Ritiro. 14. Sovrastampaggio di inserti. 14. Metodi speciali di trasformazione. 15.
Guida all'eliminazione dei difetti nello stampaggio 15. Requisiti dell'estrusore.
Elastomeri Termoplastici Poliuretanici (TPU) Elastollan®– tecnologie di trasformazione
Informazioni tecniche
Sommario Informazioni generali
Stampaggio per iniezione
Stoccaggio
4
Essiccamento
5
Colorazione
6
Additivi
6
Utilizzo del rigenerato
6
Post-trattamento
7
Igiene e sicurezza
8
Trattamento dei rifiuti
8
Requisiti della pressa
9
Condizioni di stampaggio
10
Progettazione dello stampo
12
Ritiro
14
Sovrastampaggio di inserti
14
Metodi speciali di trasformazione
15
Guida all’eliminazione dei difetti nello stampaggio 15
Estrusione
Requisiti dell’estrusore
16
Condizioni di estrusione
17
Concezione delle filiere
18
Raffreddamento e calibraggio
19
Tecniche di estrusione
20
Metodi speciali di trasformazione
22
Guida all’eliminazione dei difetti nell’estrusione 22
Procedure di finitura
2
Saldatura
23
Incollaggio
23
Trattamento superficiale
23
Sommario
Lavorazione con asportazione di truciolo
Parametri di lavorazione
24
Foratura
24
Tornitura
25
Fresatura
25
Segatura
25
Rettificatura
25
Punzonatura
25
Sistemi qualità
26
Indice analitico
27
3
Informazioni generali
Elastollan è il marchio depositato dei nostri elastomeri poliuretanici termoplastici (TPU), che vengono usati nello stampaggio per iniezione, estrusione e soffiaggio.
Assorbimento di umidità TPU a base poliestere Durezza 80 Shore A – 64 Shore D
Per la trasformazione d’Elastollan, bisogna rispettare i seguenti principi:
Umidità assorbita [%]
Stoccaggio
I diagrammi nelle fig. 1 e 2 rappresentano i valori di umidità assorbita. Si raccomanda di stoccare il materiale in un posto secco a temperatura ambiente. È consigliato portare il materiale stoccato in un posto fresco alla temperatura ambiente prima di aprire il fusto evitando cosi il fenomeno di condensa. Dopo ogni prelievo di materiale, richiudere con cura il fusto. Il granulo deve essere esposto il meno possibile all’aria ambientale. È inoltre importante coprire la tramoggia di riempimento della macchina di trasformazione. Noi consigliamo di effettuare un essiccamento dopo ripetute aperture successive dello stesso fusto.
0,70
1 0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,00 0
1
2
3
4
5
6
7
Tempo [ore] 1 – Clima caratteristico 40 °C/92% umidità relativa 2 – Clima caratteristico 23 °C/50% umidità relativa
8
Fig. 1
Assorbimento di umidità TPU a base polietere Durezza 80 Shore A – 64 Shore D 0,80
0,70
1
0,60
0,50
0,40
0,30
2
0,20
0,10
0,00 0
1
2
3
4
5
6
7
Tempo [ore] 1 – Clima caratteristico 40 °C/92% umidità relativa 2 – Clima caratteristico 23 °C/50% umidità relativa
Fig. 2
4
2
0,10
Umidità assorbita [%]
L‘Elastollan viene consegnato incolore sotto la forma di granuli cubici, cilindrici oppure lenticolari. Elastollan secco è un materiale igroscopico, ovvero quando viene esposto all’aria libera assorbe rapidamente umidità. L‘Elastollan a base polietere assorbe più umidità che l‘Elastollan a base poliestere.
0,80
8
Informazioni generali
Essiccamento Un granulo con un alto tasso di umidità provoca delle difficoltà di trasformazione e una peggiore qualità del pezzo finito. La formazione di schiuma sul materiale plastificato, oppure di bollicine gassose nel fuso, stanno ad indicare che il livello di umidità è troppo elevato. Per il processo d’estrusione, le variazioni delle portate sono spesso le conseguenze di un essiccamento insufficiente. Per ottenere un’ottima qualità sui pezzi stampati Elastollan, è necessario che il materiale (vergine o rigenerato) venga essiccato prima di essere trasformato. La percentuale di umidità nel granulato deve rimanere inferiore al 0,02 %.
Lo strato di granuli nei forni a circolazione d’aria non deve superare 4 cm. Negli essicatori ad aria deumidificata, è possibile usare a pieno la capacità esistente. Dopo l’essiccamento, stoccare immediatamente il granulato in contenitori secchi che possano essere accuratamente sigillati. Quando si usano coloranti e additivi, conviene assicurarsi che anche questi vengano essiccati. È consigliabile prima di eseguire l’essiccamento, che il tutto venga pre-miscelato affinché l’intero prodotto venga essiccato in egual misura.
I forni a circolazione d’aria, gli essiccatori a vuoto e gli essiccatori a aria deumidificata sono adatti a questo scopo. Per i parametri di essiccamento vedere la tab.1. Istruzioni per l’essicamento Elastollan durezza
Tempo Temperatura essicamento essiccamento Circolazione d’aria Aria deumidificata
Shore A 78 � 90
2 � 3 ore
100 � 110 °C
80 � 90 °C
Durezza superiore Shore A 90 Tab. 1
2 � 3 ore
100 � 120 °C
90 � 120 °C
Diagramma di essiccamento per Elastollan 0,40
Contenuto umidità [%]
0,35 0,30
Essiccatori aria deumidificata, 110 °C
0,25 0,20
Forno circolazione aria 110 °C
0,15
Forno circolazione aria, 90 °C
0,10 0,05 0,00
Fig. 3
0
30
60
90
120
150
180
Tempo essiccamento [min]
5
Informazioni generali
Colorazione Tutta la gamma dei nostri tipi di Elastollan possono essere colorati. I coloranti a base di TPU sono i più adatti a questo procedimento. Il 2% costituisce la proporzione normale per l’addizione di coloranti, tuttavia un tipo di Elastollan già pre-caricato di additivi, come per esempio un ritardante alla fiamma, necessita di una percentuale maggiore per una migliore diffusione del colore.
