo stampo per aspirazione, copiando tutte le sinuosità dello stampo stesso.  Sotto pressione: il film plastico viene spinto sullo stampo grazie ad una alta pressione esercitata dall'esterno dall‘aria, che ne facilita anche il raffreddamento. TERMOFORMATURA

14 Confronto con lo stampaggio ad iniezione  Stato di partenza della plastica impiegata: lastra/film per termoformatura e granulo per iniezione;  Costo delle attrezzature (stampi, attrezzatura per il taglio e la sgrossatura): più basso per la termoformatura.  Flessibilità: un impianto per termoformatura è più adatto a serie di produzione più piccole, con possibilità di cambio stampi.  Convenienza in base alle quantità da produrre: minore è il numero di pezzi/anno, maggiore è la convenienza della termoformatura. La termoformatura non consente estrema precisione nelle tolleranze dimensionali 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 dimensionale agendo a monte sulle quote dello stampo e utilizzando sistemi intelligenti (computer-assistiti) di pre-riscaldamento e riscaldamento. Vantaggi 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 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 raffreddamento.Svantaggi Bassa velocità di produzione per macchine a lastra, alta velocità di produzione per macchine a bobina. Stiramento non costante e uniforme della plastica sulle sinuosità dello stampo.

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


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