Quando il pezzo in gomma o plastica esce dalla produzione raramente e in piccole partite, l’attrezzatura per esso costa piu’ del pezzo stesso. Il poliuretano colato elimina questo problema: il materiale bicomponente liquido si cola in uno stampo e si ottiene il prodotto finito nella durezza necessaria senza costosa attrezzatura di pressatura per vulcanizzazione. Lo stabilimento TIMOL produce pezzi con il metodo di colata libera per 12 settori, dalla costruzione di macchine all’industria alimentare. Analizziamo come funziona la tecnologia, quali caratteristiche ha il poliuretano colato e come supera gomma, acciaio e plastica strutturale.
Cos’e’ il poliuretano colato e come funziona la colata libera
Il poliuretano colato e’ un sistema bicomponente di base polimerica e indurente isocianico, che si miscelano immediatamente prima della colata. La miscela ha una buona fluidita’ allo stato liquido, quindi riempie uno stampo di qualsiasi complessita’, e dopo la polimerizzazione si trasforma in un elastomero elastico e resistente all’usura. Proprio la fluidita’ controllata consente di colare pezzi senza pressione, con il metodo di colata libera.
La tecnologia di colata libera non richiede stampi ad iniezione e alta pressione, come la vulcanizzazione della gomma. Lo stampo viene riempito sotto il proprio peso della miscela, quindi l’attrezzatura e’ meno costosa e il passaggio tra le misure e’ piu’ rapido. Questo rende economicamente vantaggioso anche il pezzo singolo e le piccole partite su disegno specifico. Per la produzione piccolo-seriale e di riparazione, dove la nomenclatura cambia continuamente, questa flessibilita’ e’ spesso piu’ importante del costo unitario, perche’ consente di soddisfare rapidamente il bisogno di pezzi non standard senza ordinare costosa attrezzatura a terzi.
Le caratteristiche del prodotto finito si impostano con la formulazione. Variando la composizione e il rapporto dei componenti si ottiene una durezza da 50 Shore A a 70 Shore D: da elementi ammortizzanti morbidi a supporti rigidi carichi. Nello stesso intervallo si controlla l’elasticita’, la resistenza all’abrasione e la resistenza chimica per il compito specifico.
Un importante vantaggio dello stato liquido e’ la capacita’ di colare armature ed elementi di inserimento direttamente nel corpo del pezzo. Una boccola metallica, un inserto filettato o un’intelaiatura si collocano nello stampo, e il poliuretano li avvolge durante la colata e dopo la polimerizzazione forma un pezzo monolitico. Cosi’ si fanno ruote con mozzo metallico, rulli su asse in acciaio, alberi rivestiti. Il collegamento del poliuretano con il metallo regge grazie al primer adesivo applicato sulla superficie pulita e sgrassata prima della colata. Si ottiene un pezzo con solida intelaiatura metallica e superficie di lavoro elastica resistente all’usura in un unico prodotto.
Dove si usano i prodotti in poliuretano colato
Il poliuretano colato sostituisce gomma, plastica e persino metallo nei nodi che si consumano rapidamente. Da esso si colano alberi e pulegge per carichi meccanici elevati, ruote e rulli per la tecnica di movimentazione, rulli guida di trasportatori. Questi pezzi reggono l’abrasivo intenso e durano piu’ a lungo degli analoghi in gomma.
Una direzione separata e’ quella di ammortizzatori, guarnizioni, boccole e silent block, dove e’ importante l’elasticita’ con recupero della forma. Il poliuretano smorza urti e vibrazioni e poi recupera la geometria, quindi tali pezzi non acquisiscono deformazione permanente come quelli in gomma. Dal poliuretano colato si fanno anche giunti, cuscinetti a strisciamento e rivestimenti antiscivolo.
Un altro impiego sono le forme elastiche e le vaschette per colare gesso, calcestruzzo, resina poliestera e altri materiali. La forma in poliuretano rilascia facilmente il getto e mantiene la geometria precisa per molti cicli. L’elenco completo dei prodotti finiti e le direzioni di lavoro sono nel catalogo dei prodotti in poliuretano.
Il poliuretano colato si usa ampiamente anche per i rivestimenti protettivi e le superfici antiscivolo. I tramogge metalliche, gli scivoli, le palette e i canali si rivestono con uno strato di poliuretano che assorbe il colpo abrasivo del materiale sfuso e protegge il metallo dall’usura e dalla corrosione. Tale rivestimento prolunga la durata del costoso telaio metallico e riduce il livello di rumore dei colpi delle frazioni sulle pareti.