Non si deve escludere un rischio d’incompatibilità se si usano coloranti non fabbricati su base Elastollan. Si constata una ripartizione insufficiente dei pigmenti, che provoca una pessima colorazione, e questo può portare a difetti sulle superfici e ad una qualità inferiore.
Additivi Vari additivi possono essere utilizzati al fine di aumentare le proprietà dei materiali Elastollan.
●
Agenti antibloccanti
●
Agenti distaccanti
Si hanno a disposizione, sotto forma concentrata, i seguenti additivi Elastollan:
●
Agenti stabilizzanti UV
Utilizzo del rigenerato A seconda della qualità richiesta sul pezzo finito, si può aggiungere fino al 30% di rigenerato al materiale vergine. Il tipo di materiale e la durezza shore del rigenerato deve corrispondere al materiale vergine Elastollan utilizzato e sopratutto deve essere privo di contaminazione. Il rigenerato, se à possibile, deve essere incorporato secco, frantumato e senza strato intermediario nel processo di trasformazione.
6
Una materia inquinata o che ha subito danni termici non può essere ritrasformata. Ripetute trasformazioni del rigenerato nuociono alla qualità del pezzo finito. Le norme di qualità precise, che si basano su specifiche, escludono la sua utilizzazione.
Informazioni generali
Post-trattamento Le buone prestazioni meccaniche dei pezzi d’Elastollan si ottengono dopo uno stoccaggio di alcune settimane a temperatura ambiente.
I pezzi con stabilità dimensionale ridotta devono essere inseriti durante il riscaldamento, in modo tale da evitare la deformazione.
Per ottenere le migliori proprietà funzionali sui particolari finiti in breve tempo è necessario eseguire un trattamento di ricottura.
I pezzi estrusi vengono trattati soltanto in casi particolari.
Questo trattamento col calore si può effettuare in un forno ad aria circolante.
Ricottura: Tempo e temperatura consigliati: 20 ore a 100 °C
La tab. 2 mostra i valori tipici del Elastollan temperato rapportato a quello non temperato. Effetto della tempera sulle Elastollan proprietà Propietà fisiche
Unità di misura
DIN
Temperato 20 h 100 °C
Non tem- Non tem- Non temperato perato perato 20 h 7d 35 d 23 °C 23 °C 23 °C Elastollan C 90 A 55
Durezza
Shore A
53505
91
91
92
92
Resistenza alla rottura
MPa
53504
48
42
44
46
Allungamento
%
53504
580
570
550
500
Resistenza allo strappo
N/mm
53515
98
80
83
85
Abrasione
mm3
53516
22
54
30
29
Cedimento permanente a compressione a 70 °C
%
53517
33
60
53
50
Elastollan C 1190 A 55 Durezza
Shore A
53505
90
89
91
91
Resistenza alla rottura
MPa
53504
48
43
45
46
Allungamento
%
53504
550
560
530
500
Resistenza allo strappo
N/mm
53515
85
74
73
79
Abrasione
mm3
53516
19
48
34
27
Cedimento permanente a compressione a 70 °C
%
53517
36
70
65
65
Tab. 2
7
Informazioni generali
Igiene e sicurezza L’Elastollan può essere manipolato e trasformato, a seconda del suo tipo, a temperature diverse. Come per tutte le materie organiche naturali o sintetiche, ci si può aspettare una decomposizione oltre certe temperature. Il grado di decomposizione dipende nello stesso tempo dalla temperatura e dal tipo di materiale utilizzato. Generalmente la decomposizione comincia a circa 230 °C. Trattamento dei rifiuti Grazie alla natura dell’Elastollan, non c’è da temere un inquinamento dell’ambiente. Il rifiuti possono essere stoccati in una discarica comunale oppure essere trattati in una centrale di incenerimento. Ovviamente conviene rispettare le direttive locali concernenti il trattamento dei rifiuti. Per ulteriori informazioni consultare le nostre schede di sicurezza (safety data sheet).
8
I vapori formati in queste condizioni possono causare fastidi sul posto di lavoro, particolarmente quando la fusione dell’elastomero si fa all’aria libera. Per questa ragione si consiglia uno spolveramento accurato, soprattutto nella zona di uscita.
Stampaggio per iniezione Requisiti della pressa Per trasformare l’Elastollan sono adatte le presse ad iniezione equipaggiate di plastificatore (vite) a tre zone. A causa della sensibilità a frizione del materiale, i plastificatori con zona di compressione corta, sono sconsigliati.
Gli ugelli aperti e quelli a chiusura sono raccomandati per lo stampaggio; le pareti interne devono essere lisce e senza irregolarità in cui potrebbero ristagnare residui di materiale. È di essenziale importanza l’eliminazione di tutti i possibili punti di ristagno in diverse zone quali:
In fig. 4 è illustrato il tipo di vite raccomandato per lo stampaggio ad elevata produttività dell’Elastollan.
– Le superfici di accoppiamento tra adattatore e cilindro e tra adattatore e ugello.
Il rapporto di compressione deve essere compreso tra 1:2 e 1:3. Nella fig. 5 sono rappresentate le profondità dei filetti raccomandate.
– L’accoppiamento del gruppo perno, valvola, distanziale e dello stesso con il plastificatore.
