Formatura di PLEXIGLAS®
Direttive per la lavorazione
Sommario
Pagina
1
Note generali
3
1.1
Dati di fornitura
3
1.2
Dimensioni delle lastre e ritiro
4
1.3
Film protettivo
4
1.4
Magazzinaggio e preessiccazione
4
2
Riscaldamento
5
2.1
Temperatura di formatura
5
2.2
Durata del riscaldamento
5
3
Procedimenti di riscaldamento
6
3.1
Riscaldamento a circolazione d’aria
6
3.2
Riscaldamento superficiale e lineare con radiazioni infrarosse
7
3.3
Riscaldamento a contatto
8
3.4
Ulteriori procedimenti
8
4
Formatura
9
4.1
Condizioni fondamentali e comportamento
9
5
Procedimenti di formatura
11
5.1
Piegatura
11
5.2
Formatura a pressione
15
5.3
Formatura a pressione con scorrimento
16
5.4
Formatura con stiro
16
5.5
Formatura con macchine termoformatrici
22
5.6
Termoformatura con presse
24
5.7
Termoformatura di tubi e barre
26
6
Raffreddamento
28
7
Attrezzature
29
7.1
Stampi
29
7.2
Serraggi
31
Note
Per i trasformatori professionali di ­PLEXIGLAS® sono stati pubblicati ulteriori stampati con i
consigli per le seguenti lavorazioni:
• Lavorazione di ­PLEXIGLAS® (No. 311-1),
• Unire di ­PLEXIGLAS® (No. 311-3) e
• Trattamento superficiale di ­PLEXIGLAS® (No. 311-4).
Le persone dedite al “Fai da te” trovano preziosi consigli nel
• Consigli per la lavorazione di ­PLEXIGLAS® (No. 311-5)
Per le caratteristiche e la lavorazione di alcuni nostri prodotti e la loro applicazione, ad es.
• Lastre alveolari e lastre ondulate,
• Vetrature con lastre compatte,
• Pareti antirumore,
• Pubblicità luminosa e sim., esistono stampati separati che possono essere richiesti al
distributore di ­PLEXIGLAS®.
Per l’impiego dei nostri prodotti occorre inoltre tener presente
• le prescrizioni edilizie locali e le leggi che regolano le emissioni
• la normativa vigente, ad es. DIN 1055
• le garanzie richieste dalle normative vigenti
• le direttive delle associazioni di categoria
• ecc. ecc.
1 Note generali
1 Note generali
­ LEXIGLAS®, il vetro acrilico (polimetilP
metacrilato) da noi prodotto è annoverato tra i materiali più versatili anche in
virtù della sua eccellente formabilità. Il
­­PLEXIGLAS® GS è un materiale colato, il
­PLEXIGLAS® XT è un materiale estruso.
Il comportamento a deformazione di
entrambi i tipi di ­PLEXIGLAS® in funzione della temperatura è quello tipico
dei termoplastici amorfi, che assumono
forme di stato diverse – solido, termoelastico, termoplastico – secondo il campo
termico nel quale si trovano. Ciò si deve
alla diversità di peso molecolare fra lastre,
tubi e barre estrusi e colati. Ne risulta un
diverso comportamento tecnologico di
cui si deve tener conto, specialmente
nella termoformatura.
Importante per questa lavorazione è
soprattutto il campo termoelastico, nel
quale i termoplastici assumono una consistenza elastico-gommosa che consente la
termoformatura, ad es. mediante compressione, piegatura o stiro, senza formazione
di trucioli. Nella fig. 1 sono indicati i vari
stati di ­PLEXIGLAS® GS e ­PLEXIGLAS®
XT in dipendenza del campo di temperatura: ­PLEXIGLAS® GS (colato, alto peso
molecolare) ha un comportamento prevalentemente termoelastico in un ampio
intervallo di temperature piuttosto elevate.
I pezzi termoformati non presentano
perciò significative deformazioni plastiche
e, se portati nuovamente alla temperatura
di formatura, rinvengono riprendendo la
forma primitiva, simile ad una molla. Errori
di termoformatura non comportano
perciò lo scarto del pezzo in quanto si
possono correggere.
Il campo termoelastico del ­PLEXIGLAS®
XT (estruso, basso peso molecolare) è
invece relativamente ristretto. A temperature più alte questo materiale passa allo
stato termoplastico, vale a dire assume una
consistenza pastosa o semifluida. Poiché
la soglia fra stato termoelastico e stato
termoplastico non è nettamente delimitata,
durante la termoformatura nel pezzo da
formare rimane un nucleo più o meno
grande secondo la temperatura raggiunta,
in uno stato plastico “congelato”. Perciò
gli elementi in ­PLEXIGLAS® formati anche
se riscaldati non riprendono totalmente la
forma di partenza originale. La formatura è
quindi soltanto parzialmente reversibile.
Queste differenze tipiche tra i tipi GS e XT
valgono anche per i prodotti ­PLEXIGLAS®
specifici per determinate applicazioni,
come ad es. SOUNDSTOP (protezione
fonoisolante trasparente) o con superfici
modificate. Essi possono essere strutturato, metallizzato a specchio o come
HEATSTOP (riflettente il calore solare),
SATINICE (opacizzazione speciale) o NO
DROP (che spande l’acqua).
I punti in cui le modalità di formatura
divergono, sono indicati nei relativi
capitoli.
Confidiamo che quest’opuscolo contribuirà
al conseguimento di risultati ottimali. Qualora, nel corso della lettura o del lavoro
dovessero emergere ulteriori esigenze,
non esiti ad interpellare il Suo distributore
o il nostro “Servizio tecnico”. Ringraziamo
anticipatamente per qualsiasi suggerimento dovesse scaturire dall’esperienza
dell’utilizzatore.
1.1 Dati di fornitura
Il ­PLEXIGLAS® GS viene da noi prodotto
in lastre compatte, blocchi, barre e tubi
con superficie liscia o mattata cioè satinata
(­PLEXIGLAS SATINICE®).
Il ­PLEXIGLAS® XT esiste nella versione tradizionale e modificata antiurto
(­PLEXIGLAS RESIST®) come lastre
compatte lisce, strutturate o mattate cioè
satinate (­PLEXIGLAS SATINICE®), lastre
ondulate, lastre alveolari, specchi, tubi e
barre nonché film.
Di regola, i tipi di ­PLEXIGLAS® colorato
sono colorati omogeneamente in massa.
Sia che si tratti di formati standard o di
pezzi tagliati a misura, tutte le nostre
forniture, imballate su pallet, sono contraddistinte da avvertimenti circa le modalità di
magazzinaggio e movimentazione.
‰$ 3
EFDPNQPTJ[JPOF
UFSNPQMBTUJDP
UFSNPQMBTUJDP
QBS[UFSNPFMBTUJDP
UFSNPFMBTUJDP
QBS[UFSNPQMBTUJDP
UFSNPFMBTUJDP
DBNQPEJ
SBNNPMMJNFOUP
TPMJEP
1.."BMUPQFTP
NPMFDPMBSF
1-&9*(-"4‡(4
1.."CBTTPQFTP
NPMFDPMBSF
1-&9*(-"4‡95
Fig. 1: Stato dei materiali in funzione della temperatura
4UBUP
1 Note generali
In linea di massima è meglio depositare il
­PLEXIGLAS® al coperto. Tutte le nostre
lastre sono provviste di film di protezione
in polietilene che si smaltisce senza
problemi. In caso di deposito all’aperto
bisogna assicurare un’ulteriore accurata
copertura.
1.2 Dimensioni delle lastre e ritiro
4
La prima volta che si sottopongono a
riscaldamento oltre la temperatura di rammollimento le lastre in ­PLEXIGLAS® GS e
XT subiscono una contrazione sia in senso
longitudinale che trasversale, per motivi
connessi al procedimento di produzione.
Di questo ritiro si deve ev. tener conto nel
taglio a misura di lastre da termoformare.
Con il vetro acrilico colato, il ritiro riguarda
in uguale misura sia la lunghezza che la
larghezza. Per tutti i tipi di lastre estruse
il ritiro si verifica particolarmente nella
direzione dell’estrusione, trasversalmente
può essere nullo o addirittura causare un
leggerissimo aumento della misura. Informazioni dettagliate sono riportate in fig. 2.
La lavorazione con macchine termoformatrici non dà luogo a ritiro, questo si
manifesta invece quando il materiale viene
riscaldato, ad esempio in forno, senza
essere bloccato. Al caso è opportuno
effettuare prove preliminari.
1.3 Film protettivo
Le lastre da noi fornite sono protette con
un film in polietilene adesivo, autoadesivo
o autoincollato, a seconda del materiale e
dello spessore. Normalmente la protezione
superficiale deve rimanere sul pezzo fino
alla sua messa in opera. Per toglierla, ad
esempio prima di determinate lavorazioni
quali la termoformatura o l’incollaggio,
afferrare saldamente la lastra per uno
spigolo, sollevare un lembo del film e
staccarlo con uno strappo deciso.
Se il materiale rimane esposto agli agenti
atmosferici, il film protettivo, indipendentemente dal tipo, subisce delle modifiche,
diventando fragile o ancorandosi ancora
più saldamente alla superficie: è quindi
indispensabile toglierlo al massimo entro
quattro settimane, trascorse le quali
l’operazione potrebbe presentare difficoltà
e comportare danni alla superficie della
lastra.
Togliendo il film protettivo, la superficie
si carica staticamente e attira la polvere.
Prima della termoformatura bisogna
praticare al materiale un trattamento
antistatico, ad es. lavarlo con acqua
alla quale sia stato addizionato un
agente umettante, o spruzzarlo con aria
ionizzata . Nelle lastre di ­PLEXIGLAS® GS
e XT bianche o colorate le due superfici,
per motivi connessi al procedimento
produttivo, risultano leggermente diverse.
Il controllo di qualità si effettua sulla faccia
superiore delle lastre, che nell’impiego
rappresenta il “lato d’uso” e che sulla
pellicola protettiva viene opportunamente
contraddistinto.
1.4 Magazzinaggio e preessiccazione
La maggior parte delle materie plastiche
assorbe umidità in misura diversa, secondo
spessore lastra
­­­PLEXIGLAS® GS
­­­PLEXIGLAS® XT
in lunghezza e
larghezza
in direzione d‘estrusione
(in direzione trasversale trascurabile)
tutti i tipi
(escl. GS 215
STIRATO)
superficie
liscia
Gallery AR
Satin Ice
strutturato
max. 2 %
tutti gli spessori
-
-
-
max. 3 %
-
≥ 3 mm
-
-
max. 6 %
-
< 3 mm
tutti gli
spessori
tutti gli
spessori
Ritiro al primo riscaldamento a temperatura di
formatura
Fig. 2: Ritiro al riscaldamento
il clima e le condizioni di magazzinaggio.
Alle normali temperature d’uso quest’umidità è ininfluente, ma con l’aumento della
temperatura durante il riscaldamento può
dar luogo nel vetro acrilico estruso alla
formazione di bolle. Perciò è consigliabile
procedere a una preessiccazione prolungata in armadi termici a circolazione d’aria
e a temperature al disotto della temperatura di rammollimento del materiale. Fra le
lastre, alle quali deve prima essere tolto il
film protettivo, l’aria deve poter circolare.
Per motivi economici, alla preessiccazione
dovrebbe immediatamente seguire la
termoformatura. È da tener presente che
le lastre, quando la temperatura ridiscende
sotto i 100 °C, riprendono ad assorbire
umidità. Se il procedimento di termoformatura comprende un riscaldamento
rapido e continuo, specie con radiatori
infrarossi, si può anche escludere la preessiccazione. In caso contrario, le corrette
condizioni di riscaldamento devono essere
accertate sperimentalmente e regolate in
funzione del pezzo.
La piegatura ad angolo di solito non
richiede preessiccazione.
In genere, per le lastre di ­PLEXIGLAS® XT
la preessiccazione prima della termoformatura non è necessaria se il film protettivo
è indenne e se sono state rispettate le
dovute condizioni di magazzinaggio. In
caso contrario è sufficiente, anche se il
contenuto di umidità è piuttosto alto, un
tempo di preessiccazione di 24 ore a 80°C.
Le cataste di lastre, specialmente se in
­PLEXIGLAS® XT, durante il magazzinaggio devono essere conservate nel loro
involucro plastico, al fine di evitare che i
bordi si ondulino in conseguenza dell’assorbimento di umidità se la giacenza è
prolungata.
Contrariamente ai tubi di ­PLEXIGLAS®
GS, in quelli di ­PLEXIGLAS® XT il
riscaldamento ovvero la termoformatura
può dar luogo a distorsioni ottiche o alla
formazione di bolle causate dall’umidità
assorbita. Per prevenire quest’inconveniente, si deve effettuare la preessiccazione in forno a circolazione d‘aria, a circa
70 °C. Il tempo di permanenza nel forno
può essere calcolato in circa 1 ora per ogni
mm di spessore parietale.
2 Riscaldamento
2 Riscaldamento
Per ­PLEXIGLAS GS e XT è conveniente
preriscaldare i dispositivi di formatura –
stampo, telaio di bloccaggio ecc.:
®
Il riscaldamento di ­PLEXIGLAS® GS e
­PLEXIGLAS® XT deve avvenire in linea
di massima a convezione d’aria o a raggi
infrarossi, il più rapidamente possibile fino
al raggiungimento della minima temperatura di formatura, per evitare mutamenti
nella struttura del materiale o del pezzo.
