La termoformatura è uno dei metodi più antichi di lavorazione delle materie plastiche. I prodotti termoformati sono ovunque intorno a noi e costituiscono una parte importante degli oggetti della nostra vita quotidiana.
Il processo comporta il riscaldamento di un foglio di plastica ancora morbido e malleabile e la sua applicazione su uno stampo. L’operazione di sottovuoto fa aderire perfettamente il foglio allo stampo sottostante. La forma in plastica, raffreddata e indurita, viene poi staccata dallo stampo.

 

Natura dell’impiego e limitazioni

La termoformatura sottovuoto offre diversi vantaggi di lavorazione rispetto ad altri processi di formatura. L’impiego di basse pressioni permette infatti di utilizzare stampi realizzati in materiali economici e attuabili in tempi brevi.

Il processo utilizza basse pressioni quindi gli stampi possono essere prodotti con materiali economici ed in tempi ragionevolmente brevi. Diventa quindi conveniente la realizzazione di prototipi, di piccole produzioni di pezzi di grande formato ed anche produzioni di pezzi di media grandezza. Per una produzione continua e automatizzata vengono impiegate altre tipologie di macchine completamente automatiche e stampi più sofisticati (vasetti per yogurt…).

La termoformatura sottovuoto utilizza fogli di plastica estrusi e può essere necessario un processo secondario per tagliare la parte termoformata ed ottenere il pezzo finito.

Il processo di termoformatura sottovuoto

Serraggio

Il telaio di serraggio deve essere sufficientemente potente da garantire il perfetto bloccaggio del foglio di plastica durante il processo di formatura. Il telaio funziona per i materiali fino a 6 mm –su macchine a riscaldamento singolo- e fino a 10 mm -su macchine a riscaldamento doppio-. Quando il processo è automatizzato le parti mobili in funzione devono essere dotate di un carter di protezione che impedisca danni accidentali. È altresì necessario che sia sempre attivo  un dispositivo di sicurezza che garantisca la protezione dell’operatore.

Riscaldamento

Gli elementi di riscaldamento sono generalmente degli elementi infrarossi montati all’interno di un piatto riflettente in alluminio. Per ottenere risultati di termoformatura ottimali è essenziale che il foglio da termoformare venga riscaldato uniformemente su tutta la superficie e tutto il suo spessore; è quindi necessario disporre di zone riscaldanti controllate da regolatori di energia. I riscaldamenti in ceramica presentano alcuni svantaggi: la massa termica elevata rallenta il loro riscaldamento (circa 15 minuti) ed il loro adattamento alla temperatura stabilita.

Il sistema di riscaldamento al quarzo è una valida alternativa alla ceramica in quanto permette una risposta più rapida e precisa. I pirometri consentono un controllo accurato del riscaldamento rilevando la temperatura di fusione del foglio e interagendo con il controllo del processo operativo. Una precisa lettura della temperatura è disponibile anche attraverso un sistema di controllo computerizzato che lavora all’unisono con i pirometri. I riscaldamenti doppi (o gemelli) assicurano una penetrazione del calore uniforme e tempi di ciclo più rapidi, sono quindi consigliati soprattutto quando si esegue la formatura di materiali più spessi.

Il doppio riscaldamento al quarzo è consigliabile nella termoformatura di materiali ad alta temperatura o con temperatura di formatura critica. Grazie alla possibilità di controllo sulle zone di riscaldamento, le perdite di calore lungo i bordi -causate da correnti d’aria d’ambiente e dall’assorbimento di calore del metallo della macchina – possono essere completamente compensate. Risultati omogenei sono ottenibili dunque costantemente. Se gli elementi di riscaldamento sono al quarzo, i risparmi energetici possono essere considerevoli dal momento che è possibile regolare la percentuale del calore quando i carri di riscaldamento si trovano in posizione arretrata durante il processo di formatura.