Per lo stampaggio dell’Elastollan è necessario impiegare puntali con valvola anti-ritorno ad anello, per assicurare una pressione constante nell’impronta ed un peso uniforme da stampata a stampata. Configurazione vite a tre zone
D Zona di omogeneizzazione
Zona di compressione
Zona di alimentazione
0,25 L
0,35 L
0,40 L
L = 18–22 D
Fig. 4 Relazione: Diametro vite – profondità filetto (zona di alimentazione)
Profondità filetto (zona di alimentazione ) [mm]
14
12
10
8
6
4
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
Diametro vite [mm] Fig. 5
9
Stampaggio per iniezione Condizioni di stampaggio
Tra la zona di alimentazione e la zona di omogeneizzazione, la temperatura deve essere incrementata di circa 10 –20 °C. La temperatura dell’ugello deve essere regolata in modo tale da impedire la solidificazione o il gocciolamento del materiale. La tab. 3 indica le temperature raccomandate del cilindro a seconda delle diverse durezze. È consigliato verificare la temperatura del fuso direttamente sull’elastomero fuso a mezzo di un pirometro ad ago; le rilevazioni dovranno essere effettuate periodicamente durante la produzione affinché la temperatura del fuso resti entro i limiti raccomandati (tab. 4). La temperatura del fuso e la sua uniformità sono determinate da un corretto funzionamento delle temperature predisposte sul cilindro di plastificazione. L’Elastollan è sensibile alle sollecitazioni tangenziali, pertanto una velocità troppo elevata di rotazione della vite può danneggiare le proprietà del prodotto. Dal grafico della fig. 6 si può ricavare il numero di giri massimo della vite (rpm) in funzione del diametro e della sua velocità periferica. Quando il ciclo è interrotto per un lungo periodo di tempo, il materiale rimasto nel cilindro è termicamente danneggiato. È pertanto necessario prima di iniziare la produzione spurgare il materiale dal cilindro.
10
Valori indicativi temperature del cilindro in °C Durezza Shore
Temperatura zona di riscaldamento
Temperatura dell’ugello
60 A – 80 A 85 A – 95 A 98 A – 74 D
170–200 190–220 210–230
200–210 210–225 220–240
Tab. 3 Valori indicativi temperatura del fuso in °C Elastollan durezza 60 Shore – 80 Shore A Elastollan durezza 85 Shore – 95 Shore A Elastollan durezza 98 Shore – 74 Shore D
190–205 205–220 215–235
Tab. 4 Relazione: Velocità rotazione vite – diametro vite
100
Velocità rotazione vite [rpm]
Per assicurare un’alta qualità sui pezzi stampati senza alcun problema di trasformazione e consistenza è necessario che le temperature predisposte sul cilindro abbiano un controllo preciso e costante. Le zone del cilindro devono essere dotate di sistemi indipendenti di regolazione della temperatura, cosi come la temperatura dell’ugello deve potersi regolare in modo indipendente.
80
Velocità periferica max. 0,2 m/s
60
40
20
30
40
50
60
70
80
90
Diametro vite [mm] Fig. 6
100
110
120
Stampaggio per iniezione Condizioni di stampaggio
Contropressione Questo parametro permette l’omogeneizzazione dell’elastomero fuso migliorando notevolmente la sua uniformità.
ps
pn
Velocità iniezione: La più bassa possibile in funzione del punto d’iniezione, dello spessore e della viscosità del materiale pst
Tempo [t] Fig. 7 Tempo ciclo in funzione dello spessore 200 180 160
60 Shore A
140 120
85 Shore A
100
64 Shore D
80 60 40
Si raccomanda di utilizzare una contropressione non troppo elevata a causa della sensibilità del materiale a sollecitazioni tangenziali. Velocità iniezione Una corretta velocità di iniezione dipende dalle dimensioni del punto di iniezione, dalla geometria del pezzo finito e dalla fluidità del fuso. Essa deve essere mantenuta più bassa possibile.
ps Pressione iniezione 100–1000 bar pn Pressione mantenimento 100–1000 bar 5– 20 bar pst Contropressione
Pressione [p]
Pressione di iniezione e pressione di mantenimento Questi fattori condizionano notevolmente la qualità dei pezzi stampati. Per ottenere pezzi che presentano caratteristiche ottimali di aspetto superficiale, proprietà meccaniche, stabilità dimensionale e assenza di deformazioni di stampaggio, è essenziale che la pressione di mantenimento sia sufficiente e che risulti applicata per il tempo necessario a permettere una buona velocità di cristallizazione a pressione costante, in quanto una pressione di mantenimento troppo bassa pregiudicherebbe le succitate caratteristiche. Una pressione d’iniezione troppo elevata provocherebbe delle elevate tensioni all’interno dei pezzi stampati e renderebbe l’estrazione difficile.
Configurazione della pressione interna durante lo stampaggio
Tempo [s]
Per trasformare l’Elastollan, bisogna tenere conto dei seguenti parametri della pressa (fig. 7):
20 0 1
Fig. 8
2
3
4
5
6
7
8
9
Spessore [mm]
Una tipica rappresentazione del ciclo dell’Elastollan è illustrata nel diagramma in fig. 7. Tempo ciclo Il tempo ciclo dipende dal processo di cristallizzazione e dall’estrazione. Il tempo di estrazione è determinato principalmente dalla temperatura dello stampo, dallo spessore del pezzo e dalla durezza del materiale. In fig. 8 è rappresentato il tempo ciclo in funzione dello spessore per tipi di Elastollan con differenti durezze Shore.
11
Stampaggio per iniezione Progettazione dello stampo Materiali per la costruzione degli stampi Gli stampi più comunemente utilizzati nello stampaggio ad iniezione, sia quelli in acciaio che in lega di acciaio, sono idonei allo stampaggio di Elastollan. Alcuni stampi costruiti in metallo non ferroso, preferibilmente in leghe di alluminio, meno costose, sono utilizzati senza problemi in particolare nell’industria della calzatura. Carota (materozza) Il diametro massimo della carota non deve superare lo spessore massimo del pezzo stampato. Il diametro del foro di entrata della carota deve essere come minimo di 0,5 mm superiore al diametro del foro di uscita dell’ugello della pressa. Il punto di iniezione deve essere localizzato nella zona dello spessore massimo. La carota deve essere più corta possibile; deve avere una superficie perfettamente levigata e deve raccordarsi ai canali con superfici raggiate senza discontinuità. La conicità della carota deve essere come minimo 6°. Il tira-materozza deve essere progettato con cura per evitare che la carota resti appiccicata durante l’estrazione. Canali Le proprietà del fuso dell’Elastollan richiede canali di larghe dimensioni in modo da evitare zone di frizione locale e si ottiene una pressione uniforme per il riempimento di ogni cavità. Un canale di alimentazione a sezione circolare è senz’altro il migliore, viste le caratteristiche dell’Elastollan.