Il riscaldamento in forno assicura una
temperatura uniforme in tutta la lastra,
condizione che favorisce buoni risultati di
formatura. Se si usano radiatori infrarossi
è opportuno, anche quando la termoformatura avviene con attrezzature munite
di telaio riscaldabile, preriscaldare il
materiale a circa 80°C al fine di evitare
successive distorsioni. Il riscaldamento a
raggi infrarossi permette di ottenere in
una stessa lastra temperature differenziate,
al fine di conseguire una determinata
distribuzione degli spessori.
Per evitare un raffreddamento repentino
e quindi l’irrigidirsi della superficie, e
opportuno effettuare il riscaldamento del
materiale direttamente sull’attrezzatura di
termoformatura.
Il tempo di riscaldamento aumenta di pari
passo con lo spessore, come si rileva dalla
fig. 3. È da considerare anche il ritiro da
riscaldamento (v.fig. 2).
per­­­PLEXIGLAS® GS
e­PLEXIGLAS® XT:
ca. 60 a 80 °C
­ LEXIGLAS® GS è abbastanza tollerante
P
verso i tempi di riscaldamento, anche
se prolungati inutilmente. Una durata
di riscaldamento eccessiva può stirare
­PLEXIGLAS® XT appeso (per es. nel forno
verticale o nell’impianto sotto vuoto)
o lasciare le impronte del supporto più
visibili (per es. nel forno orizzontale).
2.2 Durata del riscaldamento
Per ­PLEXIGLAS® GS e ­PLEXIGLAS®
XT il tempo di riscaldamento dipende in
primo luogo dallo spessore del materiale
e dal metodo di riscaldamento, poi dalla
velocità di circolazione dell’aria nel forno
e dalla distanza fra lastra e radiatore
ad infrarossi. Se si impiegano radiatori
infrarossi, influisce anche il colore del
materiale, in conseguenza dei diversi indici
di assorbimento. Il diagramma della fig.
3 mostra, con l’esempio di ­PLEXIGLAS®
XT, il tempo di riscaldamento in forno e
con radiatori infrarossi in funzione dello
spessore del materiale. La durata deve
essere raddoppiata se viene riscaldata una
sola faccia (metodo accettabile solo per
spessori fino a 6 mm).
5
2.1 Temperatura di formatura
Per la formatura in campo termoelastico/
termoplastico il materiale deve essere
portato alle seguenti temperature:
da 160 a 175 °C
da 150 a 160 °C
A seconda del grado e della velocità di
formatura (vedere 4.1) e per ottenere
superfici di buona qualità ottica, queste
temperature possono essere rettificate in
più o in meno. È quindi necessario che i
dispositivi impiegati dispongano di una
buona termoregolazione, in modo da
garantire il mantenimento delle temperature dovute. Il controllo della temperatura
del materiale è da effettuare preferibilmente senza contatto, ad esempio con
pirometri ottici.
%VSBUFEFMSJTDBMEBNFOUPJONJO
­­­PLEXIGLAS® GS:
­­­PLEXIGLAS® XT:
BSNBEJPUFSNJDP
5‰$
SBEJBUPSF*3EB
L8NEVF
MBUJJSSBEJBUJB
EJTUBO[BEJ
NN
TQFTTPSFJONN
Fig. 3: Durata del riscaldamento
3 Procedimenti di riscaldamento
Questo evita anche l’inconveniente delle
impronte – salvo nei punti di presa.
Riscaldamento ad aria
Forno orizzontale
• per pezzi di grande superficie
(specialmente ­­­PLEXIGLAS® XT)
Forno verticale
• riscaldamento uniforme impiego universale
(tempera, rinvenimento)
• entro certi limiti utilizzabile per riscaldare in orizzontale
Soffiante
• per piccoli pezzi di formato particolare
Riscaldamento con radiatori a pannello
a onda lunga (radiatori neri), ceramica,
λ = 3,5 to 6 μm
• di costo conveniente
a onda media, radiatori di vetro di quarzo,
radiatori al quarzo,
λ = 2,2 to 2,7 μm
• riscaldamento ottimale
• rapidità di reazione
a onda corta (radiatori all‘infrarosso),
λ = 0,9 to 1,6 μm
• molto efficiente e rapido
• ridurre il rischio di surriscaldamento mediante impulsi
Riscaldamento con radiatori lineari
(consigliato bilaterale)
6
Resistenze a filo (con trasform.)
• per lastre fino a 6 mm
Resistenze tubolari
• fino a ca. 12 mm
• di costo conveniente
• facili da maneggiare
Vetro di quarzo
• efficiente anche per blocchi
• max. efficienza di riscaldamento
Riscaldamento per contatto
• poco consigliabile
Tuttavia, se le lastre di ­PLEXIGLAS® XT
sono molto grandi, è opportuno scaldarle
in orizzontale. A causa del comportamento
termoplastico di questo materiale, sussiste
infatti il pericolo che i pannelli possano
svergolarsi, allungarsi o scivolare fuori dal
dispositivo di sospensione. Quali superfici
d’appoggio sono particolarmente adatte
lamiere di alluminio ruvido o sabbiato,
lamiere rivestite di PTFE oppure speciali
tessuti in fibre di vetro, che impediscono
l’adesione del materiale.
Blocchi di piccole dimensioni possono
essere appoggiati sulla superficie frontale. Per misure più grandi è opportuno
l’appoggio su un supporto in stoffa, che
permette poi di far scivolare il pezzo sullo
stampo.
Qualora il forno venga usato anche per
altri scopi, bisogna fare attenzione che
venga tolto accuratamente qualsiasi residuo di sostanze che possono provocare
corrosioni o formazione di incrinature.
Fig. 4: Panoramica dei sistemi di riscaldamento più diffusi
3 Procedimenti di riscaldamento
3.1 Riscaldamento a circolazione
d’aria
• È indispensabile un’intensa circolazione
d’aria (velocità aria da 60 a 90 m/min.)
per assicurare un riscaldamento rapido e
uniforme.
• L’affidabilità della regolazione termica
offre il vantaggio di poter continuare la
tempera anche fuori dei turni di lavoro.
Per un riscaldamento locale, quando ad
es. si devono curvare dei tubi, sono adatti
gli apparecchi ad aria calda. Bisogna però
evitare assolutamente di surriscaldare il
punto trattato.
Per il riscaldamento di ­PLEXIGLAS® GS e
­PLEXIGLAS® XT in lastre, blocchi, profilati
o tubi sono particolarmente adatti i forni a
circolazione d’aria. Nella maggior parte dei Per un riscaldamento totale e uniforme,
lastre e tubi di ­PLEXIGLAS® GS e XT
casi, il forno verticale è il più appropriato
perché permette l’inserimento verticale
vanno riscaldati possibilmente appesi.
senza contatto delle lastre di grandi
dimensioni, mentre le misure più piccole
possono essere collocate orizzontalmente,
appogiandole a griglie, come avviene negli
armadi termici a cassetti.
Per la tempera di distensione, specialmente
se i pezzi sono piuttosto grandi, e anche
per il rinvenimento di pezzi – specialmente
in ­PLEXIGLAS® GS – con difetti di formatura, è indispensabile il forno verticale.
Bisogna osservare le seguenti condizioni:
• La temperatura del forno deve essere
regolabile a ± 3 °C nell’intervallo da 60
°C a 250 °C.
• Anche se il forno può essere caricato da
due lati non si deve superare la tolleranza limite di ± 5°C.
Fig. 5: Introduzione nell’armadio termico di una lastra di PLEXIGLAS® con sistema di sospensione
3.2 Riscaldamento superficiale e
lineare con radiazioni IR
Per il riscaldamento di lastre di
­PLEXIGLAS® GS e ­PLEXIGLAS® XT, la
radiazione infrarossa offre il vantaggio
di trasmettere una maggiore quantità di
calore per unità di tempo. La durata del
riscaldamento dipende dallo spessore del
materiale, dal colore, dal tipo di lastre
nonché dal modello e dalla distanza del
radiatore infrarosso e dalla lunghezza
d’onda della radiazione emessa. Le radiazioni si suddividono in bande di emissione
secondo la lunghezza d’onda:
onda lunga:
onda media:
onda corda: λ = 3,5 µm fino a 6,0 µm
(radiatori ceramici e neri)
λ = 2,2 µm fino a 2,7 µm
(radiatori di vetro di quarzo, al quarzo)
λ = 0,9 µm fino a 1,6 µm
(radiatori all’infrarosso,
lampade all’ infrarosso)
Mentre i radiatori neri ad onda lunga
– in genere radiatori ceramici - irradiano
un’energia che riscalda il materiale a
cominciare dalla superficie, i radiatori a
onda corta emettono radiazioni di grande
potenza energetica e capacità di penetrazione, specialmente nel materiale trasparente. È possibile che parte dell’energia
irradiata non venga assorbita in quanto
attraversa la lastra.
Allo stato attuale della tecnica, l’optimum
è rappresentato dai radiatori ad onda
media. La lastra viene riscaldata all’esterno
dalla radiazione incidente sulla superficie,
e all’interno dalla quota di radiazione
assorbita. La parte di radiazione che
attraversa la lastra può essere reinviata
predisponendo una superficie riflettente.
Questo accorgimento è però applicabile
soltanto se viene irradiata una sola faccia,
come nel caso di lastre sottili o di film. A
partire da un dato spessore l’irradiamento
deve essere bilaterale.
Allo scopo di lavorare ancora più convenientemente, cioè più rapidamente,
si impiegano anche i cosiddetti radiatori
“flash” per la termoformatura del vetro
acrilico. Lavorano ad onde corte fino
ad onde medie e trasmettono l’energia alle lastre ad impulsi (per evitare
surriscaldamento/bruciature).
Il riscaldamento a infrarossi di superfici
piane di ­PLEXIGLAS® GS e ­PLEXIGLAS®
XT si effettua con schermi riscaldanti,
chiamati anche pannelli o gruppi radianti.
Questi possono essere fissi, montati direttamente sulle macchine termoformatrici,
oppure mobili e utilizzabili su più stazioni
di formatura.
Questo sistema è utile anche per evitare
la deformazione di eventuali serigrafie già
applicate.
Se le lastre non vengono fissate in un
telaio – come si fa normalmente – bensì
riscaldate in orizzontale, è opportuno
collocarle su un tessuto in fibra di vetro,
per evitare impronte.
Anche quando si tratta di termoformature
semplici, è vantaggioso poter inserire singolarmente i vari elementi di uno schermo
riscaldante. Si può così programmare una
potenza maggiore per gli elementi collocati
ai bordi dello schermo, al fine di compensare la sottrazione di calore dovuta al telaio
di bloccaggio e assicurare quindi uniformità di temperatura su tutta la superficie
irradiata.
È possibile inoltre regolare il riscaldamento in modo che alcune zone vengano
riscaldate meno di altre, vantaggioso per
l’ottenimento di forme complesse.
Coprendo una zona definita, ad esempio
la parte centrale di una lastra, la si può
escludere dal riscaldamento. In corrispondenza di questa superficie i radiatori
possono anche essere disinseriti, per
realizzare una distribuzione di spessore
confacente alla struttura del pezzo da
produrre. Nella zona della lastra che è stata
coperta, lo spessore originale rimane invariato, così come la rigidità, la qualità ottica
e in genere anche la planarità. All’opposto,
la zona marginale subisce nell’imbutitura uno stiro che ne riduce lo spessore.
Fig. 6: Banco di riscaldamento con diversi radiatori IR e lastra di ­PLEXIGLAS® piegata
7
3 Procedimenti di riscaldamento
Per il riscaldamento lineare di
­PLEXIGLAS® GS e ­PLEXIGLAS® XT
sono adatti banchi di riscaldamento, cioè
dispositivi equipaggiati con fonti di calore
rappresentate da resistenze a filo o tubolari, o da tubi al quarzo.
Nel riscaldamento lineare prima della
piegatura a spigolo vivo o della curvatura si
deve evitare il contatto della superficie,
per non influire negativamente sulla qualità della superficie e sulla trasparenza del
materiale. È sempre preferibile riscaldare
entrambe le superfici.
Possibilità creative anche nella piegatura ad
angolo offre il gruppo di prodotti mattati
sulla superficie ­PLEXIGLAS SATINICE®:
sulla linea di riscaldamento l’opacizzazione
rimane inalterata con SATINICE SC, DC e
Satin Ice, mentre con Gallery AR diventa
lucida.
8
Molto diffuso è l’impiego di resistenze
a filo, quasi sempre in una speciale lega
cromovanadio. Poiché vengono alimentate
da corrente alternata a bassa tensione,
tutte le resistenze devono essere provviste
di trasformatore. Nel banco riscaldante le
resistenze devono essere tenute ben tese
da molle rigide, per evitare che il riscaldamento provochi un’inflessione in conseguenza della quale la distanza dalla lastra
verrebbe modificata e il riscaldamento non
sarebbe più uniforme. Per lastre fino ad
uno spessore di 6 mm questo metodo è
possibile – particolarmente con riscaldamento sui due lati.
Più vantaggiose delle resistenze a filo sono
le resistenze tubolari in acciaio al nichelcromo. Poiché vengono fissate soltanto
a punti e collegate direttamente alla rete
elettrica (220 V), risultano più pratiche
da maneggiare delle resistenze a filo. Ad
esempio, curvando opportunamente una
lunga resistenza tubolare (ad es. a U) si
può riscaldare una lastra anche in due
punti. Per lastre fino allo spessore di circa
20 mm è consigliabile il riscaldamento
bilaterale con resistenze tubolari.
Si impiegano anche tubi di vetro di
quarzo, con spirale semplice o doppia.