Confronto del poliuretano colato con gomma, acciaio e caprolone
Il poliuretano colato vince nella somma delle proprieta’: e’ piu’ resistente all’usura della gomma, piu’ leggero e piu’ silenzioso dell’acciaio e piu’ elastico della plastica rigida. La tabella riporta le caratteristiche ingegneristiche di riferimento dei materiali che concorrono realmente nei pezzi colati.
| Materiale | Abrasione DIN 53516, mm³ | Temp. di lavoro, °C | Densita’, g/cm³ | Res. alla trazione, MPa | Resilienza al rimbalzo, % |
|---|---|---|---|---|---|
| Poliuretano TIMOL | 38-39 | -60…+100 | 1,05-1,25 | 39-87 | 34-61 |
| Gomma SBR | 100-200 | -40…+80 | 0,94-1,1 | 8-20 | 30-55 |
| Gomma NBR | 80-150 | -30…+100 | 1,0-1,3 | 10-25 | 20-45 |
| Caprolone PA6/PA66 | 30-90 | -40…+100 | 1,13-1,15 | 60-85 | 5-15 |
| Acciaio strutturale | n/d | -40…+500 | 7,7-7,9 | 370-700 | n/d |
Il poliuretano mostra la piu’ bassa abrasione tra gli elastomeri (38-39 mm³) mantenendo al contempo una resilienza elevata. Il caprolone e’ simile per usura, ma la sua resilienza al rimbalzo e’ solo del 5-15%, quindi sotto l’urto si scheggia. L’acciaio vince per robustezza, ma e’ 6-7 volte piu’ pesante del poliuretano e non smorza la vibrazione. La gomma cede per abrasione e perde la forma piu’ rapidamente.
Come scegliere la formulazione e la durezza per il compito
La scelta della formulazione inizia dalla comprensione del carico principale sul pezzo. Per i nodi abrasivi si prende un poliuretano piu’ duro ma elastico nella parte alta della scala Shore A, 80-95 Shore A: e’ proprio l’elasticita’ a dare la resistenza all’abrasione. Per i nodi a urto si prendono marche Shore A piu’ morbide per l’ammortizzazione. Per smorzatori, guarnizioni e forme si sceglie la composizione piu’ morbida nella zona 80-90 Shore A, dove e’ importante l’elasticita’ e il recupero della forma.
Consiglio dell’ingegnere: per la colata libera e’ importante non solo la durezza, ma anche lo spessore della parete e la geometria del pezzo. I getti monolitici massicci polimerizzano in modo non uniforme e possono dare tensioni interne, quindi e’ meglio dividere un pezzo complesso in uno spessore ragionevole o concordare la struttura con il tecnologo in anticipo. Prevedere sempre un margine di lavorazione meccanica per le superfici di accoppiamento se si richiede l’alta precisione.
Dopo la scelta della durezza il tecnologo concorda la resistenza al mezzo specifico. Per il contatto con oli, acidi e alcali deboli si sceglie la base appropriata affinche’ il pezzo non perda durata. Il tipo di poliolo ha la sua importanza: le composizioni su poliéteri semplici reggono meglio umidita’ e gelo, mentre quelle su poliéteri complessi danno una maggiore resistenza a oli e temperatura. La scelta corretta della base per le condizioni di lavoro e’ importante quanto la durezza, perche’ determina se il pezzo regge il mezzo specifico. Una descrizione piu’ ampia delle proprieta’ nelle varie condizioni e’ nella sezione informazioni di riferimento.
Come ordinare la produzione dei pezzi allo stabilimento TIMOL
Per l’ordine inviare il disegno o il campione del pezzo con le dimensioni e gli accoppiamenti e descrivere le condizioni di lavoro: tipo di carico, mezzo di lavoro, intervallo di temperatura e durezza desiderata. Con questi dati il tecnologo selezionera’ la formulazione del poliuretano colato, calcolera’ la geometria dello stampo e determinera’ i sovrametalli di lavorazione.
La produzione e’ possibile da un pezzo a partite in serie, comprese le grandi dimensioni e le forme elastiche per la colata. La tecnologia di colata libera rende economicamente vantaggioso anche l’ordine singolo. Per ottenere il calcolo per il vostro disegno e fare la produzione, contattare tramite i contatti dello stabilimento TIMOL o consultare l’elenco dei lavori nella sezione servizi.