Sistema di canali
Fig. 9
Fig. 10 Se vengono utilizzati canali caldi è preferibile adottare i sistemi di riscaldamento esterno allo stesso tempo sono sconsigliati i sistemi di riscaldamento interni. Uno stampo a multi-cavità necessita di un sistema a canali bilanciato. Punti d’iniezione Per quanto riguarda la trasformazione dell’Elastollan bisogna prevedere dei punti di iniezione di sezione molto larga affinché la pressione di mantenimento sia sufficiente e per evitare diffetti superficiali.
Tipi canali in sezione
Rettangolare
Mezza luna
Sconsigliato Fig. 11
12
Trapezoidale
Trapezoidalecircolare
Accettabile
Circolare
Ottimo
Stampaggio per iniezione Progettazione dello stampo Le carote che vengono di solito usate hanno la forma di coni, di diaframmi, di anelli, oppure di film. I piccoli pezzi vengono iniettati col sistema di iniezione a spillo. Le iniezioni sottomarine sono sconsigliate vista l’alta elasticitá e la possibile degradazione del materiale. I tipi di Elastollan morbido sono particolarmente propensi al problema con questo tipo di iniezione. Sfoghi d’aria Durante l’iniezione l’aria presente nelle cavità dello stampo deve poter uscire facilmente attraverso uscite predisposte per evitare bruciature del materiale a causa dell’aria compressa (fenomeno motore Diesel). I canali di uscita per l’aria vanno predisposti sulla superficie di separazione dello stampo o sugli estrattori con una profondità di 0,02/0,05 mm. Superficie dello stampo Per un buon distacco del materiale nello stampaggio dell’Elastollan specialmente con i tipi più morbidi, è necessario che gli stampi abbiano una superficie sabbiata di almeno 25–35 µ. Le superfici pulite e cromate non sono molto adatte con i materiali morbidi in quanto provocano spesso dei fenomeni di aderenza al momento del distacco. Estrazione La grande flessibilità di Elastollan nei tipi morbidi permette estrazioni facili anche di pezzi con sottosquadra. Un breve allungamento inferiore al 5% non provoca alcuna deformazione permanente. Per facilitare l’estrazione dei pezzi stampati in Elastollan, suggeriamo estrattori 2 a 3 volte più grandi di quelli normalmente usati per termoplastici rigidi. Per evitare sottovuoti, gli estrattori deveno avere canali di ventilazione.
Tipi di iniezione consigliati per Elastollan
A diaframma Fig. 12
A film Fig. 13
A cono Fig. 14 Controllo temperatura dello stampo Per l’ottenimento di pezzi di buona qualità la temperatura dello stampo deve essere regolata perfettamente; in effetti, essa incide sull’aspetto della superficie, il ritiro e la deformazione. Le temperature dello stampo dipendono dal tipo di Elastollan e dal tipo di stampaggio, queste possono variare da 15 a 70 °C. Si può evitare la deformazione dei pezzi stampati, con una regolazione indipendente e differente delle due metà dello stampo.
13
Stampaggio per iniezione Ritiro Il ritiro di stampaggio dell’Elastollan dipende dai seguenti parametri:
● ● ● ●
L’effetto coniugato di tutti questi fattori rende difficile da determinare il ritiro.
Geometria pezzo stampato Spessore del pezzo Punto di iniezione Condizioni di stampaggio, in particolare la temperatura del fuso, la pressione iniezione e di mantenimento, temperatura dello stampo.
La fig. 15 mostra il ritiro totale dei tipi di Elastollan non rinforzati in relazione allo spessore e alla durezza Shore. I tipi di Elastollan rinforzati con fibra di vetro, dipendono dal contenuto della fibra di vetro e determinano un ritiro più basso nella direzione del flusso (da 0,05 a 0,20%) che nella direzione trasversale (da 0,1 a 0,5%) ad esso.
Il ritiro totale è il risultato del ritiro di stampaggio e del post-ritiro il quale non accade solamente durante il riscaldamento ma anche da uno stoccaggio prolungato dei pezzi. Ritiro in funzione dello spessore 2,5
Durezza 70 Shore A Durezza 95 Shore A
2,0
Ritiro [%]
Durezza 74 Shore D 1,5
1,0
0,5
0 0
1
2
3
4
5
Fig. 15
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Spessore [mm]
Sovrastampaggio di inserti Nello stampo possono essere inseriti degli inserti che sono sovrastampati ad iniezione senza difficoltà. Per questo tipo di processo sono consigliati i tipi di Elastollan privi di lubrificanti. Gli inserti metallici non devono essere ricoperti da grassi e devono offrire la possibilità di un aggancio meccanico tramite buchi, sottosquadra, scanalature zigrinate o dentellature.
14
Si può migliorare l’aggancio di questi inserti con degli agenti adesivi. È di aiuto riscaldare gli inserti.
Stampaggio per iniezione Metodi speciali di trasformazione I seguenti metodi sono consigliati per combinare altri materiali termoplastici con l’Elastollan:
binato con un diverso materiale plastico come strato esterno. Oltre alla combinazione di diversi termoplastici è possibile utilizzare un rigenerato come materiale centrale e del vergine come strato esterno.
Stampaggio ad iniezione a più componenti Questa tecnologia viene adottata per la produzione di parti con una diversa struttura. Lo stampaggio dell’Elastollan e dei materiali plastici compatibili su presse multicomponenti (con due o più unità iniezione), crea una buona adesione senza usare additivi e ancoraggi meccanici. I materiali a base di poliolefine sono incompatibili con l’Elastollan.