Anche questi vengono alimentati da
corrente a 220 V. Poiché normalmente
hanno una potenza riscaldante superiore
a quella necessaria per lastre di materia
Fig. 7: Resistenze a filo con trasformatore, resistenza tubolare e tubo di vetro di quarzo per riscaldamento lineare
plastica, occorre regolarla disinserendo
o inserendo qualche elemento oppure
impiegando un circuito a tiristori. I tubi di
vetro di quarzo, che emettono radiazioni
ad onda media, rappresentano l’elemento
riscaldante più efficiente: grazie alla
possibilità di regolare l’emissione e agendo
adeguatamente sulla distanza fra radiatore
e materiale si possono riscaldare linearmente, per piegarle a spigolo o curvarle,
lastre di qualsiasi spessore, compreso
blocchi di oltre 50 mm, specialmente se il
riscaldamento è bilaterale.
3.3 Riscaldamento a contatto
Il riscaldamento con piastre riscaldanti è essenzialmente da riservare
al ­PLEXIGLAS® GS e parzialmente al
­PLEXIGLAS® XT, ma soltanto in formati
piccoli e nello spessore massimo di 3 mm,
poiché generalmente viene riscaldata una
sola superficie. Il riscaldamento su due
superfici – ad esempio in presse riscaldanti
– è insolito perché incide negativamente
sulla qualità superficiale del materiale. Per
­PLEXIGLAS®, le piastre riscaldanti non
devono avere superfici lisce o lucidate. Si
sono dimostrate adatte piastre in alluminio
sabbiato o rivestite di Teflon che riducono
l’inconveniente delle impronte. In linea di
massima questo metodo di riscaldamento
è poco consigliabile, non permettendo
un’uniforme distribuzione del calore.
Anche il riscaldamento lineare a contatto, ad esempio con lama calda non è
raccomandabile, perché lungo gli spigoli
di piegatura si formano impronte praticamente impossibili da togliere. In ogni
caso è sempre da preferire il riscaldamento
senza contatto (vedi 3.2).
3.4 Ulteriori procedimenti
I procedimenti di riscaldamento a fiamma
libera, riscaldamento ad alta frequenza,
o riscaldamento in bagno caldo non sono
entrati nell’uso pratico. Il riscaldamento
con apparecchi ad aria calda è consigliabile solo entro certi limiti, ad esempio per
cancellare impronte o per curvare tubi. Le
tensioni che si formano nel materiale così
trattato devono essere eliminate con la
tempera.
4 Formatura
R=
d0
d1
-1
• 100 [%]
A1
A0
-1
• 100 [%]
oppure
R=
R =
d0 = d1 = A0 = A1 = grado di deformazione o grado di stiro in %
spessore prima della formatura
spessore dopo la formatura
grandezza della superficie prima della
formatura
grandezza della superficie dopo la
formatura
Fig. 8: La deformazione del reticolo evidenzia il grado di formatura
4 Formatura
4.1 Condizioni fondamentali e
comportamento
Il grado di deformazione (grado di stiro),
nonché forza, velocità e temperatura
(vedere 2.1) da applicare nella termoformatura di ­PLEXIGLAS® GS e ­PLEXIGLAS®
XT dipendono essenzialmente dalle esigenze che il pezzo finito dovrà soddisfare
nell’uso pratico e dalla sua conformazione
specifica. Infatti il materiale subisce una
modifica strutturale che si ripercuote sul
comportamento del pezzo.
Il grado di deformazione è caratterizzato
dalla modifica di forma che il semilavorato
subisce nella termoformatura. Nei normali
procedimenti di formatura, vale a dire con
stiro mono o biassiale, questa modifica è
connessa ad un aumento di superficie con
corrispondente diminuzione di spessore
del materiale. Il grado di deformazione
viene definito dal rapporto fra gli spessori
medi del materiale prima e dopo la formatura, o dall’aumento di superficie. Per lo
stiro biassiale si ha:
I vari fattori sono in larga misura dipendenti dalla temperatura di formatura,
che influisce però in modo diverso e
talvolta addirittura contraddittorio.
Con
­PLEXIGLAS® GS e XT si possono
ottenere elevati gradi di deformazione
con temperature relativamente basse: la
formatura procede più lentamente e in
modo più plastico, il semilavorato conserva
la sua qualità superficiale. La tensione è
relativamente alta, il pezzo manifesta una
tendenza altrettanto alta al rinvenimento.
Si minimizza questa tendenza se si opera
a temperature relativamente alte. Questo
significa che occorre trovare una soluzione
di compromesso. Maggiori informazioni in
proposito nei capitoli seguenti.
Ad esempio, un grado di formatura del
100% significa che una lastra quadrata
viene stirata nei due sensi tanto da raddoppiare sia lunghezza che larghezza, vale
a dire quadruplicare la superficie, mentre
contemporaneamente lo spessore si riduce
a un quarto.
In pratica, grado di formatura e quindi
distribuzione di spessore dovrebbero
essere uniformi in tutto il pezzo. Questo a
sua volta dipende però dalla forma che si
deve realizzare e dal metodo di formatura
(fig. 8).
9
4 Formatura
essere accertate attraverso prove pratiche
o esperimenti con modelli.
"MMVOHBNFOUPBSPUUVSB
La velocità di formatura è quella alla
quale il materiale allo stato termoelastico
può essere allungato ovvero stirato senza
che sopravvenga rottura per superamento
del limite di resistenza.
1-&9*(-"4‡(4
‰$
5FNQFSBUVSB
Fig. 9: Dipendenza del massimo grado di deformazione (allungamento a rottura) dalla temperatura, con
l’esempio di ­PLEXIGLAS® GS
dello stesso o della temperatura dello
stampo;
Tuttavia, come si vede nella fig. 9, il
massimo allungamento a rottura si registra
a temperature molto basse, mentre per
ragioni tecniche la formatura dà risultati
ottimali soltanto con più alte temperature
di riscaldamento. Bisogna tenere presente
che il materiale deve essere preriscaldato a
temperature più alte che quelle necessarie
per la formatura, poiché nel tempo che
intercorre fra riscaldamento e formatura,
e durante quest’ultima, il pezzo inizia a
raffreddare. In molti casi, si consiglia di
continuare il riscaldamento anche durante
il processo di formatura e indipendentemente dal grado di questa.
La fig. 11 che discende dalla fig. 10, evidenzia la relazione fra grado di formatura
e forze di deformazione necessarie per lo
stiro mono e biassiale. Questo permette di
calcolare le forze di deformazione per la
formatura biassiale di pezzi semplici, per i
quali l’andamento del grado di formatura
è noto. Nel caso di pezzi complicati, il cui
grado di formatura (o l’andamento di questo) non è determinabile anticipatamente,
le forze di formatura necessarie devono
Per assicurare stabilità ai dispositivi di formatura è necessario conoscere le forze di
deformazione necessarie, che dipendono
essenzialmente da tre fattori:
1. grado di formatura, determinato dalla
conformazione del pezzo ovvero dal rapporto fra superficie originale e superficie
del pezzo finito;
2. temperatura di lavoro, che durante il
processo di formatura può abbassarsi più o
meno sensibilmente a seconda della durata
3. stiro mono o biassiale.
La figura 10 illustra il grado di rigidità in
funzione della temperatura.
D’altro canto, la formatura dovrebbe
svolgersi tanto lentamente da
• assicurare la corretta distribuzione dello
spessore
• escludere rotture per calore.
Il processo di formatura può richiedere
• pochi secondi, ad es. nel caso di
lastre sottili in ­PLEXIGLAS® o film
EUROPLEX®,
• alcuni minuti, ad es. con i soliti procedimenti di termoformatura con normali
macchine formatrici sotto vuoto oppure
• ore, ad es. con procedimenti rallentati di
formatura a contatto di stampo, in forno.
La velocità di formatura aumenta nell’ordine da ­PLEXIGLAS® GS a ­PLEXIGLAS®
XT. Se la formatura è relativamente lenta,
è sempre vantaggioso continuare il riscaldamento durante la formatura, impiegando
ad esempio radiatori infrarossi.
.1B
.PEVMP&
10
Per ­PLEXIGLAS® GS e XT il grado di
formatura massima raggiungibile dipende
dalla velocità di formatura, dal tipo di
materiale e soprattutto dalla temperatura
di formatura. La misura relativa è data
dall’allungamento a rottura in funzione
della temperatura.
In linea di massima, ­PLEXIGLAS® GS e
XT dovrebbero essere formati quanto più
rapidamente possibile per
• ottenere cadenze di lavoro ravvcinate
• evitare che il pezzo si raffreddi oltre il
consentito
• risparmiare energia.
1-&9*(-"4‡95
1-&9*(-"4‡(4
Fig. 10: Modulo elastico in funzione della temperatura
‰$
5FNQFSBUVSB
5 Procedimenti di formatura
(SBEPEJGPSNBUVSB 3
CJBTTJBMF
1-&9*(-"4‡95‰$
1-&9*(-"4‡(4‰$
5FOTJPOFEJEFGPSNB[JPOF
GPS[BEJEFGPSNB[JPOFQFS
NNEJTVQFSÚDJFJOTF[JPOF
.1B
E
E
p
Particolarmente per ­PLEXIGLAS® GS e
XT la formatura è possibile con attrezzi
semplici e se si lavora accuratamente dà
buoni risultati. Per lavori più complicati e
per la produzione di grandi serie il mercato
offre attrezzature d’ogni genere, fino agli
impianti gestiti da computer.
Le direttive VDI 2008, foglio 1 danno
una panoramica dei procedimenti base. Le
definizioni dei singoli procedimenti sono
dettate dalle norme DIN 8580.
(SBEPEJGPSNBUVSB
NPOPBTTJBMF
3
E
E
Con “piegare” si intende la piegatura rettilinea anche a spigolo vivo e la formatura
a contatto su stampi positivi e negativi.
Peculiare di questo metodo di formatura è
il mantenimento dello spessore di partenza
del materiale nella zona di riscaldamento
prima e dopo la formatura.
p
Fig. 11: Forze necessarie per stiro mono- e biassiale
Caratteristiche
­­­PLEXIGLAS® GS 233/0F00
non stirato
70 %
stiro
biassiale
fattore
miglioramento
%
5,5
45
8
mm N/mm2
0,8
4
5
Resilienza prov.picc.unif.
kj/m2
12
30
2,5
Tensocorrosione rispetto
Isopropanolo
Dietilenglicole
MPa
MPa
11,5
20
32
40
2,1
2
Allungamento a rottura (+ 23 °C)
Resistenza al propagarsi delle
incrinature
Fig. 12: Miglioramento delle caratteristiche meccaniche per stiro biassiale
Durante la formatura, le molecole di
­PLEXIGLAS® GS e XT si orientano nella
direzione di stiro. Questa modifica di
struttura influenza positivamente il comportamento del materiale: nei punti stirati,
gli elementi presentano valori più elevati
di allungamento a rottura, resilienza,
resistenza al propagarsi delle incrinature e,
anche se in misura più limitata, di resistenza alla formazione di fessurazioni per
tensioni interne.
La fig. 12 illustra a titolo esemplificativo i
fattori massimi di miglioramento ottenibili nel ­PLEXIGLAS® GS 233/0F00.
5.1 Piegatura
5 Procedimenti di formatura
Il continuo ampliarsi dei campi applicativi
per ­PLEXIGLAS® GS e ­PLEXIGLAS® XT
ha fatto nascere molteplici procedimenti
di formatura che offrono la possibilità
di scegliere il metodo di lavorazione più
conveniente ed adeguato al singolo caso.
La scelta del procedimento da seguire
dipende da:
• conformazione e dimensioni del pezzo,
• necessaria distribuzione dello spessore
parietale,
• quantità da produrre,
• tipo del materiale usato,
• esigenze che il pezzo deve soddisfare in
ordine ad estetica, precisione dimensionale, profilo degli spessori, ecc.
• impianti, stampi, mezzi ausiliari a
disposizione.
Nella piegatura – il più semplice sistema di
formatura – le lastre di ­PLEXIGLAS® vanno
riscaldate linearmente come descritto al
punto 3.2, quindi piegate ovvero curvate
e fissate nella forma desiderata fino a
raffreddamento del pezzo. La piegatura
avviene su una sagoma o un angolare di
piegatura.
Nella piegatura su di un angolo, il
materiale deve essere bloccato soltanto ad
un’estremità, per evitare lo stiro e quindi
un assottigliamento più marcato nella
linea di piegatura. L’angolo del profilato
di fissaggio deve essere smussato perché
non tocchi la zona riscaldata e non lasci
impronte (vedi fig. 15).
11
5 Procedimenti di formatura
Un progressivo passaggio dalla zona di
riscaldamento alla superficie fredda della
lastra evita la comparsa del “limite di
allungamento”. Allo scopo è necessario
schermare la fonte di calore (fig. 14).
12
Fig. 13a: Sovrallungamento per zona di riscaldamento troppo ristretta
Fig. 13b: Raggrinzimenti per raggio di piegatura
troppo piccolo
Il raggio di piegatura deve misurare
almeno il doppio dello spessore della
lastra. Raggi più piccoli danno luogo a
tensioni non accettabili o a raggrinzimenti
nella zona interna.
modo le varianti estruse: con PLEXIGLAS®
Satin Ice la satinatura ottenuta “in massa”
rimane, mentre la struttura opaca goffrata di ­PLEXIGLAS Gallery® AR può
sparire nella zona di riscaldamento fino a
diventare lucida, dando così luogo ad altre
possibilità di disegno.
Oltre alla piegatura questi comportamenti
valgono anche per la termoformatura
piana.
In tutte le materie plastiche trasparenti,
con la piegatura si creano in corrispondenza dell’angolo distorsioni ottiche, tanto
più visibili quanto più spesso è il materiale e piccolo il raggio di piegatura. Per
conservare una buona trasparenza anche
nella zona formata, il raggio di piegatura
dovrebbe perciò essere ampio quanto più
possibile.
