Lavorazioni della plastica: la termoformatura

Immagino che tutti nella vita, prima o poi, abbiano fatto un picnic o una festa di compleanno dove non potevano assolutamente mancare bicchieri e piatti di plastica monouso. Ma nessuno si è posto la domanda di come vengono costruiti questi oggetti di uso quotidiano? Come vengono impressi sui piatti le varie scritte sul fondo?

In questo articolo parleremo proprio di questo, ovvero la tecnica con cui vengono prodotti non solo piatti e bicchieri di plastica, ma anche tanti altri oggetti comuni, come ad esempio le cabine doccia e altri ancora.
Parliamo quindi della termoformatura dei polimeri.

Cos’è la termoformatura

La termoformatura, al contrario di altre tecniche come lo stampaggio ad iniezione, non parte da granuli di polimeri da portare a fusione, ma parte da una lastra di plastica pronta all’uso, per cui potremmo parlare di semilavorato, cioè la trasformazione di un prodotto.
La lavorazione in questo caso consiste in trasformare una lastra, quindi un corpo bidimensionale, in un oggetto tridimensionale, come appunto un bicchiere di plastica.

I limiti di questo metodo risiedono principalmente nella larghezza massima della lastra che può essere all’incirca di 2 metri, limite imposto dai macchinari di estrusione, mentre in lunghezza si può spaziare quasi senza limite.

Il processo di termoformatura

Innanzi tutto il processo di termoformatura si differenzia da altre tecniche per pressioni e temperature di esercizio molto più basse, ed i materiali che solitamente vengono lavorati sono policarbonato (PC), Acrilonitrile-Butadiene-Stirene (ABS, usato per i mattoncini lego), il polistirene (HIPS, usato per i vasetti dello yogurt).

Il semilavorato che solitamente viene impiegato nella termoformatura può anche avere spessori diversi ed essere quindi sotto forma di:

  • Pellicola: spessori max di 0.2 mm
  • Foglia: spessori max di 2 mm
  • Lastra: spessori superiori di 2 mm

ma come vengono formati gli oggetti?
La termoformatura trasforma le lastre in pezzi tridimensionali come il vasetto per lo yogurt per mezzo di uno stampo per materie plastiche  progettato e costruito appositamente. Questi stampi permettono così una produzione su larga scala riuscendo a produrre migliaia di pezzi al giorno.

Il processo completo potremmo sintetizzarlo secondo questa sequenza:

  • La lastra viene posizionata sullo stampo
  • La lastra (o pellicola/foglia) viene riscaldata
  • Tramite operazione di sottovuoto la lastra aderisce allo stampo
  • Il pezzo viene raffreddato e poi estratto dallo stampo
  • L’oggetto prodotto viene rifinito

Una volta posizionata la lastra sopra allo stampo bisogna passare alla fase di riscaldamento della stessa, e questo può avvenire attraverso delle resistenze elettriche o dei raggi infrarossi, ed una volta che il polimero ha raggiunto la temperatura adatta per essere lavorato (la temperatura varia da polimero a polimero), la lastra viene fatta aderire allo stampo.

Per questo passaggio si sfrutta la tecnica del sottovuoto, in quanto lo stampo è previsto di piccoli fori dai quali l’aria viene aspirata, andando a creare così n effetto sottovuoto tra lastra e stampo. Negli stampi più difficoltosi o particolareggiati si cerca di aiutare la lastra ad aderire allo stampo anche con una pressione dall’alto tramite dei punzoni.

Una volta che la lastra ha preso la forma desiderata viene fatta raffreddare ed ecco che il nostro vasetto di yogurt ha ora la forma prestabilita, può quindi essere rimosso per andare nel reparto di finitura, dove subirà le ultime lavorazioni, come sbavatura, laccatura, verniciatura ed altre ancora.

Nella produzione tramite lastre esiste ovviamente uno scarto, come quando facciamo i biscotti a casa con gli stampini. Immagino che non buttiate i ritagli di pasta, ma li riunite per andare a formare un altro “foglio” di pasta e poi altri biscotti.
Con la termoformatura è esattamente la stessa cosa, in quanto i ritagli di polimero rimasti vengono riciclati e ritrasformati, per andare a formare altre lastre.

Conclusione

La termoformatura è una delle tecniche forse più semplici per la produzione di oggetti in plastica, ma anche per l’uso di questa tecnica è necessario prima fare alcune valutazioni, come ad esempio la complessità dell’oggetto da stampare, le dimensioni che deve avere, quanti pezzi all’anno bisogna produrre.
Per ogni tipo di lavorazione bisogna quindi tenere conto sia dei vantaggi che degli svantaggi.

I vantaggi principali della termoformatura sono :

La grandezza delle lastre
Range di spessori lavorabili
Bassi costi
adatto a piccole serie
Adatto alla lavorazione di più polimeri

Gli svantaggi della termoformatura:

  • Pezzo sempre da rifinire
  • Non adatto a grandissime serie
  • Non adatto ad oggetti con tolleranze strette
  • Temperature non omogenee
  • Scarti (ritagli) da dover ri-mettere in lavorazione