Stampaggio assistito da gas In questa tecnologia si impiega al posto del secondo materiale nello stampaggio a due componenti un gas inerte, per lo più azoto. Dopo un parziale riempimento dello stampo questo gas viene iniettato attraverso l’ugello della pressa con una pressione sino a 300 bar; il gas sposta il fuso alla parete dello stampo. Con questa tecnologia si possono produrre pezzi stampati ad iniezione con diversi spessori della parete, con risparmio di materiale plastico e tempi di raffreddamento ridotti.
Stampaggio a sandwich (sequenziale) Questo è uno speciale metodo di stampaggio di multicomponenti, dove il componente centrale è comDifetti nello stampaggio Guida all’eliminazione dei difetti nello stampaggio Temperatura del fuso
Temperatura dello stampo
Velocità Tempo e Contro- Cuscino Pressione Tempo di di iniezione pressione pressione del fuso mantenichiusura raffreddamento stampo mento
Sfoghi d’aria
Contenuto di umidità
Contaminazione
Materiale Dimencontasione minato punto di iniezione
Lubrificante
Bolle nei pezzi
Bruciature
Deformazioni/ ritiri stampaggio
Linee di flusso
Superfici lucide/ opache dei pezzi
Formazione di bave
Riempimento incompleto
Risucchi sui pezzi
Striature
Estrazione
Materiale degradato
Tempo di sosta
Aumentare per risolvere il problema Diminuire per risolvere il problema Aumentare o diminuire per risolvere il problema
Tab. 5
15
Estrusione
Requisiti dell’estrusore Configurazione vite a tre zone D
Zona di scarico
Zona di compressione
Zona di alimentazione
0,4 L
0,3 L
0,3 L
L = 25–30 D
Fig. 16 Si consiglia per la trasformazione dell’Elastollan, di usare estrusori monovite con un rapporto di compressione che può andare da 1:2 a 1:3, preferibilmente con un rapporto medio di 1:2,5.
I cilindri aventi una zona d’alimentazione con scanalature si sono imposti nella pratica, perchè offrono i vantaggi seguenti:
● una alimentazione costante ● un miglioramento della pressione ● un aumento della portata.
La nostra esperienza ha dimostrato che le viti a tre zone, con un rapporto L/D da 25 a 30, sono le più efficienti.
Utilizzando zone di alimentazione scanalate è necessario raffreddarle. È anche consigliabile usare delle viti con miscelatore per migliorare l’omogeneità del materiale. Questi miscelatori devono essere progettati adeguatamente in modo da evitare un degradamento del materiale per frizione.
Le viti a tre zone hanno un passo costante di 1D. Il gioco tra la vite e il cilindro deve essere compresso tra 0,1 e 0,2 mm. Nella trasformazione dell’Elastollan le viti con parecchi filetti, es. viti a barriera (sottosquadra ≥ 1,2 mm) hanno dimostrato la loro potenzialità. Al contrario le viti corte con un rapporto di compressione alto sono sconsigliate.
Relazione: Diametro vite – profondità filetto (zona di alimentazione)
Profondità filetto (zona di alimentazione) [mm]
14
12
10
8
6
4 30
40
50
60
70
80
90
Diametro vite [mm] Fig. 17
16
100
110
120
Estrusione
Requisiti dell’estrusore Si consiglia l’utilizzo di dischi forati e di pacchetti di filtri. Ottimi risultati sono stati ottenuti dalla combinazione di due filtri da 400 mesh/cm2 come protezione e sostegno dei dischi e due filtri fini da 900 mesh/cm2. L’applicazione di filtri fini si rende necessaria per certe applicazioni (per esempio: nella fabbricazione di film sottili). I dischi devono avere fori da 1,5 a 5 mm, in fuzione del diametro della vite e della filiera.
Per estrudere il poliuretano termoplastico, bisogna avere una propulsione della vite con potenza molto più elevata che in altri termoplastici. La potenza della macchina deve essere compressa tra 0,3 e 1 kWh/kg di rendimento in funzione del disegno della vite.
Temperatura La tab. 6 indica le temperature raccomandate nel processo di estrusione a seconda dei tipi di Elastollan con diverse durezze:
giri troppo elevato rischia di danneggiare le proprietà del prodotto.
Le pompe di fusione hanno mostrato un buon funzionamento con flussi di fusione continui.
Condizioni di estrusione
Nella fig. 18 si può ricavare il numero di giri massimo della vite (rpm) in funzione del diametro e della sua velocità periferica.
Numero di giri della vite Essendo i poliuretani termoplastici sensibili alla frizione, un numero di
Valori indicativi temperatura di estrusione in °C Shore durezza
Cilindro
Zona di riscaldamento Adattatore Testa
60–70 A
140–175
160–175
165–170
160–165
75–85 A
160–200
175–200
175–205
170–205
90–98 A
170–210
200–220
195–215
190–210
Filiera
Tab. 6 Relazione: Velocità rotazione vite – diametro vite
Velocità rotazione vite [rpm]
100
80
Velocità periferica max. 0,15 m/s 60
40
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
Diametro vite [mm] Fig. 18
17
Estrusione
Condizioni di estrusione Pressione della massa La pressione della massa dipende dal disegno della testa, dall’apertura della filiera e dalla temperatura della massa. Normalmente la pressione massima nell’adattatore è di 300 bar, tuttavia si può eventualmente elevare fino a 1000 bar alla partenza. Per una garanzia di sicurezza, si consiglia alla partenza di variare la forza sulla velocità della vite, riducendo il volume di materiale nella bocca di alimentazione e il numero di giri della vite.
Pulizia dell’unità di estrusione Quando si cambia tipo di Elastollan oppure dopo parecchi giorni continuativi di produzione, si consiglia di pulire l’unità di estrusione. Per questo processo sono consigliati polipropilene o polietilene ad alta densità il quale devono essere trasformati a temperature elevate. Inoltre si rende necessario qualche volta l’utilizzo di una pasta per la pulizia.
Concezione delle filiere Per garantire un flusso regolare del materiale, è importante lavorare con delle sezioni strette e senza zone morte. Allo stesso modo è assicurata la pulizia automatica della filiera. L’esperienza acquisita nella concezione delle filiere per l’estrusione di altri termoplastici serve anche per l’estrusione di Elastollan.