L’angolo di piegatura necessario determina
l’ampiezza della zona da riscaldare. In
genere questa dovrebbe misurare da tre
a cinque volte lo spessore della lastra. Se
la zona di piegatura è troppo stretta, può
Effetti creativi del tutto particolari si otten- verificarsi un sovrallungamento, cioè uno
gono anche con le lastre di PLEXIGLAS®
stiro del materiale. La riduzione di spessore
opache. Con ­PLEXIGLAS SATINICE® SC e che ne deriva incide negativamente sulla
DC le opacizzazioni superficiali rimangono qualità ottica e riduce la resistenza meccanica del pezzo (vedi fig. 13a e 13b).
praticamente inalterate in tutte le termoformature grazie alla loro struttura colata.
Invece l’applicatore può sfruttare in vario
Oltre al passaggio uniforme dalla zona
calda in quella fredda della lastra nella
piegatura ad angolo per ragioni di estetica,
ci possono essere altre variegate esigenze
del pezzo piegato. Queste possono essere
influenzate ad es. dalla regolazione della
temperatura delle travi di appoggio o
di fissaggio (sui due lati della resistenza
a filo) che sono presenti in alcuni attrezzi di piegatura come nei banchi di
riscaldamento.
Se il disegno prevede intenzionalmente
una piegatura molto stretta, la si può
ottenere con una limitazione della larghezza molto acuta della zona di riscaldamento, raffreddando la trave di fissaggio
con flusso di acqua fredda (specialmente
per produzioni di serie). Attenzione!
Così si creano tensioni nel materiale che
a contatto con solventi possono causare
formazioni di fessurazione.
Se è previsto un successivo incollaggio dei
pezzi piegati, per evitare fessurazioni da
tensione si dovrebbe invece riscaldare le
travi di fissaggio a 60° fino a 75°C, ad es.
inserendo al loro interno delle resistenze
tubolari.
Per ragioni fisiche, tutte le materie
plastiche hanno un proprio comportamento di rinvenimento. In conseguenza
del procedimento di formatura impiegato,
durante o dopo il raffreddamento il raggio
di piegatura può modificarsi e quindi
scostarsi dalla conformazione desiderata.
‰
‰
Fig. 14: Riscaldamento piegatura con schermo:
schermo (2) fra lastra (1) e radiatore IR (3) sopra e
sotto; supporto (4)
Fig. 15: Possibilità di rettifica dell’angolo di piegatura: ­PLEXIGLAS® (1), sagoma di piegatura (2),
ganascia di fissaggio smussata in basso (3), spessore
spostabile per registrazione (4), arresto (5)
"$3*'*9‡
Fig. 16: Piegatura con rottura, ca. 0,3 mm (1), nastro
adesivo (2)
La variazione si verifica nella direzione
corrispondente alla superficie della lastra
che rimane calda più a lungo. Se questa
è la parte interna dell’arco, l’angolo si
riduce, mentre aumenta se rimane calda
più a lungo la parte esterna. Bisogna quindi
tenere presente che il materiale della
sagoma di piegatura o di raffreddamento
può influire sulla fedeltà di forma della
parte curvata e provvedere perciò a una
compensazione con misure del caso (v. “4”
in fig. 15).
Si favorisce la fedeltà di forma se il raffreddamento procede ad uguale velocità
su entrambe le superfici della lastra.
Per questo si consiglia di coprire i pezzi
durante la fase di raffreddamento con un
tessuto o un espanso.
Se il pezzo piegato ha lati molto corti,
dopo il raffreddamento tende a svergolarsi
lungo l’asse di piegatura (“effetto spada”).
Ne sono causa l’allungamento termico, il
ritiro e le tensioni nella zona di piegatura.
Poiché questi fattori agiscono in misura
molto diversa, anche lo scostamento – che
può arrivare ad alcuni millimetri per metro
di lunghezza – è variabile. Si può rimediare
con
• controcurva nella sagoma di piegatura e/o
• breve riscaldamento preventivo
di tutto il pezzo in forno a 70 – 80 °C per
PLEXIGLAS® GS e XT. In questo modo
si riduce la tensione e quindi la tendenza
a distorsione quando la zona di piegatura
viene portata alla temperatura dovuta.
Si possono realizzare angoli a spigolo vivo
interno e piccolo raggio esterno fresando
lungo la linea di piegatura una scanalatura
a V a 90° e piegando poi la lastra – dopo
riscaldamento con una resistenza a filo
o resistenza tubolare – lungo la linea
assottigliata. Ne consegue una riduzione
di stabilità, alla quale si rimedia inserendo
colla nella gola.
Una variante di questo procedimento
(escluso per lastre in ­PLEXIGLAS
RESIST®) è la “piegatura con separazione”: applicato senza grinze o bolle un
nastro adesivo elastico sulla superficie
esterna della lastra, in corrispondenza della
linea di piegatura si fresa una gola a V di
oltre 90° finché lo spessore del materiale
in corrispondenza del vertice si riduce a
circa 0,3 mm e poi si spezza la lastra come
si vede nella fig. 16.
Si fissano allora i pezzi nell’angolazione
desiderata e si riempie di ACRIFIX® 190 la
fessura che rimane. La fluidità della colla
può essere corretta aggiungendo dal 3 al
5% di DILUENTE 32. Dopo l’indurimento,
si toglie il nastro adesivo e si ripassa
leggermente, se necessario, lo spigolo
esterno. Questo metodo è assimilabile
ai normali procedimenti d’incollaggio,
descritti nella parte 2, Incollare, dello
stampato “Unire di PLEXIGLAS®”.
Se occorrono pezzi a spigolo vivo, di
sezione molto piccola può essere vantaggioso usare corrispondenti profilati estrusi
in ­PLEXIGLAS® granuli.
Non è possibile piegare ad angolo a
freddo il vetro acrilico. Al più si possono
piegare a freddo i tipi molto resilienti
PLEXIGLAS RESIST® 75 o 100 con un
raggio che sia maggiore più del doppio
dello spessore della lastra. Ciò si dovrebbe
fare soltanto eccezionalmente e non è
consigliabile, poiché peggiorano le caratteristiche meccaniche e ottiche (stress
whitening).
13
Le lastre in PLEXIGLAS® GS e XT si possono però bombare a freddo e montare
serrate in questo stato precompresso. In
questo caso non si dovrebbe scendere
di sotto ai seguenti raggi di curvatura
a freddo minimi per evitare maggiori
tensioni nel materiale:
Tipo di ­­­PLEXIGLAS®
Raggio di curvatura a freddo min. ammeso
(s = spessore lastra)
­­­PLEXIGLAS® GS e XT
(incl. tipi di substrato simile come
HEATSTOP, SATINICE, Soundstop,…)
s x 330
­­­PLEXIGLAS® SPECCHIO XT
s x 330
­­­PLEXIGLAS® RESIST® 45
s x 270
­­­PLEXIGLAS® RESIST® 65
sx 210
­­­PLEXIGLAS® RESIST® 75
s x 180
­­­PLEXIGLAS® RESIST® 100
s x 150
5 Procedimenti di formatura
Nella formatura a contatto con sagoma, le
lastre di ­PLEXIGLAS® vanno riscaldate in
forno o con radiatori infrarosso (vedi 3.1
e 3.2) e quindi collocate su stampi positivi
o negativi (v. fig. 17), rivestiti di tessuto
morbido, ad es. stoffa per guanti, affinché
sul pezzo non rimangano impronte. Queste si possono evitare anche tenendo bassa
il più possibile la temperatura di riscaldamento, ossìa di formatura. Per assicurare la
fedeltà di forma è opportuno usare listelli
fermapezzo o simili.
Normalmente le sagome o forme dovrebbero essere preriscaldate onde evitare
distorsioni del pezzo e assicurare un raffreddamento uniforme. Allo stesso scopo
è consigliabile coprire con un tessuto o un
foglio di espanso la superficie libera del
pezzo.
In genere la formatura a contatto viene
impiegata per la curvatura monoassiale
cilindrica, in casi eccezionali anche per
forme sferiche a sviluppo limitato. Quale
14
fermapezzo può servire una cornice che
abbraccia tutto il perimetro, impedendo la
formazione di grinze.
È stato dimostrato che quando il comportamento di rinvenimento pregiudica
la fedeltà di forma, si possono ottenere
risultati migliori se si impiegano attrezzi
negativi (vale a dire concavi verso il basso)
anziché positivi (convessi verso l’alto).
Tubi di ­PLEXIGLAS® GS e XT di diametro
non reperibile in commercio possono
essere ricavati da materiale in lastre (formatura cilindrica). Altrettanto vale per
tubi sferici e conici. Poiché anche in questo
caso dopo il riscaldamento si verifica un
ritiro dovuto a motivi fisici, è utile eseguire
prove preliminari.
Attenzione: nei materiali estrusi, quali
il ­PLEXIGLAS® XT, il ritiro postriscaldamento non è uguale nei due sensi
(lunghezza e larghezza) (v. fig. 2 pag. 4).
Fig. 17: Formatura a contatto: lastra di ­PLEXIGLAS® (1), sagoma rivestita di stoffa (2),
listello fermapezzo (3)
Quando si vogliono formare tubi, si deve
tenere presente che dopo la formatura le
estremità tendono a rientrare. Per ottenere
un tubo a pareti diritte, dev’essere tagliato
secondo la forma, vuol dire che il taglio
iniziale dev’essere un po‘ più lungo del
necessario.
All’atto pratico è difficile stabilire in anticipo quanto influiranno sul diametro del
tubo il riscaldamento e il ritiro, e smussare
quindi adeguatamente le estremità dei lati
da unire al fine di creare la scanalatura a
V per il successivo incollaggio. È quindi
necessario impiegare lastre di dimensioni
un po’ superiori al dovuto, in modo che
dopo la formatura i lati si sovrappongano.
Avvenuto il raffreddamento, si esegue il
taglio di separazione e l’incollaggio della
linea di sutura.
La figura 18 illustra la formatura di un
pezzo tagliato a misura e arrotolato, dopo
riscaldamento, con un panno intorno ad
un nucleo. Questo procedimento ha il
vantaggio di compiersi con un’unica operazione di riscaldamento e di avvolgimento
a cilindro.
Ove questo non fosse attuabile – ad
esempio per motivi di dimensioni o di
attrezzatura disponibile – esiste la possibilità illustrata nella fig. 19, applicabile sia
per forme cilindriche che coniche (tronco
di cono cavo). Si scalda nel forno una
lastra tagliata a misura, corrispondente
allo sviluppo del corpo cavo, e si fissano i
due lembi da unire in un dispositivo piano,
senza sovrapporli.
Se necessario, dopo il raffreddamento i
bordi da incollare possono essere aggiustati con un taglio correttivo, per assicurare
una netta linea di incollaggio. Si devono
usare colle riempitive reattive, quale
­ACRIFIX® 190.
Informazioni esaurienti sull’incollaggio
sono contenute nello stampato “Unire di
­PLEXIGLAS®”.
Per ottenere la massima resistenza
possibile nella linea di saldatura, migliorare il comportamento nel tempo della
colla applicata ed evitare una possibile
formazione di bolle durante il secondo
riscaldamento, è bene temperare il pezzo
Fig. 18: Formatura a cilindro di una lastra mediante avvolgimento
5.2 Formatura a pressione
La formatura a pressione è un processo
puramente meccanico, consigliabile particolarmente quando
• si tratta di piccole serie, la cui produzione per stampaggio a iniezione
risulterebbe troppo onerosa, oppure
• quando si deve lavorare ­PLEXIGLAS®
GS, materiale ad alto peso molecolare.
Fig. 19: Preformatura per l’ottenimento di un tronco
di cono cavo: ­PLEXIGLAS® GS (1), serraggi (2)
(vedere “Lavorazione di ­PLEXIGLAS®”, 8
Tempera).
La forma di tubo desiderata si ottiene
poi con il successivo riscaldamento in
forno alla temperatura di formatura, per
le forze di rinvenimento che si liberano
chiaramente con ­PLEXIGLAS® GS, con
riserva con ­PLEXIGLAS® XT. Al punto
5.7 “Termoformatura di tubi e barre” sono
descritte le diverse possibilità di sistemazione dei tubi per il riscaldamento in forno.
La goffratura è un aspetto importante della formatura a pressione di
­PLEXIGLAS® GS e ­PLEXIGLAS® XT.
Il sistema è caratterizzato da pressioni
relativamente alte, dipendenti dal profilo
di goffratura, dalla conformazione dello
stampo e dalla quota volumetrica di
materiale coinvolto nel processo. Tra i
fattori da considerare vi è la resistenza alla
deformazione del materiale usato, minore
con ­PLEXIGLAS® XT, maggiore per
­PLEXIGLAS® GS.
Prima della formatura vera e propria,
stampo e semilavorato vanno riscaldati alla
temperatura di processo per evitare un
raffreddamento prematuro durante la goffratura. Specialmente nella lavorazione di
particolari ottici, gli stampi devono essere
costruiti con acciai lucidabili a specchio.
È anche importante che l’aria presente
nei punti più profondi dell’attrezzo di
pressoformatura possa essere evacuata
dallo stampo.
Fig. 20: Lettere in ­PLEXIGLAS® GS formate a pressione con stampo in alluminio e lastra di gomma al silicone
Il raffreddamento deve procedere
uniformemente su tutti i lati per evitare
deformazioni o tensioni. Nei pezzi a forte
spessore parietale, essendo i materiali
plastici scarsamente termoconduttivi,
questo processo è relativamente lento. Per
risparmiare tempo e sfruttare meglio la
pressa, si consiglia l’impiego di più stampi
interbloccabili o di stampi a più impronte.