Livello del foglio (livello-automatico)
Non disponibile su tutte le macchine.

Durante la fase di riscaldamento tra il piano del riscaldamento inferiore e il foglio di plastica viene attivato un dispositivo fotoelettrico. Se il foglio di plastica si incurva e cola oltre la soglia di sicurezza, una piccola quantità di aria viene iniettata nella camera inferiore, sotto il foglio, sollevandolo ed impedendone il cedimento.

Pre-stiramento (pallone) Non disponibile su tutte le macchine.

Dopo aver raggiunto la temperatura di formatura, o stato “plastico”, il foglio di plastica può essere pre-stirato in modo tale da raggiungere uno spessore uniforme sulle pareti durante il processo di termoformatura. Grazie al sistema di controllo dell’altezza del pallone si possono ottenere  risultati costanti. La pompa del sottovuoto, la pressione dell’aria ed altri strumenti opzionali, quali un controstampo, vengono utilizzati in un secondo momento nelle operazioni di stampaggio della plastica scaldata e stirata.

Controstampo – Disponibile solo nelle serie HD e TF.

La termoformatura sottovuoto con controstampo (stampaggio) viene utilizzata quando il vuoto di formatura non è in grado di ripartire uniformemente il foglio termoplastico in tutti i settori dello stampo. Per facilitare una distribuzione uniforme del foglio si ricorre ad un dispositivo chiamato ‘cilindro’ che  spinge il foglio nello stampo prima dell’avvio del processo di sottovuoto. Ciò consente ad una quantità superiore di materiale termoplastico di raggiungere sia il fondo dello stampo che gli angoli, limitando l’assottigliamento della plastica.

Vuoto

Il materiale opportunamente riscaldato viene sottoposto al processo di sottovuoto che consente la formatura. Grazie ad una pompa è possibile estrarre l’aria intrappolata tra il foglio e lo stampo. La pompa del vuoto deve essere in grado di mantenere una pressione differenziale di circa 27″mercurio. Nelle macchine più grandi si utilizza un serbatoio vuoto in combinazione con una pompa di vuoto ad alto volume. Ciò consente un vuoto istantaneo a doppio stadio che garantisce una rapida formatura del foglio riscaldato (prima che il calore scenda al di sotto della temperatura di formatura ideale).

Raffreddamento e rilascio – Non disponibile su tutte le macchine.

Prima di essere rilasciata, la plastica formata deve essere lasciata raffreddare. Se rilasciata troppo presto la formatura presenterà delle deformazioni. Per accelerare il raffreddamento, si possono installare sulla macchina dei ventilatori da attivare a termoformatura avvenuta. È anche disponibile l’opzione acqua nebulizzata (o nebbia spray) grazie alla quale, attraverso degli ugelli applicati ai ventilatori, viene spruzzata sul foglio una sottile nebbia d’acqua refrigerata. Questa operazione, in combinazione con i ventilatori, può accelerare il ciclo di raffreddamento fino al 30% e favorire il controllo del ritiro delle parti termoformate. Per regolare la temperatura all’interno dello stampo sono altresì disponibili alcune unità di controllo che garantisco tempi di raffreddamento precisi e costanti soprattutto con polimeri cristallini come PP, HDPE e PET.

Rifilatura e finitura.

La parte termoformata raffreddata viene tolta dalla macchina ed il materiale in eccesso eliminato. A formatura avvenuta si possono effettuare fori, scanalature, tagli ed anche  operazioni di decorazione, stampa,  rinforzo e assemblaggio.

Esistono diversi metodi di rifilatura. Il tipo di apparecchiatura ideale dipende in gran parte dal tipo di taglio, dalle dimensioni della parte, dallo spessore del materiale e dalla quantità di produzione richiesta. Le parti a calibro sottile vengono generalmente rifilate su una pressa rifilatrice meccanica o pressa a rulli.


Applicazioni tipiche del processo di termoformatura

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