Nella fig. 19 sono rappresentati esempi correnti di filiere usate per l’estrusione:
Filiera per ricopertura dei filli e cavi
Filiera a pressione Fig. 19
18
Filiera a tubo
Estrusione
Concezione delle filiere Per l’estrusione dei tubi e dei profilati, le filiere devono essere attrezzate di una zona speciale, che eviterà la frizione e garantirà una uscita del
materiale più regolare. La lunghezza di questa zona (parte piana) deve essere di due o quattro volte il diametro della filiera.
Filiera per l’estrusione di tubi Boccola entrata
Fig. 20
Corpo
Porta torpedo
Torpedo
Perno
Porta filiera
Filiera
Disco forato
Raffreddamento e calibraggio Premesso che i pezzi estrusi in poliuretano hanno una stabilità dimensionale relativamente bassa, bisogna prevedere un buon raffreddamento e la vasca di raffreddamento deve essere vicinissima alla filiera. Per il raffreddamento si utilizza acqua alla temperatura più bassa possibile. È possibile attrezzarsi di bagni d’acqua oppure di vasche con spruzzatori d’acqua fredda. Le vasche di raffreddamento per i tipi di Elastollan sono più lunghe di quelle per altri termoplastici; la loro lunghezza dipende in effetti dalla durezza, dallo spessore, dalla geometria e dalla velocità d’estrusione del profilato.
A causa dell’alto coefficiente di frizione dell’Elastollan confrontato con i termoplastici usuali, il calibraggio non è possibile. Il dispositivo di calibraggio come il calibraggio con dischi rappresentato in fig. 21 ha dimostrato la sua utilità come supporto del materiale estruso. È essenziale provvedere alla lubrificazione con una pellicola d’acqua tra la superfice del pezzo estruso e il dispositivo di calibraggio. L’umidificazione del profilato estruso si fà prima del passaggio nella filiera anulare che si trova all’entrata della vasca. Nella fig. 22 è rappresentato un layout per l’estrusione di tubi in Elastollan.
Fig. 21
19
Estrusione
Raffreddamento e calibraggio Vasca di raffreddamento per l’estrusione di tubi Vasca sotto Calibraggio vuoto
Vasca di raffredamento
Scambiatore di calore
Pompa dell’acqua
Pompa per vuoto
Fig. 22
Tecniche di estrusione Tubi e profilati L’estrusione di tubi e profilati si fà di solito in forma orizzontale. I tubi e manicotti di piccolo spessore, per contro, si estrudono verticalmente per la maggior parte, e vengono rivoltati durante il raffreddamento.
Rivestimenti Il rivestimento di cavi, di tubi ecc. si fa normalmente tramite una testa trasversale attrezzata di filiera a pressione oppure a tubo (fig. 23). Il prodotto da rivestire deve essere secco ed esente di ogni grasso, per evitare la formazione di bollicine dopo l’estrusione e garantire una buona tenuta ulteriore.
Per evitare la caduta dei tubi, è necessaria una proiezione d’aria. Si raccomanda l’uso del sotto vuoto per mantenere le quote nelle parti con sottosquadra. Le ruote di guida nella vasca di raffreddamento devono essere adatte alla forma dei profilati.
Vista in sezione di una testa trasversale Corpo
Torpedo
Filiera
Boccola guida (entrata cavo)
Disco forato
Fig. 23
20
Boccola entrata
Porta filiera
Perno
Estrusione
Tecniche di estrusione Foglia-pellicola (film) Speciali tipi di Elastollan si prestano alla fabbricazione di fogli soffiati. La fig. 24 rappresenta lo schema di una testa per il soffiaggio di film. Vista in sezione di una testa per il soffiaggio di film Perno Filiera
Dispositivo di guida Perno di torsione
Estrusione-soffiaggio di corpi cavi È possibile produrre corpi cavi con speciali tipi di Elastollan utilizzando le macchine di soffiaggio abitualmente in uso. Per una migliore estrazione, si consiglia l’uso di stampi a superficie rugosa (circa 35 µ). Per compensare l’allungamento del tubo preformato, bisognerà regolare lo spessore. La fig. 26 rappresenta una testa di soffiaggio con torpedo usata per il soffiaggio. Vista in sezione di una testa di soffiaggio con torpedo
Porta filiera Unità di estrusione Torpedo Porta filiera
Propulsione
Fig. 24 Fogli con spessore più grande possono essere prodotti usando delle filiere a testa piana (fig. 25) che presentano labbra regolabili; per questa trasformazione sono adatti i normali tipi di Elastollan per estrusione.
Perno Filiera Tubo preformato
Fig. 26
Vista in sezione di filiera a testa piana
Fig. 25
21
Estrusione
Metodi speciali di trasformazione Estrusione di termoplastici schiumati per avere riduzioni di peso e per ottenere speciali proprietà.
I seguenti metodi speciali sono indicati per materiali Elastollan: Coestrusione Permette di realizzare la combinazione di proprietà di termoplastici diversi in un unica operazione.
Sono utilizzabili 2 metodi:
Per ovvie ragioni i materiali devono essere compatibili. La compatibilità può variare in caso di Elastollan a base etere o a base estere.
● Espansione chimica
della mescola aggiungendo agenti espandenti con estrusori convenzionali: è raggiungibile una densità della schiuma tra 0,4 e 1,0g/cm.
● Espansione fisica
della mescola attraverso l’iniezione di gas nell’estruso. La struttura della schiuma è controllata da un agente enucleante.
