Processo di produzione della plastica. Come scegliere la soluzione più adatta

Scegliere il processo di produzione della plastica giusto per te è fondamentale per ottenere un risultato finale conforme alle aspettative. Ecco gli elementi da considerare. 

Le materie plastiche sono tra i materiali più versatili di cui disponga il mercato. Trovano impiego, e quindi grande diffusione, sia in ambito industriale per la produzione di componenti di macchine automatiche o impianti speciali sia come prodotti finali.
I tipi di plastica sono i più diversi e, a seconda delle necessità, si rendono adatti a differenti utilizzi: nella lavorazione della plastica è importante scegliere il materiale plastico più idoneo e successivamente il processo di produzione più indicato tenendo in considerazione l’impiego che ne andrà fatto.
Che si tratti di un componente o di un articolo finito come un prodotto di consumo, o ancora un dispositivo medico, l’ingegnere o progettista che ne segue la realizzazione deve essere a conoscenza dei processi di produzione delle materie plastiche ad ogni disponibili.
Questi sono gli elementi da tenere presenti nella scelta del processo di produzione della plastica:

• disegno, intendendo forme, geometria, complessità delle caratteristiche esterne, interne e grado di tolleranza;
• volume complessivo delle parti, i costi dei processi di produzione variano sensibilmente;
• tempi per la produzione, a seconda del processo si parla di meno di 24 ore (per esempio per la lavorazione meccanica CNC) fino ad arrivare a diverse settimane o mesi (per stampaggio a iniezione o estrusione);
• materiale plastico, sforzi, sollecitazioni ed esigenze funzionali ed estetiche sono alcuni dei fattori che orientano verso la scelta di un tipo di plastica rispetto ad un altro.

Quali sono i tipi di plastica disponibili?

Iniziamo dicendo che le varietà delle materie plastiche sono migliaia, si tratta di sostanze la cui composizione chimica alla base cambia, con additivi e derivati formulati in modo da coprire uno spettro di impiego ampio e versatile.
I materiali plastici si suddividono in due categorie:

• termoplastiche,
• plastiche termoindurenti.

Fanno parte del primo gruppo alcuni tra i tipi di plastica più comuni e più diffusi. Sono caratterizzati da una buona resistenza alla degradazione: dopo diversi cicli di fusione e solidificazione, infatti, mantengono pressoché inalterate le caratteristiche di origine.
In virtù di questo le termoplastiche sono definite dei materiali reversibili. Possono essere riscaldati e modellati nuovamente con vari processi di produzione contenendo riciclo e ri-fusione dei materiali in un ciclo di impiego virtuoso.
Le plastiche termoindurenti, invece, hanno la caratteristica di rimanere in uno stato solido permanente dopo la polimerizzazione. Con questo processo i polimeri di questi materiali creano legami incrociati, legami chimici irreversibili che li rende non riciclabili. Se riscaldati questi materiali si decompongono e non si formano di nuovo una volta raffreddati.
L’attributo principale che distingue le due categorie di plastiche, il fatto cioè che le termoplastiche siano reversibili mentre le termoindurenti no, non implica che le prime siano in qualche modo migliori delle altre.
I materiali plastici si definiscono infatti performanti nella misura in cui si rivelano adatti al loro impiego finale.
Proprietà come l’isolamento elettrico, termico o acustico, l’impermeabilità nei confronti di liquidi e gas, la facilità nell’accumulo di cariche elettrostatiche, la resistenza agli acidi (per i prodotti termoplastici) e quella ai solventi (per quelli termoindurenti) sono solo alcuni degli elementi da tenere in considerazione nella scelta del materiale plastico.
Nella lavorazione delle materie plastiche, i processi di produzione variano in base al tipo di procedimento che a sua volta può dipendere anche dai materiali stessi.
Tra le materie plastiche più utilizzate troviamo:

• PEEK: Poliestere etere chetone,
• PTFE: Politetrafluoroetilene,
• CARBONIO: Materiale composito e fibra di carbonio,
• POM: Poliossimetilene,
• NYLON – PA6: Famiglia di poliammidi,
• PET: Polietilene tereftalato o polietilentereftalato,
• PVC: Cloruro di polivinile,
• VUKOLLAN: Elastomero poliuretanico,
• PE: Polietilene,
• PP: Polipropilene.

Produzione e lavorazione di materie plastiche, quali sono i processi di produzione?