Una variante è la goffratura di scritte o
simboli, utile quando si devono contrassegnare manufatti piani. In questo caso
basta portare alla temperatura di goffratura
il solo punzoncino che si pressa poi sul
materiale “freddo”.
Un procedimento speciale per la produzione di pezzi a rilievo con spigoli
particolarmente vivi – ad esempio lettere
alfabetiche – è la formatura a pressione
della lastra riscaldata con una lastra di
gomma al silicone (durezza: Shore A 60),
di spessore doppio rispetto alla profondità
di goffratura, in uno stampo metallico
negativo (v.fig.20).
15
5 Procedimenti di formatura
La strutturazione mediante goffratura
della superficie di pezzi finiti può essere
realizzata ad esempio anche
• lamiere strutturate, lamiere forate e sim.
quali attrezzi di goffratura
• mediante utilizzo di espansi rigidi, ad
esempio ROHACELL® quale elemento
da interporre sulle superfici degli
stampi, e di espansi morbidi (ad es.
poliuretanici o polieterici), procedendo
come nella goffratura con lastra di
gomma al silicone;
• utilizzo di altri materiali, quali legno,
tessuti ecc.
5.3 Formatura a pressione con
scorrimento
16
Nella formatura a pressione con scorrimento, le lastre riscaldate di ­PLEXIGLAS®
GS e XT vengono formate su uno stampo
positivo oppure con un punzone con o
senza stampo negativo. Le lastre – contrariamente a quanto descritto finora – non
vengono fissate saldamente, ma trattenute
da un fermapezzo elastico: il materiale
può scorrere per cui la trazione non
coinvolge il solo materiale libero, ma anche
le zone che si trovano sotto il fermapezzo
elastico. Se gli attrezzi vengono portati a
temperatura sufficiente (circa 100 °C) si
ottengono pezzi di spessore parietale pressoché uniforme. Il procedimento comporta
però la formazione di impronte.
La fig. 21 illustra il procedimento con
l’esempio di un pezzo di rotazione simmetrica. Le eventuali impronte dovute al procedimento si notano principalmente nella
parte interna. Per ridurre le impronte
del punzone la superficie di questo non
dovrebbe essere né ruvida, né lucidata a
specchio, bensì semilucida (mattata).
In determinati casi, al procedimento di
formatura a pressione con scorrimento
mediante punzone trascinante si fa seguire
un soffiaggio del materiale trascinato,
con fermapezzo chiuso, in uno stampo
negativo. Le impronte appaiono allora
principalmente sulla superficie esterna.
combinati, normalmente possibili con
macchine termoformatrici.
Fig. 21: Imbutitura senza stampo negativo:
fermapezzo elastico (1), anello per imbutitura (2),
punzone (3)
5.4 Formatura con stiro
La formatura con stiro è la formatura di
­PLEXIGLAS® GS e XT mediante punzone
premente, aria compressa o vuoto, con o
senza controstampo. Contrariamente alla
formatura a pressione con scorrimento
(imbutitura), dove il materiale è trattenuto
leggermente da un fermopezzo elastico,
qui è saldamente bloccato dal telaio.
Vengono deformate soltanto le parti libere.
Secondo la conformazione del pezzo, la
riduzione di spessore può verificarsi su
tutta la superficie oppure essere limitata a
zone di questa.
Questo significa che la sollecitabilità del
pezzo finito dipende dal suo punto più
sottile, ovvero che le altre parti sono
sovraddimensionate. Questo svantaggio
viene evitato praticando una preimbutitura meccanica o pneumatica. Si possono
perciò usare lastre di spessore abbastanza
sottile. Poiché spessori parietali quasi
uguali significano gradi di stiro quasi
uguali, la struttura del materiale risulta
pressoché omogenea. I valori di resistenza
sono quindi simili in tutti i punti del pezzo
(v.4.1 “Condizioni fondamentali e comportamento”, modifica della struttura).
I procedimenti di formatura combinati
possono essere variati tanto da permettere
un pilotaggio mirato dello spessore nel
pezzo finito, in modo che le zone maggiormente soggette a sollecitazioni abbiano
spessori parietali maggiori. Si tratta in
genere di procedimenti che combinano la
formatura a soffiaggio o aspirazione con la
formatura a punzone. La lastra riscaldata
viene prestirata e il processo si conclude
con l’aspirazione o il soffiaggio. Qui di
seguito descriveremo i vari procedimenti
Il sistema da scegliere – meccanico, a
soffiaggio o ad aspirazione – dipende dal
pezzo e dalla qualità superficiale che si
vuole ottenere. L’imbutitura meccanica con
punzone è possibile soltanto se il pezzo
non presenta gradini. I procedimenti pneumatici sono invece adatti anche per forme
complicate e per pezzi con sottosquadri.
Per la termoformatura del materiale riscaldato bisogna applicare l’aria compressa o
il vuoto, secondo i casi. La formatura sotto
vuoto ha dei limiti, perché si può operare
al massimo con la pressione atmosferica di
1 bar scarso. Se si lavora ­PLEXIGLAS® GS,
questa pressione non sempre è sufficiente
ad assicurare una buona riproduzione
di forma. La formatura sotto vuoto è un
sistema ottimale solo per ­PLEXIGLAS®
XT e alcuni tipi speciali sanitari, ad es.
­PLEXIGLAS® GS SW e ­PLEXIGLAS®
FREE FLOW® GS SW. Nella maggior
parte degli altri casi sono consigliabili procedimenti con aria compressa che genera
forze di deformazione più elevate e quindi
dà risultati migliori.
Nel procedimento di stiro-imbutitura
con punzone il materiale riscaldato viene
imbutito dal punzone attraverso un anello
o una piastra perimetrale oppure – bloccato in un telaio – imbutito su uno stampo
positivo. Con punzone “freddo”, la parte
del materiale che per prima ne è venuta a
contatto si raffredda e non può più essere
stirata. Si ottengono così oggetti con fondo
a forte spessore e pareti – praticamente le
zone dove è avvenuto lo stiro – relativamente sottili. Un controstampo su molle
può esaltare questo effetto.
Una distribuzione più uniforme dello
spessore parietale si può ottenere se il
punzone viene portato alla temperatura di
formatura: si evita il forte raffreddamento,
il materiale cede anche oltre lo spigolo del
punzone e quindi lo stiro non coinvolge
sole le zone laterali. Per rendere possibile
uno scorrimento uniforme, gli spigoli del
punzone devono essere molto arrotondati
e trattati con distaccante per stampi, olio di
silicone, talco o PTFE spray.
Bisogna tenere presente che se si utilizza un punzone con sottosquadro, la
zona inferiore delle pareti presenterà
un marcato arrotondamento e solo col
progredire dell’imbutitura si perfezionerà
la forma conica. Quando si vuole ottenere
un tronco di cono perfettamente rettilineo,
bisogna operare con punzone pieno, alle
cui pareti il materiale può appoggiare
(fig. 22).
In genere, lo stiro-imbutitura con punzone pieno lascia sul pezzo impronte
dell’attrezzo, particolarmente evidenti nel
materiale trasparente. Per evitarle è spesso
opportuno usare invece del punzone pieno
un’attrezzatura a scheletro (vedi 7.1).
1
2
3
4
5
Fig. 22: Termoformatura mediante punzone con sottosquadro e punzone pieno: ­PLEXIGLAS® (1), punzone
pieno (2), punzone con sottosquadro (3), anello per imbutitura (4), fermapezzo (5)
Nella stiro-imbutitura per soffiaggio o
aspirazione senza controstampo la lastra
riscaldata e bloccata viene soffiata attraverso un anello o un telaio nello spazio
libero o aspirata per applicazione di vuoto
nella cavità di uno stampo (fig. 23).
Si ottengono così pezzi di buona qualità
ottica, perché non si ha alcun contatto tra
superficie del materiale e parete di stampi
e quindi non si creano impronte. Il raffreddamento procede omogeneamente su tutta
la superficie. Il procedimento genera pezzi
a cupola, la cui forma è determinata automaticamente dalla geometria del telaio.
Nella fig. 24 una selezione delle possibili
forme in pianta.
L’altezza, ovvero la profondità desiderata si
ottiene variando opportunamente la pressione o il vuoto. Per delimitare l’altezza si
può usare una sagoma in materiale morbido, termoisolante, che escluda distorsioni
ottiche nel pezzo. Ulteriori possibilità sono
la regolazione automatica della pressione e
del vuoto mediante fotocellula o interruttore di prossimità che per mezzo di
una valvola elettromagnetica comandano
l’afflusso di aria. Questo sistema di regolazione senza contatto è un po’ dispendioso
e i suoi vantaggi si evidenziano specialmente nelle produzioni in serie.
17
Fig. 23: Formatura con soffiaggio di un lucernario a cupola senza controstampo
Fig. 24: Esempi di forme in pianta e perimetri risultanti
5 Procedimenti di formatura
Se la lastra, uniformemente riscaldata,
viene termoformata come descritto, si ha
una distribuzione dello spessore inversamente proporzionale alla profondità
di imbutitura. La fig. 25 mostra questa
relazione con l’esempio di una semisfera a
soffiaggio libero:
IE
Spessore lastre Diametro cupola Altezza cupola Il rapporto tra altezza e diametro della
cupola è h/d = 0,35. Partendo da questo
valore, si procede orizzontalmente sull’asse
h/d fino al punto di intersezione con la
curva, e si scende poi perpendicolarmente
all’asse s2/s1, ottenendo quale rapporto
tra s2 e s1 il valore di 0,55. Sostituendo
s2 con lo spessore di partenza della lastra
(s1 = 8 mm) si arriva a s2 = 4,4 mm quale
spessore al vertice.
18
s1=8 mm
d =1000 mm
h =350 mm
La precisione dimensionale e di profilo
ovvero la riproducibilità della forma
ottenuta per imbutitura con soffiaggio
e aspirazione senza controstampo, è
sufficiente nella maggior parte dei casi di
impiego, ad esempio per la produzione di
lucernari a cupola. Ciò vale specialmente
se il bordo di bloccaggio nel telaio è destinato a diventare poi il bordo di montaggio
del lucernario. Gli stampi possono essere
relativamente semplici. Per il soffiaggio si
usa una piastra base stabile con telaio di
bloccaggio. L’ermetizzazione è assicurata
da un cordone di tenuta. Per cloccare le
lastre riscaldate sono adatti serraggi a
leva, meccanici o pneumatici, in numero
adeguato alla loro portata, alla grandezza
del pezzo da lavorare, alla rigidità del
telaio, alla pressione totale necessario e alla
sollecitabilità dei singoli serraggi. Esempio
pratico:
per una “normale” cupola di lucernario in
­PLEXIGLAS® XT di spessore compreso fra
3 e 6 mm, valgono all’incirca i seguenti
dati:
4
I
E
4
44
Fig. 25: Distribuzione spessori in un guscio a semisfera formato a soffiaggio
altezza al vertice
Grado di stiro
ca. 25 % della
larghezza netta,
ossìa del diametro
netto alla base della
cupola
ca. 16 %, biassiale
allo zenit
spessore materiale allo zenit ca. 75 %
in rapporto allo
spessore di partenza
temperatura di
riscaldamento
da 150 a 160 °C in
armadio termico o a
infrarossi
FH =
FH =
Pmax =
A =
UK =
L
=
Pmax • A • L • 1000
UK
forza di tenuta di ogni
serragio (N)
pressione soffiaggio
massima (MPa)
superficie nominale (m2)
circonferenza cupola (m)
distanza serraggio (mm)
Un lucernario a cupola 2000 x 1000 mm
misura 2 m2 di superficie nominale e 6 m
di circonferenza.
Ne deriva che gli elementi di serraggio
dovranno essere distanziati di 450 mm ed
La pressione che per breve tempo si crea
tra piano di soffiaggio e guscio della cupola esercitare ciascuno una forza di serraggio
è di soli 0,01 a 0,03 MPa circa. Se la pres- di ca. 75 kN = 7500 N = 750 kp.
(Per quanto riguarda la conformazione
sione di tenuta del telaio superiore dello
delle superfici di serraggio v. 7.2).
stampo è calcolata per una pressione di
soffiaggio di circa 0,05 MPa (0,5 kp/cm2)
è assicurata la resistenza contro “scarichi di Nella formatura con soffiaggio bisogna
avere cura che il getto d’aria compressa
pressione”.
non arrivi direttamente sul materiale
riscaldato, perché questo si raffredderebbe
In relazione ad una data misura nominale
di cupola e di stampo, la forza di tenuta dei poi in modo non uniforme e ne deriveserraggi meccanici o pneumatici deve – nel rebbero imperfezioni ottiche o difetti di
formatura. Allo scopo occorre predisporre
caso più sfavorevole, ad es. per un elein corrispondenza del foro di immissione
mento a cupola con bordo piatto – essere
deflettori, separatori a fori o in tessuto, che
calcolato secondo la formula:
deviano o distribuiscono la corrente d’aria.
Esempio:
La formatura in stampo negativo con
stiro e imbutitura mediante soffiaggio
e aspirazione consente di ottenere pezzi
a spessore parietale differenziato: la parte
del materiale che a seconda della conformazione dello stampo viene per prima in
contatto con la parete dello stampo, subisce un raffreddamento che ne arresta lo
stiro. La formatura può procedere soltanto
nelle parti ancora libere. In queste zone
si possono raggiungere elevati gradi di
formatura – sottosquadri estremi, marcate
bombature – e quindi spessori parietali
sottili. La fig. 26 illustra questo procedimento con l’esempio della distribuzione di
spessore parietale in una plafoniera soffiata
con sottosquadri, in ­PLEXIGLAS® GS o
XT.