Difetti nell’estrusione Guida all’eliminazione dei difetti nell’estrusione Temperatura della massa/ cilindro
Pressione della massa
Numero giri vite/ portata
�
�
Pulsazione
�
Superficie rugosa
�
�
Superficie con striature
�
�
Bolle o risucchi sui pezzi
�
�
�
�
�
�
�
�
�
Lunghezza parte piana
Omogeneizzazione
Contenuto di umidità
�
�
�
�
�
�
�
Eccessivo bloccaggio
�
�
Materiale non fuso
�
�
Variazioni dimensionali
�
�
�
�
�
Insufficiente stabilità dimensionale
�
�
�
�
�
Rottura della massa
�
�
�
�
�
Materiale degradato
�
�
Aumentare per risolvere il problema
�
Diminuire per risolvere il problema
�
Aumentare o diminuire per risolvere il problema
�
Raffreddamento zona di alimentazione
Lubrificante
�
� �
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
Materiale contaminato
�
Linee di flusso/reticolo del supporto torpedo
Tab. 7
22
Temperatura della filiera
� �
�
�
� � �
�
�
Procedure di finitura
Saldatura I seguenti processi di saldatura sono consigliati per fissare tra di loro manufatti stampati o semilavorati in Elastollan: I particolari stampati sono collegati con saldature ad attrezzo caldo, ad ultrasuoni, ad attrito o ad alta frequenza. Semilavorati e profilati vengono lavorati con i seguenti processi: saldature ad attrezzo caldo o ad attrito; ma si può anche usare saldature a gas caldo.
Elementi decisivi nella determinazione della resistenza della saldatura sono: la temperatura inferiore a quella di fusione che permette di avere un Elastollan sufficientemente fluido e la pressione che genera il flusso della mescola e sigilla le due parti. Anche la pressione garantisce stabilità alla saldatura nel corso dell’operazione. Per ogni lavoro di saldatura, bisogna sorvegliare la buona aspirazione dei gas (vedere a pagina 8: Igiene e sicurezza).
Per i film, ottimi risultati sono ottenuti con saldature a contatto termico-attrezzocaldo, saldature ad impulso termico o saldature ad alta frequenza. Incollaggio Per facilitare l’incollaggio è consigliabile utilizzare tipi di Elastollan privi di lubrificanti. L’incollaggio di particolari finiti in Elastollan tra di loro, viene effettuato con collanti a base di poliuretano. Per l’incollaggio con metalli o altri materiali duri vengono utilizzati collanti sulla base di resine epossidiche.
I prodotti appropriati si trovano facilmente nella gamma delle colle industriale.
La stampigliatura e la verniciatura sono possibili sui tipi d’Elastollan non lubrificati.
Anche i sistemi appropriati per questo trattamento si trovano facilmente nell’industria.
Seguire le solite preparazioni prima dell’incollatura.
Trattamento superficiale
23
Lavorazione con asportazione di truciolo Parametri di lavorazione A causa della eccezionale resilienza e resistenza allo strappo dell’Elastollan, la lavorazione a macchina può presentare alcune difficoltà; questo dipende dalla durezza del materiale da lavorare.
Durante la lavorazione dell’Elastollan bisogna evitare la formazione di calore. Per questa ragione occorre provvedere al raffreddamento della zona lavorata con aria compressa o emulsione.
Tutti gli utensili che vengono utilizzati nella lavorazione dell’Elastollan devono essere accuratamente affilati.
La tabella qui di seguito (tab. 8) riporta i valori indicativi per la lavorazione a macchina dell’Elastollan:
Parametri per la lavorazione a macchina dell’Elastollan Tornitura
Fresatura
Foratura
Rettificatura
Angolo libero · [°] 6–15
~10
12–16
/
Angolo di lavorazione
15–25
10
/
Angolo di regolazione x [°] 45–60
/
/
/
Angolo di punta
/
80
/
Á fino a 25
‰ [°] /
Velocità di taglio
100–500
200–500
40–50
30–50 m/s
Velocità di avvanzamento
0,1–0,4 mm/U
20–200 mm/min.
0,01–0,04 mm/U
max. 2/3 larghezza mola a rotazione
2–8
/
0,1–3
/
/
/
Profondità di lavorazione a [mm] fino a 15 Raggio Utensili
r [mm] ~ 0,5 HSS, SS, HM
HSS, SS, HM
Foratura: Fioretto forato – punta elicoidale – punta a lama Rettificatura: Mola a struttura aperta e poco dura, di qualità molto porosa (granulometria 60–80) Tab. 8
Foratura Il foro si rivela generalmente più piccolo del diametro nominale della punta da trapano. La riduzione del diametro è del 4–5% per durezze fino a 80 Shore A. Di regola i fioretti forati eseguono fori con una buona precisione dimensionale.
24
Controllare durante la foratura che ci sia un buon raffreddamento e sollevare frequentemente la punta da trapano.
Lavorazione con asportazione di truciolo Tornitura Gli utensili usati per la tornitura devono avere una lama con un piccolo diametro, come per i metalli, questo per ridurre la forza di taglio e il riscaldamento. Fresatura La fresatura dell’Elastollan può essere effettuata utilizzando le normali fresatrici universali o fresatrici a taglio manuale. Se si utilizzano frese a denti riportati, occorre che i denti siano poco numerosi in modo da garantire una buona formazione del truciolo. Segatura La lama della sega deve avere una dentatura fine con una lunga portata. Rettificatura Tutti i tipi di Elastollan possono essere rettificati. La mola non deve essere troppo larga, in modo da evitare un surriscaldamento nella zona di rettificatura. Il raffreddamento è consigliato al fine di permettere una più alta velocità di rettifica. Punzonatura La forma della superficie punzonata dipende dalla durezza del materiale. La fig. 27 rappresenta il risultato di una punzonatura con un tipo di Elastollan morbido e uno duro. Risultato punzonatura Morbido
Duro
Fig. 27
25
Sistemi qualità
Linee guida per la garanzia della Qualità ● L’elemento essenziale della Gestione della Qualità è l’orientamento al cliente, allo sviluppo dei processi e ai collaboratori. ● Le richieste dei clienti vengono regolarmente raccolte e accettate allo scopo di migliorare la soddisfazione del cliente. ● Con i responsabili di ogni unità funzionale si concordano obiettivi di Qualità di cui si segue costantemente il processo di realizzazione. ● Gli obiettivi, i metodi e i risultati della Gestione della Qualità vengono costantemente comunicati per promuovere la consapevolezza e la cooperazione di tutti i collaboratori al processo di miglioramento continuo della Qualità. ● Grazie alla Garanzia della Qualità si attua il principio di prevenire gli errori, anziché di correggerli in seguito. ● Le disposizioni di carattere organizzativo e personale devono essere orientate in modo tale da assicurare il raggiungimento degli obiettivi di Qualità.
