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Il materiale con cui viene prodotta la fascetta è un Nylon o Polyamide 66 prodotto dalla Solutia ® il cui nome commerciale è Vydyne ® 21SP-C. Il polimero utilizzato è adatto alla produzione di fascette per la sua elasticità e resistenza meccanica. Il materiale si presta poi bene alla produzione di questi componenti per la sua bassa viscosità e trasparenza, alta resistenza all’usura e ai solventi. 1.1.2 Bidoni in polietilene Al giorno d’oggi sempre più speso ci si trova di fronte alla necessità di produrre articoli utilizzando materiali riciclati, e questo non solo per un immediato vantaggio economico, che può rendere più o meno competitiva un’azienda sul mercato globale, ma anche per una spinta pressante da parte delle istituzioni governative alla salvaguardia ambientale. Il problema qui affrontato e descritto consiste nel tentativo, attraverso uno studio reologico, di ottimizzare una miscela costituita di cinque componenti, di cui una parte riciclati, al fine sia di riempire lo stampo di un bidone per il contenimento di acqua sia di cercare di abbassare il costo della miscela stessa. La Figura 2 mostra la tipologia di bidoni che sono stati presi in considerazione nella successiva fase di simulazione. Figura 2 Bidoni per il contenimento di acqua. Il materiale che si è utilizzato per la fase sperimentale e costituito da una serie di miscele polimeriche e precisamente miscele di polietileni. I componenti base di queste miscele sono i seguenti: A. HDPE vergine neutro con MFI = 29,2 (20% - 40%) B. HDPE vergine neutro con MFI = 11 (15% - 30 %) C. HDPE riciclato verde con MFI = 3 (0 % - 10 %) D. HDPE riciclato verde (25% - 35 %) E. LDPE densificato neutro con MFI = 1 (15% - 35%) Come si può osservare si hanno quattro componenti del tipo polietileni ad alta densità ed uno a bassa densità; inoltre i primi due ci sono stati forniti sotto forma di materiale vergine, mentre i 2
imanenti sono materiali riciclati e successivamente rimacinati. L’azienda ci ha inoltre fornito dei vincoli per le miscele, visualizzabili tra parentesi, all’interno dei quali si doveva cercare di eseguire l’analisi sperimentale. Il polietilene è uno tra i polimeri più largamente utilizzati ed è ottenuto mediante reazione di polimerizzazione dell’etilene. I polietileni (PE) appartengono ai materiali termoplastici morbidi e flessibili e sono a struttura semicristallina. Il peso molecolare, il grado di cristallinità, la struttura e le proprietà a questa collegate, dipendono essenzialmente dal sistema di polimerizzazione. La Figura 3 rappresenta la struttura base del PE con le possibili ramificazioni di catena. La Figura 4 mostra schematicamente le ramificazioni di tre tipi di PE. Figura 3 Struttura base del polietilene. Figura 4 Ramificazioni a catena del polietilene con PELD: catena laterali con ramificazioni lunghe da 8 a 40 atomi; PEHD: 5 punti di ramificazioni brevi; PELLD: fino a 100 gruppi a lato della catena principale. 3
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Figura 48 Block Diagram relativo al
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Figura 50 Front Pannel relativo all
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quiete, per il tempo necessario al
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Figura 58 Prima bozza dello strumen
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La forma dello strumento deve soddi
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Quello per la termoresistenza, in v
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Il pezzo definitivo è rappresentat
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Figura 67 Vista laterale e della ba
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Viscosity (Pa-s) comportamento del
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Figura 72 Prova DSC: calcolo della
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74 anche se con cinque fattori inve
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• le altre colonne illustrano i d
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inserisce un campione di polimero c
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Figura 77 Pannello “fitting”. L
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I dati ottenuti sono stati: n 0,244
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viscosità (Pa*s) viscosità (Pa*s)
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perdite di carico all’ingresso ed
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Essa ha fornito i seguenti dati: Fi
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1s 0.0009798 m^3/kg b2s 5.596e-007
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Qui di seguito si può osservare la
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Il materiale riciclato è stato sta
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2.7.3 Conduzione delle prove reolog
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16 14 12 10 8 6 4 2 Correzione di B
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log(Shear Stress)[Pa] 7 6 5 4 3 2 1
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n è la pendenza della porzione di
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viscosità, si potranno agevolare n
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Figura 99 Microscopio Olympus SZX12
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2.9.2 Proprietà reologiche Dipende
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Temperatura: 290°C Atmosfera di pr
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Viscosità [Pa*s] 100000 10000 1000
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Perdita d'imbocco [Pa] 7000000 6000
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Dati: Shear rate apparente [s -1 ]
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135 2454,8 20 130 2343,8 20 127 229
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Conducibilità [W/m•K] PVT 0,29 0
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Volume specifico [cm 3 /g] 1,1600 1
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3.1.1 Modello di cristallizzazione
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7 57 107 171 204 0,66725 8 70 134 2
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viscosità (Pa*s) 1000 100 10 misur
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calcolati in accordo con le formule
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Oltre al modello adattato l’anali
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si ottiene la somma dei quadrati do
