Industrial processes

Il processo viene tipicamente eseguito su macchine rotative per la formatura a caldo, nelle quali i tubi di vetro vengono tenuti in posizione verticale da pinze di serraggio distribuite lungo una tavola rotante e fatti avanzare a passi successivi davanti a una serie di bruciatori a gas e stazioni di formatura. In ciascuna stazione, il vetro, rammollito localmente dalla fiamma, viene sagomato mediante rulli o utensili di formatura, mentre il tubo continua a ruotare sul proprio asse, garantendo una geometria uniforme e simmetrica.

Una volta formato il collo a un'estremità del tubo, il semilavorato viene trasferito a una stazione successiva (talvolta una macchina separata, detta "bottoming machine") dove il tubo viene riscaldato, stirato e separato per formare il fondo della fiala, piatto o arrotondato, e contemporaneamente viene predisposto un nuovo fondo chiuso sul tubo residuo per la fiala successiva.

Le fiale finite vengono quindi generalmente ispezionate, spesso mediante sistemi di visione senza contatto, per verificarne la geometria del collo e la precisione dimensionale, prima di essere avviate alle successive operazioni di lavaggio, sterilizzazione o confezionamento.

Injection Blow Moulding è un processo di lavorazione di materie plastiche in cui una preforma cava è stampata a iniezione con il collo già finito. Viene poi riscaldata e traferita all’interno della cavità di uno stampo in cui viene espansa con aria compressa fino a farle assumere la sagoma della cavità.

Processo di prodiuzione che consiste nell’iniezione ad alta pressione di un polimero fuso allì’interno di uno stampo dove raffredda e solidifica nella forma desiderata del componente. Solitamente utilizzato per la produzione in larghi volumi di prodotti in plastica con precisioni e ripetibilità elevate.

Il polimero, tipicamente fornito sotto forma di granuli o pellet, viene prima fuso e omogeneizzato in un cilindro riscaldato da una vite rotante, che genera anche la pressione necessaria a iniettare il fuso nella cavità dello stampo chiuso. Una volta riempita la cavità, viene mantenuta una pressione di mantenimento per un breve periodo, per compensare il ritiro del materiale durante il raffreddamento; lo stampo si apre quindi e il pezzo viene espulso, pronto per l'inizio di un nuovo ciclo.

Poiché ogni ciclo è relativamente breve e altamente ripetibile, lo stampaggio a iniezione è particolarmente adatto alla produzione ad alto volume di pezzi con geometrie complesse, tolleranze strette ed elementi come filettature, cerniere o sottosquadri.

Poiché la preforma viene stirata biassialmente, assialmente dall'asta di stiro e radialmente dall'aria di soffiaggio, le catene polimeriche si orientano in entrambe le direzioni, migliorando la resistenza meccanica, la trasparenza e le proprietà barriera del materiale rispetto a un pezzo non stirato.

L'ISBM può essere realizzato come processo a stadio singolo, in cui iniezione della preforma, condizionamento, stiro e soffiaggio avvengono sulla stessa macchina, oppure come processo a due stadi, in cui le preforme vengono stampate a iniezione separatamente, stoccate e successivamente riscaldate e soffiate su una macchina dedicata di stiro-soffiaggio.

Il PET è il materiale più utilizzato per questo processo, grazie al suo favorevole comportamento allo stiro e al significativo miglioramento di resistenza e trasparenza ottenuto tramite l'orientamento biassiale, rendendo l'ISBM la tecnologia standard per la produzione di bottiglie per bevande gassate, acqua e altri liquidi confezionati.

Lo stampaggio è un processo di deformazione discreta in cui un substrato sottile metallico, o a base di fibre, viene modellato in una geometria tridimensionale definita mediante una forza di compressione applicata tra un punzone e una matrice in un sistema a pressione. Il processo induce una deformazione plastica o viscoelastica controllata, a seconda della classe di materiale, e si basa sulle proprietà meccaniche, sul comportamento di attrito e sulla progettazione degli utensili per ottenere precisione dimensionale e prestazioni funzionali.

