Nello stampaggio dei materiali polimerici il numero letto sul quadro della pressa non è il dato che decide la qualità del pezzo. Le zone del cilindro, il collettore a canali caldi e i circuiti di termoregolazione dello stampo lavorano con set point impostati dal tecnologo, ma ciò che il polimero sperimenta davvero è il risultato di quel set point sommato al calore generato dal taglio nella vite, alle perdite verso l’esterno e allo scambio termico con l’acciaio dello stampo. Fra valore impostato e valore reale c’è sempre uno scarto, e quello scarto cambia con il lotto di materiale, con la stagione e con l’usura della resistenza.
Per questo il presidio delle temperature di stampaggio nel controllo qualità non consiste nel trascrivere i set point della ricetta, ma nel verificarli con misure indipendenti: temperatura del fuso rilevata sullo spurgo, uniformità delle due semiimpronte, gradiente fra ingresso e uscita del circuito di raffreddamento, temperatura del pezzo appena estratto.
Il materiale, inoltre, non sta fermo mentre lo si misura: raffredda, ritira, cristallizza. Un criterio di accettazione ha senso soltanto se dichiara in quale punto, con quale strumento e a quanti secondi dall’estrazione è stato rilevato il valore. Le sezioni che seguono ricostruiscono questo percorso dal reparto alla documentazione di filiera.
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Perché il profilo termico è critico nello stampaggio dei polimeri
Un polimero è un materiale la cui struttura dipende dalla storia termica che ha attraversato. La stessa formulazione, lavorata con un fuso più caldo o raffreddata più in fretta, restituisce pezzi con ritiro diverso, tensioni interne diverse e proprietà meccaniche diverse. Sbagliare il profilo non produce quasi mai un pezzo palesemente scartabile: produce pezzi che passano il controllo dimensionale all’uscita e si deformano in magazzino, oppure che cedono in servizio perché il materiale ha subito degrado termico. La norma ISO 294 codifica proprio questo principio quando prescrive condizioni di stampaggio dichiarate per i provini destinati alle prove, e la ISO 11403 esiste perché senza condizioni di processo note i dati sui polimeri non sono confrontabili fra loro. In reparto la conseguenza è diretta: la ricetta va verificata, non soltanto archiviata.
Dove nasce l’esigenza lungo il ciclo del pezzo stampato
L’esigenza compare già in fase di messa a punto dell’attrezzatura, quando si cerca la finestra di lavoro fra il limite inferiore, sotto il quale il riempimento è incompleto, e il limite superiore, oltre il quale il materiale degrada. Ricompare a ogni riavvio dopo una fermata, perché il materiale rimasto in cilindro ha una storia termica diversa da quello che arriva dalla tramoggia. Ritorna al cambio di lotto della materia prima, quando l’indice di fluidità misurato secondo la ISO 1133 si sposta e la stessa temperatura non produce più la stessa viscosità effettiva. Si presenta infine alla manutenzione dello stampo, dove il calcare nei circuiti o una resistenza parzialmente interrotta modificano l’uniformità senza che nulla cambi sul pannello di comando.
Temperature di stampaggio e controllo qualità: che cosa si verifica
Si verificano quattro grandezze distinte. La prima è la temperatura reale del fuso, rilevata con una sonda a immersione rapida sullo spurgo appena estruso: è l’unico modo per conoscere lo scarto rispetto al set point del regolatore, che legge la parete del cilindro e non il materiale. La seconda è la temperatura di ciascuna zona, confrontata con la lettura di uno strumento esterno collegato a una termocoppia conforme alla IEC 60584. La terza è l’uniformità dello stampo, misurata in più punti delle due semiimpronte e sul differenziale fra mandata e ritorno. La quarta è la temperatura del pezzo estratto. Il criterio di accettazione è sempre uno scostamento massimo ammesso rispetto alla ricetta, non un valore assoluto: la ricetta appartiene al binomio materiale-stampo.
Organizzare il controllo termico in reparto stampaggio
Il controllo si organizza su punti fissi e periodicità dichiarate: verifica delle zone all’avviamento della commessa, rilievo sul fuso a inizio e metà turno, mappatura dello stampo a ogni montaggio e dopo ogni manutenzione dei circuiti. I punti di misura vanno marcati sull’attrezzatura e riportati sullo schema, altrimenti operatori diversi misurano zone diverse e i dati non sono confrontabili. La misura a infrarossi è comoda sul pezzo estratto ma va usata con consapevolezza: su superfici lucide, trasparenti o metallizzate l’emissività è bassa e instabile, la riflessione dell’ambiente falsa la lettura e il valore dipende dalla distanza e dal ritardo rispetto all’estrazione. L’operatore va qualificato su questi limiti, non solo sull’uso del tasto.
Documentare la ricetta e farla accettare lungo la filiera
La scheda di processo è il documento che accompagna il pezzo verso il cliente: riporta i set point delle zone, la temperatura dello stampo, i valori misurati con lo strumento indipendente, lo scostamento ammesso e la data dell’ultima verifica di taratura delle sonde. Nei fascicoli di qualifica dell’articolo questi dati compaiono accanto alle prove sul materiale, dalla ISO 1133 per l’indice di fluidità alla ISO 75 per la temperatura di inflessione sotto carico, e insieme costituiscono la prova che il pezzo è stato prodotto nelle condizioni approvate.
Una modifica del profilo termico va trattata come una modifica di processo, con nuova validazione e comunicazione al committente. Per il quadro completo delle esigenze del comparto e degli strumenti coinvolti si veda la pagina dedicata alle temperature di stampaggio.
Lo strumento del nostro catalogo per questa verifica
Delle quattro grandezze elencate qui sopra, il nostro catalogo copre la verifica puntuale della temperatura di una superficie senza contatto: lo stampo aperto, il pezzo appena estratto, un’area del bordo macchina.
Valgono per intero i limiti che il costruttore dichiara e che questa stessa pagina ricorda: la lettura dipende dall’emissività della superficie, regolabile sullo strumento a partire da un valore standard preimpostato, ed è falsata dai metalli lucidi, come uno stampo lucidato a specchio; la misura è di superficie e non del cuore del pezzo; il doppio laser serve unicamente a puntare e non partecipa alla misura. Campo di misura, rapporto distanza-macchia, accuratezze e tempo di risposta sono dichiarati nella scheda.
Temperatura di superficie
Tramex IRT2
Termometro a infrarossi con doppio laser di puntamento: verifica rapida e senza contatto della temperatura dello stampo aperto o del pezzo appena estratto, tenendo conto dell’emissività della superficie.
Il modello è raccolto nella pagina di catalogo Termometri a infrarossi.
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