Sistemi di gestione / certificati La soddisfazione del cliente è la base per ottenere un successo commerciale duraturo. Pertanto ci poniamo l’obiettivo di soddisfare le aspettative attuali e future dei clienti rispetto ai nostri prodotti e servizi. Per poter raggiungere questo obiettivo in modo affidabile BASF Polyurethanes Europe ha introdotto già da alcuni anni un sistema di Gestione della Qualità che coinvolge tutti i reparti dell’azienda. Ogni processo aziendale viene regolarmente valutato sulla base di indicatori di prestazione e migliorato di conseguenza. L’obiettivo è il raggiungimento di un livello di efficienza ottimale e di un perfetto coordinamento di tutte le attività e operazioni. Ad ogni collaboratore viene richiesto di contribuire con le sue capacità ed idee ad assicurare e migliorare continuamente la Qualità sul posto di lavoro. Il nostro sistema integrato di Gestione della Qualità e dell’Ambiente è basato sugli standard delle seguenti norme: DIN EN ISO 9001 ISO/TS 16949 (con sviluppo prodotto) DIN EN ISO 14 001 (sistema di gestione ambientale)
26
Indice analitico
A
I
Additivi
5, 6
Agenti – antibloccanti – distaccanti – stabilizzanti UV
6 6 6
Alimentazione – estrusione zona di – iniezione zona di
16 9
Igiene e sicurezza
8
Saldatura
23
Igroscopico
4
Segatura
25
Incollaggio
23
Soffiaggio – di corpi cavi
21
Iniezione – pressione di – punto di – velocità di
11 11, 12 11
L
C Calibraggio
19, 20
Canale – caldo – di alimentazione
12 12
Carota – tipi di
12 13
Coestrusione
22
Colorazione
6
Compressione – estrusione rapporto di – estrusione zona di – iniezione rapporto di – iniezione zona di
16 16 9 9
Contropressione
11
Lavorazione – con asportazione di trucioli 24, 25
M Mantenimento – pressione di – tempo di
11 11
Massa – pressione della
18
Decomposizione
8
Omogeneizzazione – zona di
9
Pellicola
21
Pirometro
10
Essicatori
5
Essiccamento – parametri
11, 13
Estrusione 16, 17, 18, 19, 20, 21 – condizioni di 17, 18 – guida difetti 22 – metodi speciali di 22 – termoplastici schiumati 22
Stampo – materiali per lo – per soffiaggio corpi cavi – sfoghi d’aria nello – progettazione dello – temperatura dello Stoccaggio
12 21 13 12, 13 13 4, 7
Temperatura – cilindro iniezione – del fuso – di essiccamento – di estrusione – di ricottura – dello stampo – ugello
10 10 5 17 7 13 10 11 5 7
Procedure di finitura
23
Profilati
20
Tornitura
25
Punzonatura
25
Tubi
20
7
5
Estrazione
15 15 15 11 14 15 15 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15
Tempo – ciclo – di essiccamento – di ricottura
Post–trattamento E
Stampaggio – a sandwich – assistito da gas – a più componenti – condizioni di – di inserti – guida difetti – metodi speciali – per iniezione
T O
P
D
U
Q Qualità – sistemi di
26
Ugelli
9
Umidità – assorbimento – contenuto
4 5
R
Estrusore – requisiti del
16
Raffreddamento Rettificatura Ricottura
F Filiere
17, 18, 19, 20
Foglia
21
Foratura
24
Forno a circolazione aria Fresatura
S
5 25
19, 20 25 7
Rifiuti – trattamento dei
8
Rigenerato – utilizzo del
6
Ritiro
14
Rivestimenti
20
V Valvola di non ritorno
9
Vite estrusione – configurazione – profondità filetto – velocità rotazione
16 16 17
Vite iniezione – configurazione – profondità filetto – velocità rotazione
9 9 10
27
BASF Polyurethanes GmbH Grazie alla totale qualità produttiva, un servizio di assistenza rinomato per la sua efficienza e per il continuo sviluppo, Elastollan ha conquistato una posizione ben salda sul mercato in diversi settori applicativi. Con la nostra conoscenza e la nostra pluriennale esperienza vogliamo contribuire al vostro successo: con Elastollan, materiale di grande versatilità, e con le nostre soluzioni innovative su misura per le vostre esigenze. Per ulteriori informazioni sono a vostra disposizione su richiesta le seguenti brochure: Elastomero Termoplastico Poliuretanico: Elastollan Elastollan – Tabella del tipi Elastollan – Proprietà del materiale Elastollan – Proprietà elettriche Elastollan – Resistenza ad agenti chimici Queste brochure sono disponibili anche in altre lingue.
®= marchio depositato dall’ BASF Polyurethanes GmbH I dati contenuti nella presente pubblicazione si basano sulla conoscenza e esperienza atttuali della società. A causa della molteplicità di fattori che possono influenzare la lavorazione e l’applicazione del nostro prodotto, tali dati non esentano l’utilizzatore dall’eseguire controlli e verifiche propri. I dati non rappresentano neanche alcuna forma di garanzia di determinate caratteristiche, né la sua idoneità per uno scopo specifico. Qualsiasi descrizione, disegno, foto, dato, proporzioni, peso ecc. indicati nel presente documento possono essere soggetti a modifiche senza il previo avviso e non rappresentano la qualità contrattuale concordata del prodotto. È responsabilità di colui che riceve i nostri prodotti accertarsi che vengano rispettati i diritti di proprietà, nonché le leggi e le legislazioni esistenti. (01/17)
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