E
Nella termoformatura con vuoto i fori
di aspirazione devono essere distribuiti
uniformemente nella cavità dello stampo
per impedire il raffreddamento unilaterale,
a causa della corrente che si crea. Quando
si opera con pezzi di grande dimensione
bisognerebbe inserire a monte della
pompa del vuoto un serbatoio polmone,
affinché nonostante il volume il processo
d’aspirazione possa svolgersi il più rapidamente possibile.
E
Quando si posiziona la lastra riscaldata,
per evitare un raffreddamento non voluto,
bisogna che anche la piastra base sia stata
preriscaldata, o sia rivestita di stoffa o
materiale isolante, ad es. espanso.
TVQFSÚDJFMBUFSBMF
TVQFSÚDJFCBTF
E
E
E E TVQFSÚDJFGSPOUBMF
E
E
Fig. 26: Distribuzione dello spessore parietale in una plafoniera di ­PLEXIGLAS® GS o XT con sottosquadri,
formato a soffiaggio (do = spessore originale, d1 = spessore finale)
I massimi gradi di stiro si raggiungono
nei punti più distanti dal punto centrale
della superficie originale piana del
pezzo.
Uno spessore parietale più uniforme si può
ottenere con un raffreddamento localmente delimitato e pilotato nelle zone di
massimo grado di stiro. Questo accorgimento richiede grande esperienza. Gli
angoli non saranno a spigolo vivo, a meno
di impiegare stampi speciali che possono
sopportare anche pressioni di 15 bar.
Con forze così elevate gli stampi possono
essere chiusi a tenuta soltanto con presse
idrauliche. La pressione di chiusura necessaria nei diversi casi è quella risultante dal
prodotto fra superficie base e pressione di
soffiaggio specifica.
Fig. 27: Piatto doccia: stampo positivo e pezzo formato
Gli stampi per questo procedimento, in
fusione di alluminio o in acciaio, devono
essere calcolate e collaudate per una
sufficiente sicurezza. Valvole di sicurezza
contro sovrappressioni devono provvedere
ad escludere sovraccarichi. Per assicurare
il mantenimento della massima precisione
di profilo nell’estrazione dallo stampo, nei
punti estremi di questo bisogna prevedere canali o fori di sfiato. È consigliabile
montare il coperchio o la piastra base
sul piano inferiore e lo stampo sul giogo
della pressa. Si evita così il pericolo che il
pezzo riscaldato si sporchi o si inselli nello
stampo.
19
5 Procedimenti di formatura
di pezzi con sottosquadri (fig. 29). Per
raggiungere rapporti di imbutitura particolarmente alti, durante questa operazione il
materiale viene fissato da un fermapezzo
elastico, in modo che possa scorrere
come descritto al punto 5.3, formatura
a pressione con scorrimento. Il materiale
riscaldato viene preimbutito col punzone
e successivamente portato alla forma definitiva con aria compressa. Vengono stirate
prima le parti laterali e quindi gli altri punti
toccati dal punzone. In questo modo si
ottiene uno spessore parietale pressoché
omogeneo. La distribuzione dello spessore
dipende dalla preimbutitura effettuata dal
punzone. Gli attrezzi, particolarmente il
punzone, devono essere riscaldati al punto
giusto al fine di evitare difetti dovuti ad un
prematuro raffreddamento.
Fig. 28: Plafoniera: stampo negativo e pezzo formato
3
7
1
2
4
20
a
5
6
b
c
Fig. 29: Formatura a soffiaggio in stampo negativo con prestiro meccanico:
­PLEXIGLAS® (1), bordo di tenuta (2), punzone (3), telaio di bloccaggio (4), stampo negativo (5), canali di
sfiato (6), attacco aria compressa (7)
La differenza fra la termoformatura con
stampi positivi e la termoformatura con
stampi negativi sta nel fatto che in linea
di massima, lo stampo positivo ha la stessa
conformazione del pezzo finito, mentre
lo stampo negativo è un “calco” del pezzo
finito (fig. 27 e 28).
La termoformatura con aspirazione
(formatura con vuoto) in uno stampo
negativo si distingue appena dal già
descritto procedimento con soffiaggio. In
questo caso il coperchio può essere sostituito da un anello o telaio di bloccaggio.
Stampo ed elemento di serraggio possono
essere più deboli, cosicché si può operare
anche senza pressa idraulica. Analogamente al procedimento di soffiaggio,
anche nel procedimento con vuoto i fori
di aspirazione devono essere collocati nel
punto più lontano. Rispetto al soffiaggio,
il procedimento con vuoto presenta un
vantaggio tecnico: poiché tutta la sezione
da formare è praticamente libera, la lastra
bloccata può essere riscaldata a raggi
infrarossi, con radiatori piani mobili o
montati in posizione non fissa sopra lo
stampo o la macchina termoformatrice.
Con lo stampo negativo la superficie d’uso
è quella di massima precisione dimensionale, sulla quale si hanno però le impronte
dello stampo.
La formatura in stampo negativo con soffiaggio e preimbutitura meccanica ha il
pregio di permettere anche la produzione
Come si vede nella fig. 29, il procedimento di formatura in stampo negativo con
preimbutitura meccanica si svolge nella
sequenza:
a)posizione di partenza
b)preimbutitura meccanica
c)formatura finale con aria compressa, nell’ordine:
• riscaldamento della lastra in
PLEXIGLAS®
• posizionamento sullo stampo e bloccaggio con fermapezzo fisso o elastico
• preimbutitura e successiva chiu sura
dello stampo
• formatura conclusiva con aria compressa
• raffreddamento a circa 60 … 70 °C
• estrazione dallo stampo.
Nella formatura in stampo negativo con
preimbutitura meccanica e aspirazione
la sequenza è press’a poco simile a quella
del soffiaggio. Per la minima differenza di
2
1
3
a
4
5
b
c
Fig. 30: Aspirazione in stampo negativo con preimbutitura meccanica: ­PLEXIGLAS® (1), punzone (2), telaio
di bloccaggio (3), stampo negativo (4), canali di aspirazione (5)
pressione – massimo 1 bar – è possibile
produrre soltanto pezzi di forma semplice,
senza forti sottosquadri. La fig. 30 mostra
l’andamento del processo:
a)posizione di partenza
b)preimbutitura meccanica
c)completamento della formatura per aspirazione (vuoto).
Per la formatura a stiro con soffiaggio
e aspirazione in stampo positivo vale
quanto detto per il procedimento di formatura in stampi negativi. In questo caso,
la superficie che riproduce esattamente
lo stampo è il lato opposto a quello d’uso,
per cui questo sarà esente da impronte.
Mentre con gli stampi negativi lo spessore
si assottiglia principalmente lungo gli
spigoli e i bordi, con gli stampi positivi le
zone di minore spessore sono le superfici
e le pareti. Il procedimento da seguire
deve essere deciso di volta in volta in
base alle esigenze che il pezzo finito deve
soddisfare.
Il vantaggio del procedimento ad aspirazione su stampo positivo con preimbutitura meccanica, rispetto all’imbutitura
in stampo negativo, risiede nel fatto che
lo stampo funge contemporaneamente da
punzone di preimbutitura. Le impronte
rimangono solo su una superficie. Il procedimento si svolge come illustra la fig. 31:
a)posizione di partenza
b)preimbutitura meccanica
c)completamento della formatura per aspirazione (vuoto).
2
3
a
1
4
5
6
7
b
c
Fig. 31: Aspirazione in stampo positivo con preimbutitura meccanica: ­PLEXIGLAS® (1), telaio di bloccaggio
(2), supporti cilindrici (3), stampo positivo (4), telaio dell’attrezzo (5), canali aspirazione (6), attacco vuoto (7)
Fig. 32: Schema di una macchina termoformatrice: armadio comando (1), punzone superiore (2), riscaldamento superiore (3), telaio bloccaggio (4), piastra finestrata (5), riscaldamento inferiore (6), tavolo
portastampo con stampo (7), aria compressa (8), vuoto (9)
Dove le forze di aspirazione non bastano,
si può impiegare anche aria compressa.
In ambedue i casi bisogna badare che lo
stampo sia ben riscaldato (v. 2.1) e che i
canali di aspirazione e sfiato siano posti nei
giusti punti dello stampo.
Macchina termoformatrice
Stazione di formatura separata
Vantaggi
• riscaldamento superiore e inferiore
• impiego universale
• possibilità di gestire l‘andamen to delle
singole fasi
• esatta termoregolazione
• cadenze ravvicinate
• possibilità di carico e scarico automatico
• prezzo conveniente all‘acquisto
• possibile costruirla da sé
• adattabile alle singole problematiche
Svantaggi
• alto prezzo d‘acquisto
• lunghi tempi di messa a punto quando gli
stampi devono essere frequentemente
cambiati
• in genere utilizzabile con pochi stampi
• comando manuale o basso grado di
automazione
• in genere solo riscaldamento superiore o senza riscaldamento
• (separato)
Fig. 33: Raffronto fra macchina termoformatrice e stazione di formatura
21
5 Procedimenti di formatura
5.5 Formatura con macchine
termoformatrici
Fig. 34: Svolgimento della termoformatura di un piatto doccia in una macchina termoformatrice a: Lastra di
­PLEXIGLAS® GS SW posizionata e bloccata
22
b: Preimbutitura
­PLEXIGLAS® GS e ­PLEXIGLAS® XT si
possono lavorare anche con macchine a
imbutire, denominate anche macchine
termoformatrici o formatrici sotto
vuoto, che consentono tutti i processi di
imbutitura descritti. Diversamente dalle
stazioni di formatura separate, le macchine
termoformatrici sono di impiego universale
e offrono la possibilità di automazione per
tutte le fasi del procedimento, assicurando
uniformità di produzione.
Quasi tutte le macchine termoformatrici
sono equipaggiate con dispositivi di riscaldamento dall’alto e solitamente anche dal
basso. Un armadio di comando permette di
inserire i radiatori infrarossi singolarmente
o a gruppi, secondo la potenza radiante
necessaria, e la distribuzione di temperatura può essere di volta in volta adeguata
alla geometria dello stampo. Alcuni
modelli dispongono di pirometro a infrarossi, montato generalmente nell’impianto
di riscaldamento superiore, per misurare
senza contatto la temperatura sulla superficie della lastra. Non esistendo questa
possibilità di misurazione, la temperatura
della lastra viene regolata in base al tempo
di riscaldamento.
La fig. 32 mostra schematicamente la
composizione di una macchina del genere
(vantaggi e svantaggi sono elencati nella
fig. 33).
c: Dopo la formatura con vuoto
Se la macchina è allacciata all’aria compressa, la lastra riscaldata può essere presoffiata – quando necessario – prima che
il piano di formatura con lo stampo venga
introdotto in posizione di lavoro. Si ottiene
così, specialmente nel caso di stampi molto
alti, una distribuzione uniforme dello
spessore. Il comando automatico permette
di ottenere un’uguale altezza di soffiaggio
in tutti i pezzi della serie. Il processo viene
completato con il vuoto.
Il punzone superiore può essere utilizzato
quale
• portastampo
• alloggiamento di dispositivi per la
preimbutitura meccanica (ad es. piastra
ammortizzatrice) oppure
d: Estrazione del pezzo formato
• essere equipaggiato con attrezzi di
postimbutitura (da sopra sul pezzo
formato).
L’andamento temporale e la sequenza delle
singole fasi del procedimento si possono
automatizzare con l’aiuto di dispositivi di
comando, cosicché
• tempi di riscaldamento e temperature di
formatura
• preimbutitura con aria (altezza di
soffiaggio)
• applicazione del vuoto
• durata di applicazione del vuoto
• tempi di raffreddamento e
• processo di sformatura sono
riproducibili.
Fig. 35: Fasi della termoformatura di una valigetta con macchina termoformatrice
a: Lastra di ­PLEXIGLAS® XT posizionata e bloccata
Nelle fig. 34, 35 e 36 sono illustrati
normali procedimenti di termoformatura
di ­PLEXIGLAS® GS SW (piatto doccia),
­PLEXIGLAS® XT (valigetta) e ­PLEXIGLAS
RESIST® (portaoggetti da parete) con una
macchina termoformatrice.
In alcuni casi, quando si tratta di lavori
complicati, è opportuno inserire “piastre
ammortizzatrici” per il punzone superiore della macchina (brevetto Röhm
DE-A3516467). Con questo accorgimento si ottiene una limitazione dell’altezza e quindi una maggiore estensione
in larghezza del corpo creato dall’aria
compressa, si facilita l’introduzione dello
stampo e si realizza una migliore distribuzione dello spessore parietale (vedi fig.
37).
23
b: Preimbutitura
c: Dopo la formatura con vuoto
d: Estrazione del pezzo formato
5 Procedimenti di formatura
Fig. 36: Fasi della termoformatura di un portaoggetti da parete con macchina termoformatrice
a: Lastra di ­PLEXIGLAS RESIST® posizionata e bloccata
24
b: Preimbutitura
Le macchine termoformatrici provviste
di fissaggio a due stadi (brevetto Röhm
DE 3410550C2) e di telaio di bloccaggio termoregolabile offrono un ulteriore
vantaggio: nessuna deformazione dei bordi
di bloccaggio, che normalmente con i soliti
procedimenti di formatura a caldo durante
il raffreddamento possono deformarsi
in modo incontrollabile. Ne sono causa
la differenza di temperatura fra la zona
bloccata e la zona libera della lastra nonché
la limitazione della dilatazione e della
contrazione termica.
Il fissaggio a due stadi permette invece
anche la dilatazione termica del bordo,
poiché nel primo stadio, all’inizio del
riscaldamento, il pezzo non viene saldamente bloccato dal telaio. Inoltre, poiché
il telaio è termoregolabile, riscalda a sua
volta il bordo di fissaggio e riduce quindi
la differenza di temperatura fra questo e la
zona libera della lastra, esposta all’azione
dei radiatori infrarossi. Il materiale viene
bloccato soltanto nel secondo stadio,
quando il pezzo si è ormai liberato delle
tensioni prima di raggiungere la temperatura di rammollimento.
