Stampaggio a iniezione e ciclo di raffreddamento: come risolvere le problematiche più comuni?

Nel processo di stampaggio a iniezione, il ciclo di raffreddamento costituisce fino all'80% del tempo di produzione. Problemi come l'incrostazione di calcare, la ruggine o la formazione di slime nel circuito di raffreddamento di uno stampo non fanno altro che allungare i tempi di raffreddamento, fino a tre volte rispetto al cooling time ottimale. In pratica, questo causa una perdita del 66% di produttività.

Questi dati evidenziano come sia importante adottare una corretta prevenzione nel circuito idraulico dello stampo. Una criticità che impatta significativamente sul ciclo di produzione, quale la qualità dell'acqua usata nell'impianto e/o il suo corretto trattamento chimico, può essere risolta attraverso accorgimenti essenziali come l’uso di filtri specifici per raccogliere fanghi abbinati a un defangatore magnetico. 

Sono tutte misure che permettono un corretto funzionamento dello stampo, riducendo tempi e costi di manutenzione. Non solo: un circuito di raffreddamento integro garantisce un ciclo di produzione più rapido e minori scarti di produzione. Inoltre, il termoregolatore spesso associato risulta più efficiente e meno soggetto a rotture.

Ciclo di raffreddamento: le problematiche più comuni
Nel processo di stampaggio a iniezione, il materiale plastico viene fuso e iniettato all'interno di uno stampo chiuso la cui cavità dà forma al componente e che si apre quando il manufatto, raffreddandosi, si solidifica. Il sistema di raffreddamento dello stampo deve essere progettato con grande attenzione, per consentire una corretta circolazione dell'acqua al suo interno e permettere un raffreddamento uniforme del pezzo stampato.

“Un sistema efficiente non solo assicura una produzione costante e la riduzione degli scarti, ma contribuisce anche a una migliore qualità dei prodotti in termini di lucentezza superficiale, cristallinità omogenea del materiale plastico e riduzione delle tensioni interne che porterebbero alla deformazione del componente stampato”, spiega Roberto De Col, Product Manager di Piovan, leader mondiale nello sviluppo e nella produzione di sistemi di automazione per lo stoccaggio, il trasporto e il trattamento di polimeri e polveri plastiche e alimentari.

Tuttavia, questo processo può essere compromesso da diverse problematiche, come calcare, ruggine e slime, che influenzano negativamente la conducibilità termica tra stampo e polimero. “Il calcare è il risultato della reazione tra i carbonati disciolti nell'acqua e gli ioni di calcio, ed è causato dalla durezza e l'alcalinità dell'acqua utilizzata nel circuito. Inoltre, la presenza di sostanze sospese nel liquido di raffreddamento può favorirne la formazione. L'ossidazione dell'acciaio, dovuta all'ossigeno disciolto naturalmente nell'acqua e ai sali presenti, favorisce invece la formazione di diverse tipologie di ruggine, compresa la magnetite. Calcare, particelle sospese e ruggine contribuiscono alla formazione di incrostazioni”.

Lo slime invece è costituito da sostanze organiche (batteri, alghe, funghi) che si sviluppano soprattutto a basse temperature, intorno ai 30-40 gradi centigradi. Il loro accumulo forma una fanghiglia che ostruisce il circuito di raffreddamento.

"Un solo millimetro di deposito di fanghi e incrostazione nel circuito di raffreddamento riduce significativamente la conducibilità termica dello stampo. Faccio un esempio: dove sono necessari 10 secondi di cooling time in condizioni normali, con un deposito di 2 millimetri ne occorrono 28”, spiega ancora Roberto De Col.

La soluzione: termoregolatore e defangatore magnetico
Abbiamo visto come una problematica all'apparenza banale diventi un problema estremamente impattante per chi fa stampaggio. Come risolverlo? Il primo consiglio, ovviamente, è utilizzare acqua opportunamente trattata. Ma questo accorgimento, da solo, non basta. “Quando progettiamo un sistema di stampaggio a iniezione, dobbiamo affidarci a un buon termoregolatore. Occorre una macchina affidabile, precisa e robusta la cui funzione è controllare la temperatura dell'acqua garantendo efficienza nello scambio termico”. Piovan, già leader di mercato nella produzione di queste macchine, ha ampliato ed evoluto l'offerta con la linea Easytherm, una serie di macchine particolarmente compatte ed estremamente affidabili con una vasta gamma di opzioni e pompe che permettono al cliente di trovare la soluzione più idonea per termoregolare il proprio stampo.

“Al termoregolatore è fondamentale abbinare un defangatore magnetico, che riduce la presenza di particelle metalliche o ferro-magnetiche bloccandole nel suo filtro”. Si tratta di un cilindro in acciaio inossidabile a forma di T, con all'interno un filtro a rete (generalmente 50 micron, ma è possibile equipaggiare il defangatore con filtri a maglie più fini o più larghe, secondo esigenza) e un magnete in neodimio – tipologia più potente sul mercato. Il defangatore viene montato al ritorno dello stampo, prima del termoregolatore, intercettando così tutte le sostanze ferromagnetiche prima che esse arrivino a quest’ultimo. “Ciò permette, da una parte, di mantenere pulito il circuito dell'acqua, dall'altra, di preservare il termoregolatore” aggiunge Roberto De Col.

Semplice da installare, anche in situazioni di spazi limitati, facile da pulire per una manutenzione rapidissima, ha tra i suoi vantaggi anche la totale retrofittabilità. Può essere infatti inserito nel sistema insieme al termoregolatore, o in un secondo momento. Con notevoli benefici. “Ricordo il caso di un cliente con diversi termoregolatori installati ma grossi problemi di incrostazione all'interno dello stampo. Al sopralluogo, il nostro service ha subito intuito il problema proponendo al cliente di installare un defangatore di prova. In 24 ore ha ripulito il circuito, catturando una massa di magnetite importante, che di fatto limitava fortemente l’efficienza del termoregolatore. Il cliente ha deciso così di abbinare a ogni termoregolatore un defangatore”.

Il defangatore magnetico come si evince è uno strumento passivo, che non consuma energia, dal grande effetto in un sistema di stampaggio a iniezione. Tutto a vantaggio della resa, qualità in produzione e della durata degli altri componenti.

Per qualsiasi informazione: https://www.piovan.com/it/contatti/

Note per la Stampa
Il Gruppo Piovan è il principale operatore a livello mondiale nello sviluppo e nella produzione di sistemi di automazione dei processi produttivi per lo stoccaggio, trasporto e trattamento di polimeri, bioresine, plastica riciclata, liquidi alimentari, polveri alimentari e non. Negli ultimi anni il Gruppo è particolarmente attivo anche nello sviluppo e nella produzione di sistemi di automazione dei processi produttivi legati alle bio economie ed economie circolari per il riciclo e riutilizzo della plastica e per la produzione di plastiche compostabili in maniera naturale nell’ambiente, cogliendo le opportunità di cross selling.

Da ottobre 2018, Piovan S.p.A. è quotata presso Borsa Italiana nel segmento STAR. Con 90 anni di esperienza, più di 2.000 dipendenti in 14 stabilimenti produttivi e 40+ filiali/uffici di assistenza e vendita distribuiti nel mondo, il Gruppo è vicino ai propri clienti su base globale, anche attraverso l’innovazione continua delle soluzioni sviluppate ed il costante supporto che, partendo dalla fase progettuale degli impianti, si estende fino all’installazione ed all’avvio nonché alla fase di esercizio degli stessi. I ricavi LTM al settembre 2023 hanno raggiunto i 567 mln di euro.