Nel caso di substrati metallici, come l'alluminio, la formatura viene eseguita a temperatura ambiente e può prevedere l'uso di un premilamiera per controllare il flusso del materiale e prevenire la formazione di grinze, con la profondità e la complessità della forma limitate dalla duttilità del materiale prima che si verifichi la rottura. Con substrati a base fibrosa, come la polpa stampata o il cartoncino, lo stampaggio è generalmente abbinato a calore e, in alcuni casi, a un controllo dell'umidità, in modo che le fibre possano essere riorganizzate e consolidate nella forma target senza rotture o sfaldature.

La tecnica è ampiamente utilizzata nel packaging per produrre formati rigidi e autoportanti come vassoi, coppette, coperchi e componenti tipo blister, dove uno spessore di parete costante, una buona definizione dei bordi e la resistenza allo stivaggio rappresentano requisiti di qualità fondamentali.

Lo stampaggio con schiuma di polpa di cellulosa è un metodo di stampaggio che prevede il riempimento dello stampo con una miscela di materiale contenente ingredienti schiumogeni, quindi il riscaldamento per creare minuscole bolle all’interno del prodotto stampato.

La schiuma viene tipicamente generata disperdendo fibre di cellulosa in una schiuma acquosa contenente un tensioattivo o agente schiumogeno, che stabilizza le bolle d'aria all'interno della sospensione fibrosa prima che questa venga distribuita nella cavità dello stampo. Una volta conferita la forma, l'acqua viene progressivamente rimossa dalla struttura schiumosa umida tramite essiccazione (e, in alcuni processi, calore e pressione), consolidando le fibre attorno alle celle d'aria e ottenendo un pezzo rigido, a bassa densità, con una struttura cellulare fine e uniforme.

Poiché si basa su fibra di cellulosa, il pulp foam moulding rappresenta un'alternativa rinnovabile, biodegradabile e generalmente riciclabile o compostabile per applicazioni di imballaggio protettivo e di ammortizzazione.

L’iniezione di pasta di cellulosa è un metodo in cui la materia prima viene iniettata e riempita in uno stampo sigillato per essere modellata. La materia prima per lo stampaggio a iniezione è costituita da pasta di cellulosa e amido disciolti in acqua, mescolati accuratamente fino a ottenere una sostanza pastosa e poi preparati sotto forma di piccoli granuli delle dimensioni di un chicco di riso. Questi granuli vengono riscaldati all’interno dell’ugello di iniezione, trasformandosi in uno stato fuso e viscoso. Questo materiale fuso viene quindi iniettato a riempire lo stampo, e viene applicato un ulteriore riscaldamento per far evaporare l’umidità contenuta nel materiale. 

A differenza dello stampaggio a iniezione di materie plastiche convenzionale, il processo richiede che lo stampo venga aperto leggermente e periodicamente durante il ciclo, consentendo al vapore di fuoriuscire e all'umidità residua nel materiale di evaporare prima che il pezzo si consolidi completamente. Poiché il processo segue gli stessi principi dello stampaggio a iniezione di materie plastiche, consente di realizzare geometrie complesse, pareti sottili, sottosquadri ed elementi come nervature, rilievi e flange, difficili da ottenere con i tradizionali metodi di formatura della pasta di cellulosa o della carta. Dopo lo stampaggio e l'essiccazione, il pezzo finito viene generalmente rifilato per rimuovere il materiale in eccesso e le bave.

La saldatura a Radio Frequenza (RF), nota anche come saldatura ad alta frequenza (HF) o saldatura dielettrica, è un metodo per unire fogli sottili di materiale termoplastico polare. Utilizza energia elettromagnetica ad alta frequenza (da 13 a 100 MHz, tipicamente 27,12 MHz) per fondere i materiali. Il campo elettrico provoca l’oscillazione delle molecole polari presenti in alcuni termoplastici e l’energia generata causa l'aumento della temperatura che porta alla fusione dei materiali. Applicando una pressione, si ottiene un giunto solido.

