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DOMANDA [ 06/05/2008 ]
 

Perché nello stampaggio a iniezione di alcuni materiali plastici è richiesto il riscaldamento dello stampo a una determinata temperatura?

 
  RISPOSTA [ 09/05/2008]
   
 

In effetti per alcuni polimeri termoplastici la temperatura dello stampo più o meno elevata, in ogni caso comunque maggiore di quella ambiente, è determinante nel far sì che la trasformazione del materiale avvenga correttamente.
Per esempio, tra i materiali per i quali viene segnalata la necessità di riscaldare lo stampo ricordiamo PA 6 e PA 66 (circa 70°C) tra i tecnopolimeri più comuni e, tra i polimeri a elevate prestazioni termo-meccaniche, il PPS (polifenilensolfuro - circa 150°C).
Le temperature dello stampo relative a questi polimeri non sono casuali ma corrispondono indicativamente alla temperatura di transizione vetrosa della corrispettiva fase amorfa.
Ricordiamo al riguardo che polimeri come quelli citati hanno una struttura semicristallina ovvero le macromolecole che li compongono sono disposte parzialmente in maniera ordinata (allineandosi parallelamente tra di loro), formando in questo caso la cosiddetta fase cristallina, mentre la restante porzione di macromolecole, disposte invece in maniera casuale e disordinata, costituisce quella che viene definita fase amorfa.
I polimeri definiti completamente amorfi, come PC o PS, sono quelli nei quali non esiste nemmeno una piccola percentuale di fase ordinata, e quindi cristallina, ma dove tutte le macromolecole hanno disposizione disordinata.
Ognuna delle due fasi, cristallina e amorfa, coesistenti all’interno di un polimero semicristallino, ha
una sua specifica temperatura oltre la quale le macromolecole presenti in quella fase, aumentando notevolmente la loro mobilità, tendono a plastificare passando allo stato fluido.
La temperatura che corrisponde a questo passaggio di stato per la fase cristallina viene definita di
fusione ed è quella alla quale anche visivamente si riscontra il rammollimento e la fluidificazione del polimero.
Invece per quanto riguarda la fase amorfa tale temperatura, sempre inferiore rispetto a quella di fusione della corrispondente fase cristallina, è definita di transizione vetrosa ed è quella sotto la quale tutte le macromolecole, anche quelle relative alla fase amorfa, perdono qualsiasi possibilità di movimento, “congelando” di conseguenza la loro posizione all’interno della struttura
polimerica.

* * *

In sostanza dunque mantenere lo stampo a una temperatura all’incirca uguale a quella di transizione vetrosa comporta che le macromolecole del polimero mantengano nel corso del raffreddamento dello stesso una seppur modesta mobilità, sufficiente comunque a permettergli un corretto posizionamento e dunque il ripristino delle fasi cristalline presenti originalmente nel granulo.
Se invece le macromolecole del polimero fuso iniettato nello stampo incontrassero la superficie di quest’ultimo non adeguatamente riscaldata, non avrebbero il tempo di posizionarsi correttamente in quelle fasi ordinate previste ma solidificherebbero istantaneamente, rimanendo nella disposizione casuale in cui si trovavano al momento del riempimento dello stampo.
Quindi il motivo per cui viene segnalata la necessità di riscaldare lo stampo è funzionale a un corretto processo di cristallizzazione di un polimero in fase di raffreddamento, importante per il mantenimento sia delle proprietà meccaniche tipiche del materiale in questione (rigidità, carico di
rottura) sia delle dimensioni del particolare stampato.
Infatti se nel corso dello stampaggio di un particolare il materiale utilizzato, a causa di un raffreddamento troppo veloce, non riesce a ricostituire la percentuale di fase cristallina inizialmente presente nel granulo, si corre il rischio di avere come effetto il processo di
post-cristallizzazione. Quest’ultimo corrisponde a un parziale recupero, per quanto in tempi molto più lunghi rispetto a quelli del ciclo di trasformazione, di quella parte di fase cristallina che si è persa al momento della stampaggio e a un conseguente post-ritiro ovvero un ritiro ulteriore del materiale rispetto a quello verificatosi al momento dell’estrazione del particolare dallo stampo. Risulta evidente che questa variazione dimensionale deve essere il più possibile evitata soprattutto quando si stampano particolari tecnici di precisione, per i quali una tale eventualità potrebbe facilmente comportare una non più corretta funzionalità.

   
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