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Estimated Regression Coefficients f
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0,2 0,15 0,075 0,25 0,325 120 0,59
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superficie, ossia quella più signi
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dove: • P = pressione [Pa]. • g
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Percent Percent 99 95 90 80 70 60 5
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764 1 Il modello descrittivo ricava
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3.5.1 Attrezzatura A) Macchina di p
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g) Analisi dei dati In accordo con
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Carico unitario (N/mm2) Carico unit
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Figura 110 Macchina di prova MTS 32
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Le impurità presenti nei provini s
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stress 20 19 18 17 16 15 14 13 12 1
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Una volta graficato i risultati (Fi
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Figura 121 Rappresentazione della s
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Campioni scelti per la misura Tra t
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numero riesce a dare un valore rias
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3.7.3 Fitting del modello Figura 12
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Fiber length [μm] 3100 2100 1100 y
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esistenza incontrata in un altro pu
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Ansys CFX® Ansys CFX ® è un modu
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temperature risulta essere invece l
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Time to freeze Il time to freeze è
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Al fine di ottenere una simulazione
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Figura 135 Injection time. Figura 1
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Figura 137 Pressione per t= 0,366 s
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Figura 139 Diagramma frozen layer f
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4.1.5 Confronto tra i due sistemi F
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4.1.6 Approccio al problema mediant
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Figura 144 Geometria del gate. 4.1.
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Figura 147 Velocità in corrisponde
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pressa per generare un aumento di p
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[cm3/min] 10 1 0,1 0,01 0,0001 1,5
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5 6 7 Figura 153 Andamento della te
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4.1.9 Analisi delle condizioni di r
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1 2 3 5 6 4 211
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Come si può notare, nello stampo s
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Figura 160 Dipendenza della viscosi
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4.3 Analisi del processo di stampag
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Le simulazioni sono state condotte
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4.3.2 Simulazioni numeriche della f
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Il modello considerato con i relati
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Figura 171 Deformazione planare del
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Figura 173: Simulazione dello stamp
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4.6 Analisi del processo di stampag
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Una buona propagazione di materiale
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Figura 178 Variazione di temperatur
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Tabella 23 Soluzioni di tentativo.
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Tabella 24 Profilo di riempimento:
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Soluzione di riferimento n°02 Nell
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Figura 183 Isocrone i riempimento:
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Clamp Force ( Tons) 760,00 740,00 7
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Figura 188 Filling fase (pmax=130MP
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Figura 190 Mesh Orientation Diagnos
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Come si può dunque osservare in Ta
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Figura 193 Overlapping elements dia
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Figura 195 Condotti di raffreddamen
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Per completare lo studio del proget
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Analisi di stress della configurazi
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Durante la seconda simulazione, è
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Successivamente si sono importati t
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si osserva che, se il gradiente di
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η( & η ( T, p) o T, γ , p) = 1
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Fase 5 Validazione dei codici media
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forza di chiusura (ton) forza di ch
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Figura 225 Shear stress rilevati a
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16 17 6 18 4 Figura 228 Distribuzio
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6 Figura 230 Temperatura del fluido
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Numero della cavità che ha prodott
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5.5 Validazione dello stampaggio ad
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Tabella 28 Tabella riassuntiva dell
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5.6.2 Superficie di risposta A ques
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28 29 1 1 36 50 71,42 2480,99 27 30
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Superficie di risposta per la lungh
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pur essendo un numero esiguo manten
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