Poiché il calore viene generato internamente al materiale tramite attrito molecolare, solo i polimeri polari come PVC, poliuretano e alcuni copolimeri, rispondono efficacemente al processo, mentre materiali non polari come polietilene o polipropilene non possono essere saldati a radiofrequenza.

L'energia viene erogata tramite un elettrodo metallico sagomato (o fustella), che definisce anche la geometria della saldatura e, se necessario, trancia contestualmente il materiale in eccesso, rendendo la tecnica adatta alla realizzazione di sigillature precise, decorative o dal disegno complesso. La pressione viene mantenuta sull'elettrodo per un breve periodo dopo lo spegnimento dell'energia RF, consentendo al materiale fuso di raffreddarsi e solidificarsi sotto carico, un passaggio essenziale per una saldatura solida, uniforme e spesso a tenuta d'aria o di liquidi, come nel caso di applicazioni quali blister, prodotti gonfiabili e sacche medicali o industriali.

L'aggraffatura (seaming) è il processo di creazione di una "doppia cucitura" ermetica, ottenuta interbloccando meccanicamente la flangia del corpo del contenitore con il bordo arricciato del coperchio (fondello), mediante rulli di aggraffatura e un mandrino. Questo garantisce che il contenitore sia a tenuta d'aria e sicuro per il confezionamento di alimenti, bevande o aerosol. 

La doppia cucitura viene realizzata in due operazioni sequenziali, entrambe eseguite tenendo il contenitore saldamente premuto contro il mandrino di aggraffatura:

Prima dell'aggraffatura viene generalmente applicato un composto sigillante sul bordo arricciato del coperchio, che riempie eventuali spazi residui tra gli strati interbloccati, assicurando che la cucitura sia a tenuta anche in presenza di pressione interna e per l'intera durata di conservazione del prodotto.

Nella formatura sottovuoto, l'aria viene aspirata dallo spazio tra il foglio rammollito e la superficie dello stampo, in modo che sia la sola pressione atmosferica a spingere il foglio nella cavità dello stampo; nella formatura a pressione, invece, viene applicata anche aria compressa dal lato opposto, spingendo il foglio contro lo stampo con maggiore forza e consentendo di ottenere dettagli superficiali più fini e profili più definiti.

Il foglio plastico può essere lavorato sia a partire da sbozzati pretagliati (termoformatura a foglio, sheet-fed), tipicamente impiegata per materiali di spessore maggiore e pezzi di grandi dimensioni, sia alimentato in continuo da bobina (termoformatura in linea da bobina, roll-fed), soluzione comune per materiali di spessore ridotto nella produzione di imballaggi ad alto volume.

Una volta formati e raffreddati, i pezzi vengono rifilati dal foglio circostante mediante una stazione di taglio dedicata o integrata in linea, con lo scarto di rifilatura spesso rimacinato e reintrodotto nel processo di estrusione per ridurre gli sprechi di materiale.

La saldatura negli imballaggi metallici è il processo di giunzione basato sulla fusione utilizzato per creare giunti continui e a tenuta stagna nei contenitori metallici, fondendo e solidificando il metallo nel punto di giunzione, garantendo l'integrità strutturale e il contenimento del prodotto. Nel confezionamento metallico questo processo è tipicamente impiegato per realizzare la cucitura longitudinale del corpo dei barattoli, mediante tecnologie quali la saldatura a resistenza elettrica o la saldatura laser, che generano localmente il calore necessario a fondere i lembi di lamiera sovrapposti senza l'aggiunta di materiale d'apporto.

La saldatura delle materie plastiche è un processo di giunzione basato sulla fusione in cui due parti termoplastiche vengono fuse localmente all'interfaccia e pressate insieme in modo che le catene polimeriche si diffondano reciprocamente, formando un giunto strutturale omogeneo dopo il raffreddamento. A differenza della sigillatura di film sottili, la saldatura strutturale delle materie plastiche interessa tipicamente componenti rigidi o semi-rigidi di spessore maggiore, come corpi di contenitori, cerniere o componenti tecnici, e viene realizzata con tecnologie quali la saldatura a ultrasuoni, a vibrazione o laser, scelte in funzione della geometria del giunto e delle proprietà meccaniche richieste.