In funzione dei diversi materiali, il telaio
di bloccaggio deve essere regolato sulle
seguenti temperature:
­­­PLEXIGLAS® GS:
­­­PLEXIGLAS® XT:
80 °C
75 °C
5.6 Termoformatura con presse
c: Dopo la formatura con vuoto
d: Estrazione del pezzo formato
La termoformatura di ­PLEXIGLAS® e
­PLEXIGLAS® XT si effettua frequentemente anche su presse, dopo riscaldamento dei pezzi in genere in modo
separato.
Specialmente per la formatura di lastre di
grandi dimensioni, che richiedono considerevoli pressioni di soffiaggio, possono
essere necessarie forze di deformazione
elevate, superiori a quelle prodotte dalle
macchine termoformatrici, vale a dire
dalle macchine per formatura sotto vuoto.
Bisogna allora impiegare presse di potenza
adeguata. Si tratta in genere di impianti
idraulici, talvolta di impianti meccanici.
Queste presse sono solitamente di impiego
universale, perché permettono l’uso di una
quantità di stampi diversi. Sono soprattutto
Fig. 37: Preimbutitura contro la piastra ammortizzatrice
adatte, contrariamente alle macchine
termoformatrici, per programmi di lavoro
e procedimento molto variegati e che cambiano frequentemente. Ulteriori vantaggi
delle presse idrauliche derivano dalla loro
costruzione:
• piano mobile con pressioni elevate,
• giogo mobile per pressioni elevate,
• punzone pneumatico o idraulico montato al tavolo e/o al giogo,
• applicazione complementare di aria
compressa e/o vuoto al tavolo e/o al
giogo,
• possibilità di riscaldamento nella pressa
mediante schermo infrarosso mobile o
ribaltabile,
• piani della pressa suddivisibili, con
possibilità di azionare individualmente
le singole parti o di interbloccarle per
funzionamento globale.
La forza massima applicabile dipende dalla
grandezza del pezzo da formare e dal procedimento di formatura. Per esempio, per
un piano di 3000 x 1000 mm può variare
tra 1000 e 2000 kN. L’altezza piezometrica dovrebbe essere regolata automaticamente da un limitatore di pressione
(interruttore a contatto per alta pressione).
Per una formatura veloce quanto possibile
si consiglia l’impiego di un gruppo idraulico a due stadi. Lo stadio a bassa pressione
provvede alla rapida chiusura della pressa,
il secondo stadio produce la pressione di
bloccaggio e formatura necessaria. Nelle
produzioni di serie, il processo di formatura dovrebbe essere automatico.
Eccettuato il caso in cui la formatura si
effettua esclusivamente ad aria compressa,
occorrono oltre al gruppo idraulico del
piano anche ulteriori attrezzature idrauliche, da applicare al tavolo o al giogo.
1
3
1
4
2
2
1
5
3
3
2
7
Fig. 38: Riscaldamento in verticale: supporto (1),
tubo di ­PLEXIGLAS® (2), blocco di centraggio (3)
Fig. 39: Dispositivo di sospensione con piastre di
centraggio: piastra di centraggio a foro passante,
allentata (1), tubo di ­PLEXIGLAS® (2), piastra di
centraggio con sospensione (3)
6
8
Fig. 40: Dispositivo di sospensione con manicotto:
vite filettato con anello (1), tubo di ­PLEXIGLAS® (2),
manicotto a campana (3), blocco in gomma incollato
a disco di bloccaggio (4), disco di bloccaggio filettato
(5), fissaggio (6) lento (7) bloccato (8)
25
5 Procedimenti di formatura
5.7 Termoformatura di tubi e barre
26
Per curvatura senza supporto (piegatura libera) di tubi in ­PLEXIGLAS® GS e
­PLEXIGLAS® XT, si intende la piegatura
ad angolo senza supporto parietale interno
o esterno, ossìa senza introduzione di
materiale di sostegno o utilizzo di una
sagoma esterna. Per il riscaldamento in
forno, l’operatore dispone di tre possibilità
di fissaggio della parte di tubo che diventa
gommoso-elastico:
• verticale, su una base liscia o un blocco
di centraggio se la lunghezza del tubo
non è molto superiore al suo diametro
e lo spessore parietale non è eccessivamente basso (vedi fig. 38)
• sospeso e con piastre di centraggio
alle due estremità, se i tubi hanno uno
spessore parietale abbastanza alto e la
loro lunghezza non supera il triplo del
diametro (vedi fig. 39)
• sospeso e con manicotto a campana
all’estremità superiore, se i tubi sono
molto lunghi e di spessore parietale
sottile (vedi fig. 40).
Il raggio di piegatura minimo possibile
dipende dal diametro del tubo (d) e in
parte anche dallo spessore parietale. La
tabella indica i valori orientativi dei raggi
di piegatura libera minimi ammissibili per
tubi in ­PLEXIGLAS® di diametro esterno
compreso tra 10 e 60 mm. Se si rispettano
questi raggi minimi, la piegatura provocherà solo una trascurabile ovalizzazione
della sezione. Con raggi maggiori l’ovalizzazione viene provocata dalla sollecitazione di trazione che si crea sull’esterno
dell’arco, alla quale si contrappone la
sollecitazione di compressione all’interno
dell’arco. Se in questa operazione si supera
una determinata tensione limite, il tubo
può schiacciarsi.
Questi valori che derivano dalla pratica
significano che i tubi in ­PLEXIGLAS® XT
devono essere riscaldati in un intervallo
di temperatura molto ristretto che deve
essere accertato in base alle condizioni di
riscaldamento esistenti.
Per lavori che richiedono angoli di grande
precisione, è opportuno usare un calibro o
una sagoma di curvatura. Con un corrispondente disegno di angolo si considera il
fatto che l’angolo del tubo si allarga ancora
un po’ raffreddandosi (vedi 5.1). Se le
curve devono avere un raggio inferiore al
consentito, si consiglia di aggirare l’ostacolo, utilizzando al posto di un tubo due
semigusci ottenuti con la termoformatura
di materiale in lastre, incollandole insieme.
Questo vale soprattutto per dimensioni
piuttosto grandi.
Diametro tubo
(mm)
Raggio di
piegatura min.
ammesso (mm)
10
80
20
100
30
120
40
150
50
190
60
250
La termoformatura con sostegno esterno
delle pareti dato da un conformatore
in corrispondenza dell’arco impedisce
l’ovalizzazione della sezione del tubo (v.
fig. 41).
Per evitare lo schiacciamento cui abbiamo
già accennato, si può procedere anche
con un sostegno interno. L’impiego di
materiali, quali sabbia, gesso, creta e simili
materiali in polvere usati nella piegatura
di tubi metallici, non è consentito con
tubi trasparenti perché provocherebbe
l’opacizzazione della parete interna. Perciò
per il sostegno interno dei tubi si devono
usare solo materiali che incidono il meno
possibile sulla brillantezza del tubo. Si
possono invece utilizzare
• tondi di gomma
• spirali metalliche rivestite di gomma
oppure
• tubi di gomma infilati l’uno nel l’altro.
Di solito, dopo la termocurvatura e il
raffreddamento, questi sostegni interni
elastici si sfilano dal tubo senza difficoltà se
prima sono stati cosparsi di talco.
Condizione importante è che i sostegni
corrispondano esattamente al diametro
interno del tubo. In genere con questo
sistema si riesce anche a scendere di un
terzo sotto il raggio minimo ottenibile con
la piegatura libera (v. tab.). Sono però
quasi inevitabili notevoli impronte sulla
parte interna dell’arco.
Infine si può anche cercare di utilizzare un
tubo di diametro leggermente inferiore
a quello che occorre, purché di spessore
parietale un po’ più grosso, che si inserisce
in una forma cava a due stadi di dimensioni corrispondenti a quelle della curva
desiderata, e lo si dilata insufflando aria
compressa (v. più avanti dilatazione con
aria compressa, e fig. 42).
Un procedimento di formatura meno
diffuso ma possibile consiste nella bicchieratura con calettamento: con questo
sistema di giunzione – valido prevalentemente per ­PLEXIGLAS® GS, meno per
­PLEXIGLAS® XT – si porta alla temperatura di formatura e si dilata mediante
inserimento di una spina nell’estremità di
uno dei due tubi da collegare, fino al raggiungimento del diametro che consente di
infilare questo tubo sul secondo. La spina
può essere in legno duro, metallo o materia plastica. Poiché dopo il raffreddamento
la sua estrazione può risultare difficoltosa,
e opportuno che prima della formatura
venga riscaldata anche la spina.
Il grande attrito fra parete interna e spina
limita il possibile aumento del diametro.
A
A
2
1
Fig. 41: Termoformatura di un tubo di ­PLEXIGLAS® GS/XT su una sagoma per piegare: sostegno laterale (1),
sezione A – A (2)
La dilatazione può comunque arrivare a
circa tre volte lo spessore parietale. La
profondità massima della zona allargata
(lunghezza della spina) è di circa una volta
e mezza il diametro del tubo.
A seguito del successivo calettamento si
possono eseguire giunzioni di massima
precisione: il tubo bicchierato, infilato su
quello di sezione originale, viene localmente riscaldato con un getto d’aria calda,
per provocarne la retrazione.
Si procede allo stesso modo se l’applicazione deve avvenire su altri elementi.
Il perimetro del nucleo non deve essere
inferiore alla circonferenza originale del
tubo da applicare. Dopo la retrazione, i
tubi presentano tensioni che possono dar
luogo a fessurazioni in caso di contatto con
sostanze corrosive. È quindi indispensabile
una tempera che riduce lo stato tensionale (v. “Lavorazione di ­PLEXIGLAS®, 8
Tempera”).
A volte occorrono corpi tubolari a
sezione angolare, che si possono ottenere
mediante dilatazione con dispositivi di
espansione. Il procedimento è riservato
essenzialmente ai tubi di ­PLEXIGLAS® GS.
Previo riscaldamento alla temperatura di
formatura, la dilatazione in forma rettangolare o conica si attua con dispositivi
meccanici di espansione.
27
Fig. 42: Attrezzo per formare curve mediante aria compressa
La dilatazione di tubi con aria compressa
corrisponde all’imbutitura di lastre in
stampo negativo, e viene praticata prevalentemente per ottenere tubi conici e tubi
a sezione differenziata o non cilindrica.
Anche in questo caso lo spessore parietale
diminuisce con l’aumento del grado di
stiro. Un tubo può essere dilatato fino a
due, tre volte il diametro originale sempre
che la misura della dilatazione sia identica
su tutta la lunghezza, vale a dire non si
voglia ottenere un elemento a sezione
variabile (v. fig. 43).
Fig. 43: Attrezzo per la dilatazione di tubi con aria compressa
6 Raffreddamento
Gli attrezzi devono essere in grado di sopportare le necessarie pressioni di formatura
e, in caso di pezzi complicati, devono poter
essere riscaldati. Bisogna usare particolari
dispositivi di serraggio ed ermetizzazione
(v. 5.1) in funzione del diametro del tubo.
Nell’inserimento, in direzione dell’asse
longitudinale, i tubi riscaldati devono
sottostare ad una leggera sollecitazione
di trazione, per evitare l‘insacccarsi delle
pareti o un’inflessione del tubo stesso. Se
si tratta di tubi lunghi, l’attrezzatura deve
essere costruita in modo che il tubo riscaldato possa essere collocato in posizione
verticale. In caso contrario si potranno
verificare difetti di formatura o l‘incollarsi
delle pareti, specialmente nel caso di
­PLEXIGLAS® XT.
28
Per la termoformatura di barre cilindriche
e quadrangolari di ­PLEXIGLAS® GS e
­PLEXIGLAS® XT si procede come per i
tubi, con l’impiego di sostegni esterni. La
formatura si limita in genere alla curvatura
o alla piegatura ad angolo. Nel caso di
barre profilate a sezione rettangolare o
quadrata, valgono gli stessi suggerimenti
utili per le lastre. Le barre a sezione
circolare si comportano come tubi con
supporto interno. Anche in questo caso si
devono scegliere, se possibile, grandi raggi
di curvatura per evitare modifiche rilevanti
nella zona di piegatura. Se le barre quadrangolari in ­PLEXIGLAS® devono essere
tornite/torsionate lo si esegue vantaggiosamente tra il mandrino ed il contrappunto
di un banco tornitore.
Per determinati lavori, ad esempio per la
produzione di rivetti, occorrono talvolta
barre tonde stirate di ­PLEXIGLAS® GS.
La barra tonda deve essere portata alla
temperatura di formatura, poi messo ad
esempio in un tornio dove viene fissata
fra mandrino e supporto e quindi stirata.
L’allungamento monoassiale non deve
superare il 70 % della lunghezza originale.
6 Raffreddamento
Durante il raffreddamento, i manufatti
di ­PLEXIGLAS® GS e ­PLEXIGLAS® XT
devono rimanere bloccati e sotto l’azione
delle forze di deformazione, finche il
materiale non raggiunge una certa stabilità
di forma. Per questo bisogna che la sua
temperatura scenda sotto i seguenti livelli:
­­­PLEXIGLAS® GS:
­­­PLEXIGLAS® XT:
70 °C
60 °C
È importante che l’intera sezione del
pezzo raggiunga la temperatura dovuta.