Guardiamo un po’ più da vicino le lavorazioni della plastica: esistono soluzioni che si adattano maggiormente a produzioni con un volume contenuto di pezzi e altre che si dedicano alla produzione in serie.
Nella scelta di un tipo di lavorazione, come specificato all’inizio, è importante tener conto del volume della richiesta. Generalmente volume e costi sono inversamente proporzionali, cioè all’aumentare dei volumi si abbassano i costi, ma i processi devono tener conto anche di disegno, tempi e materiali.

Lavorazione meccanica CNC
Questa lavorazione che ottiene il risultato prescelto a partire da blocchi solidi modellati fino a realizzare il prodotto finito.
La produzione di materie plastiche per lavorazione meccanica CNC si differenzia dalle altre perché è un processo sottrattivo. Tramite taglio, foratura o smerigliatura il materiale plastico ottiene la forma desiderata in fresatura o su tornio.
Si tratta di un procedimento che ha tre momenti principali: la generazione e convalida dei percorsi degli utensili, l’invio alla macchina e quindi la lavorazione vera e propria e in ultimo la fase di post-elaborazione con le azioni che puliscono, sbavano e rifilano il pezzo.
Altre due tipologie di tecniche che coinvolgono la produzione di materie plastiche riguardano fusione e stampaggio. Nel primo caso, la fusione di polimeri è il processo più frequente per realizzare prodotti in resina, silicone o acrilico, per esempio.

Fusione di polimeri
La fusione avviene quando una gomma liquida reagisce chimicamente all’interno di uno stampo, solidificandosi e ottenendo la forma desiderata. I passaggi prevedono la preparazione dello stampo, l’introduzione della resina al suo interno, la fase di polimerizzazione, la sformatura togliendo lo stampo e in ultimo la rifilatura finale con levigature, tagli, cuciture o scanalature, a seconda delle esigenze.

Lavorazione a stampaggio
Questa lavorazione prevede processi diversi: si parla di rotostampaggio (detto anche stampaggio rotazionale), di stampaggio a iniezione, di stampaggio per estrusione (o più semplicemente di estrusione) e di stampaggio per soffiaggio.
Con il processo del rotostampaggio si ottengono materie plastiche a partire dalla polvere di una termoplastica riscaldata all’interno di uno stampo cavo che ruota su due assi. Una volta completata la procedura di stampa, lo stampo viene fatto raffreddare e al termine rimosso rifinendo il prodotto ottenuto.
Lo stampaggio rotazionale ha il vantaggio di avvalersi di attrezzature meno costose, dal momento che grazie al movimento sfrutta la forza centrifuga ed è particolarmente indicato per la produzione di piccole serie di prodotti di grande volume.
Lo stampaggio a iniezione è il processo più indicato nella produzione in serie, si tratta di una lavorazione con tempi di produzione piuttosto lunghi per la creazione degli stampi, che però, una volta al lavoro realizzano con tempi di ciclo brevissimi grandi volumi di prodotto finito.
Con la tecnica dello stampaggio a iniezione si lavorano quasi tutti i tipi di termoplastiche. Si tratta infatti di un procedimento versatile che può essere adattato alle plastiche termoindurenti variandolo in stampaggio a iniezione e reazione.
L’estrusione è un procedimento caratterizzato da relativa semplicità se confrontato con altre lavorazioni di materiali plastici: la plastica viene spinta attraverso una sagoma che la modella, viene quindi fatta raffreddare e finalmente avvolta o tagliata come richiesto.
Le sagome hanno generalmente forme poco complesse e il processo, similmente allo stampaggio a iniezione, è quasi continuo, riducendo notevolmente i costi. Con questa tecnica però si possono produrre unicamente plastiche con profili continui.
Lo stampaggio per soffiaggio, come il rotostampaggio, si usa per ottenere parti cave, ma diversamente da questa lavorazione, ottiene forme di dimensioni più contenute e dal disegno più articolato.
Con tempi di produzione di qualche settimana per l’impostazione dello stampo, il processo consiste nel gonfiare un tubo di materiale plastico all’interno di questo fino a quando non ne ha assunto la forma.
È la lavorazione più frequente con la quale si ottengono beni di consumo, imballaggi, parti industriali e componenti del settore automobilistico.
Nei processi di produzione e lavorazione delle materie plastiche è importante valutare tutti gli elementi che coinvolgono la realizzazione per fare la scelta più idonea.
Uno stesso pezzo può essere prodotto in differenti materiali, ma la destinazione d’uso renderà più facile la scelta, o ancora lo stesso pezzo può essere ottenuto mediante lavorazioni diverse, ma il volume e i tempi di consegna possono aiutare ad individuare il procedimento più adatto.
Setecs studia soluzioni su misura per ogni progetto a partire dall’analisi progettuale per garantire un processo produttivo personalizzato in modo da assicurare consegne puntuali.