Il raffreddamento deve procedere in modo
uniforme, per contenere le tensioni da
raffreddamento. I pezzi molto spessi, che
a causa della bassa conduttività termica
raffreddano lentamente, dopo l’estrazione
dallo stampo dovrebbero essere coperti
con un panno morbido o un adatto
materiale termoisolante, per impedire
l’influenza di correnti d’aria e conseguire
risultati simili a quelli che dà la tempera.
Dopo la dilatazione termica provocata dal
riscaldamento, nel raffreddarsi il pezzo si
contrae. Questa modifica dimensionale
non deve essere ostacolata, per evitare
la formazione di tensioni. Poiché se il
pezzo rimane nello stampo, la contrazione
potrebbe dar luogo a tensioni, lo si deve
estrarre appena raggiunta la stabilità di
forma, eventualmente anche un po’ prima
che la temperatura scenda ai valori su indicati. Il pericolo di lesioni è particolarmente
alto per ­PLEXIGLAS® se, a causa di una
permanenza troppo protratta nello stampo,
la retrazione origina tensioni molto elevate.
Fig. 44: Pezzo liberamente appoggiato su supporto
piano
Fig. 45: Pezzo liberamente appoggiato,
trattenuto da pesi
Dopo l’estrazione dallo stampo si può
influire positivamente su esattezza e
planarità del pezzo, proseguendo il
raffreddamento nel modo più consono alla
sua conformazione, ad esempio:
• Collocare il pezzo su un supporto
piano, appoggiandolo alla superficie
più piccola, in ambiente senza correnti
d’aria, per assicurare un raffreddamento
uniforme che non dà luogo a deformazioni. Questo è il procedimento più in uso
per pezzi non complicati (v. fig. 44).
• Porre il pezzo su una superficie piana di
materiale isolante, bloccandolo localmente con dispositivi di fermo o pesi,
per impedire dopo il raffreddamento
deformazioni derivanti dalla conformazione del pezzo. Questo sistema è adatto
ad esempio per plafoniere, vasche da
bagno, lucernari a cupola, impianti
pubblicitari (v. fig. 45).
Fig. 46: Manufatti impilati con interposizione di teli
in materiale isolante
• Posizionare i pezzi su un supporto
termoisolante coprendoli con tessuti
pure isolanti per assicurare un raffreddamento lento e uniforme. Se i manufatti
durante il raffreddamento possono
essere impilati, bisogna interporre
fra i singoli pezzi dei teli in materiale
isolante. Questo procedimento è di
solito consigliabile quando lo spessore
parietale è piuttosto grosso (v.fig. 46).
7 Attrezzature
7 Attrezzature
7.1 Stampi
La formatura di ­PLEXIGLAS® GS e
­ LEXIGLAS® XT è possibile con attrezzaP
ture semplici. Le sagome o forme possono
essere costruite in legno, legno stratificato,
metallo o resine per colata. La scelta del
materiale più idoneo è determinata da vari
fattori, quali
• sollecitazione meccanica,
• durata necessaria,
• stabilità dimensionale,
• conduttività termica,
• lavorabilità,
• peso, nonché
• costo del materiale e della costruzione.
Nel procedimento di imbutitura con aria
compressa in stampi negativi la sollecitazione meccanica è molto elevata. I relativi
stampi dovrebbero essere prevalentemente
in acciaio o alluminio, ed essere collaudati
in base alle sollecitazioni prevedibili. Per
sollecitazioni non molto elevate si possono
usare resine per colata e per formature
semplici, a contatto, senza particolari
sollecitazioni meccaniche, forme di legno o
materia plastica.
Nella descrizione delle singole temperature di formatura (v. 2.1) abbiamo già
fatto presente che i diversi procedimenti
richiedono differenti temperature degli
stampi. Per pilotare esattamente la temperatura degli stampi metallici (conduttività
termica!) si possono prevedere canali di
riscaldamento e raffreddamento.
Oltre alla temperatura della formatura
anche la superficie dello stampo influisce
sulle caratteristiche della superficie del
pezzo finito. Se esiste contatto diretto tra
materiale e stampo, le superfici di questo
devono essere rettificate o lucidate con
finiture opache (non lucidate a specchio).
Quando il materiale dello stampo non
permette questo trattamento, si possono
applicare vernici rettificabili e lucidabili
oppure usare resine a colata.
Se durante la formatura si creano cuscini
d’aria fra superficie del pezzo e stampo,
bisogna prevedere piccoli fori di sfiato
(diametro fra 0,5 e 1 mm) per evitare
impronte sul manufatto. Per accelerare
l’eliminazione dell’aria, questi sfiati devono
sfociare in canali di diametro maggiore,
nella parte posteriore dello stampo (fig.
47).
La durata degli stampi dipende dal numero
dei pezzi da formare e dalla relativa sollecitazione meccanica e termica.
Il tipo di formatura – positiva o negativa
– determina la tolleranza dimensionale
che lo stampo potrà presentare. Durante
il raffreddamento di ­PLEXIGLAS® GS e
­PLEXIGLAS® XT, l’elevato coefficiente di
dilatazione termica causa un notevole ritiro
nei pezzi termoformati. A seconda dello
stampo e del materiale, questo ritiro può
variare fra 0,5% e 0,8% per cui, rispetto
alle dimensioni nominali del pezzo finito lo
stampo dovrà essere corrispondentemente
sovraddimensionato.
Per facilitare l’estrazione dei pezzi da
stampi positivi, questi dovrebbero avere
una conicità di sformatura di 1° … 3°
a seconda dell’altezza dello stampo. Gli
stampi negativi normalmente non richiedono questo accorgimento, perché il raffreddamento provoca di per sé il distacco
dallo stampo.
Fig. 47: Foro di sfiato in uno stampo
29
7 Attrezzature
Le forme in legno sono opportune per
piccole quantità e bassa sollecitazione
durante la formatura. Se le dimensioni
sono piccole, possono essere in legno
massiccio mentre le forme più grandi con
superfici a sviluppo (per esempio forme
cilindriche o coniche) devono essere
costruite con pannelli in fibre dure o di
legno compensato. Per grandi serie o
sollecitazioni elevate si consiglia l’impiego
di pannelli stratificati. Poiché la superficie porosa del legno causa impronte sul
pezzo, occorre stuccarla e carteggiarla o
meglio rivestirla con una stoffa morbida
estensibile.
Le forme in legno sono poco costose e
possono essere facilmente corrette e modificate. La loro bassa conduttività termica
risulta vantaggiosa nella produzione di
singoli pezzi o di piccole serie. Svantaggiose sono invece la scarsa caricabilità e la
tendenza a fessurarsi e deformarsi.
30
Per la produzione di pezzi semplici quasi
sempre trasparenti, si possono usare, oltre
agli stampi massicci, a superficie chiusa,
anche le cosiddette attrezzature a gabbia
o scheletro. Lo scheletro, costituito in
genere da tubi, barre o profilati metallici,
è conforme al profilo del pezzo. Le aree
tra i ferri rimangono libere. Il materiale
portato alla temperatura di formatura
appoggia solo sullo scheletro, le zone che
non toccano i ferri rimangono così esenti
da qualsiasi impronta.
La fig. 48 mostra a titolo esemplificativo
alcuni stampi a gabbia. A seconda dell’area
delimitata dal profilo, si possono ottenere
forme con angoli retti oppure con fianchi
ad angolazione diversa (v. esempio 2, fig.
48). Buona estetica, planarità e mantenimento dello spessore originale della lastra
sulla superficie piana principale del pezzo
si ottengono se questa superficie, delimitata nell’esempio 3 della fig. 48 dalla linea
Gli stampi in ­PLEXIGLAS® GS sopportano tratteggiata, viene protetta da una lamiera
di alluminio durante il riscaldamento con
solo per un tempo alquanto limitato le
radiatori infrarossi, per cui il materiale
temperature alle quali vengono portati i
verrà termoformato soltanto nella zona
pezzi da termoformare e le sollecitazioni
circostante la copertura.
meccaniche della formatura.
­PLEXIGLAS® GS può essere utilizzato
Gli stampi colati in materiale plastico
ad esempio quando occorre un attrezzo
sono prevalentemente in resina epossidica
trasparente per illustrare a scopo dimo(EP) e la loro costruzione non richiede – o
strativo complicati processi di formatura
solo in misura molto limitata – la successiva
ad es. per studi o piccole serie di prova.
lavorazione ad asportazione di trucioli.
La bassa conduttività termica di questo
Alcuni suggerimenti che riguardano la
materiale rallenta il raffreddamento, ma
preparazione della massa da colare:
la sua superficie lucida a specchio può
favorire l’inglobamento di cuscini d’aria
• miscelazione con materiali di carica per
che provocano distorsioni ottiche.
contenere i costi,
• inserimento di materiali di rinforzo,
Gli stampi in metallo – in genere leghe
ad es. laminati di fibre di vetro, per
d’alluminio – vengono prodotti per colata
migliorare la resistenza e
oppure ricavati da semilavorati. Si usano di
solito per la produzione di grandi serie. La • miscelazione con polveri metalliche, ad
es. di alluminio, per aumentare la consuperficie deve essere semilucida, perché
duttività termica dello stampo: questo
la lucidatura a specchio può dar luogo a
significa vantaggi nella formatura, ad es.
impronte (puntini) sul pezzo.
cicli più rapidi.
Vantaggi degli stampi metallici:
• grande precisione e buona qualità della
Esistono molte tecniche che consentono
superficie,
di realizzare gli stampi rispondenti alle
• pilotaggio della temperatura superfimolteplici esigenze che questi devono
ciale mediante inserimento di elementi
soddisfare. I produttori di resine per colata
riscaldanti,
sono senz’altro in grado di dare informa• raffreddamento accelerato medizioni esaurienti, osservandole anche una
ante inserimento di sistema di
persona non esperta può realizzare almeno
raffreddamento,
le forme più semplici.
• lunga durata.
&TFNQJPDPQFSDIJPEJHJSBEJTDIJ
&TFNQJPDBTTFUUB
&TFNQJPCBDJOFMMB
Fig. 48: Diversi attrezzi a gabbia
Contrariamente alle epossidiche, le resine
poliestere insature (UP) non sono adatte
alla fabbricazione di stampi per termoformatura, perché la massima temperatura
d’uso continuo di queste resine è inferiore
a quella della termoformatura. Quindi,
a parte lo sviluppo di odori sgradevoli,
si possono verificare rammollimenti che
provocano variazioni dimensionali.
Per modelli o prototipi si usano anche
forme in gesso, che per la loro scarsa resistenza meccanica richiedono l’inserimento
di adatti materiali di rinforzo.
Quali ausiliari di formatura si può
applicare nei punti critici degli stampi un
distaccante, ad es. olio di silicone, talco o
rivestimenti in PTFE. L’impiego di questi
ausiliari comporta di solito una successiva
accurata pulizia del pezzo formato, per non
compromettere l’aderenza se questo deve
poi essere sottoposto ad altre lavorazioni –
laccatura, incollaggio, rinforzo con fibra di
vetroresina UP.
7.2 Serraggi
Le lastre di ­PLEXIGLAS® GS e XT da
termoformare devono essere bloccate
sullo stampo, in modo rigido o elastico
a seconda del procedimento adottato.
Col procedimento pneumatico, ossìa con
applicazione di vuoto, il telaio o le superfici
di fissaggio devono assicurare inoltre
una sufficiente ermetizzazione fra cavità
di soffiaggio/aspirazione e materiale da
termoformare.
Per processi che comportano basse forze
di trazione sul materiale, le superfici di
bloccaggio possono essere lisce o leggermente ruvide. Se le forze di trazione sono
invece piuttosto elevate, le superfici di
bloccaggio dovrebbero essere strutturate
in modo da richiedere l’impiego di basse
forze di tenuta con un numero quanto più
limitato possibile di elementi di serraggio.
Dovrebbe anche essere assicurata, quando
necessaria, una buona ermetizzazione.
Nella fig. 49 si vedono alcuni esempi, fra
i molti possibili, di conformazione delle
superfici di bloccaggio.
1
3
2
4
5
Fig. 49: Tipologia delle superfici di bloccaggio: ­PLEXIGLAS® (1), filo d’acciaio saldato (2), telaio di
bloccaggio (3), tondino in gomma (4), conformazione adatta prevalentemente per formatura a pressione con
scorrimento quando il materiale deve poter scorrere (5)
31
Le necessarie forze di serraggio vengono
applicate mediante presse idrauliche o con
elementi di fissaggio meccanici, pneumatici
o idraulici (fig. 50).
Per la formatura a pressione con scorrimento (v.5.3) e per alcuni procedimenti
combinati sono necessari elementi di
fissaggio elastici, meglio se con possibilità
di regolazione delle forze di serraggio.
La regolazione può avvenire per gradi
applicando molle di forza diversa, oppure
in continuo precaricando le molle o con
dispositivi elettronici.
Fig. 50: Dispositivi di serraggio ad azionamento meccanico o pneumatico/idraulico
®
= marchio depositato
PLEXIGLAS,
PLEXIGLAS ALLTOP,
PLEXIGLAS FREE FLOW,
PLEXIGLAS HEATSTOP,
PLEXIGLAS RESIST,
PLEXIGLAS SATINICE,
PLEXIGLAS SOUNDSTOP,
ACRIFIX,
EUROPLEX,
ROHACELL
sono marchi depositati della
Evonik Röhm GmbH, Darmstadt, Germania.
Certificata a norma DIN EN ISO 9001 (Qualità)
e DIN EN ISO 1400 (Ambiente)
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l’onere di ispezionare e verificare la idoneità e conformità della merce in arrivo. Eventuali analisi o prove
riguardanti le prestazioni dei prodotti potranno essere
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n° 311-2 marzo 2008
xx/0308/09583 (it)
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Kirschenallee
64293 Darmstadt
Germania
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