Isolamento elastico macchinari per la lavorazione della plastica

Perché i macchinari per la lavorazione della plastica richiedono un isolamento elastico mirato

Nei reparti di trasformazione dei polimeri, la stabilità strutturale delle apparecchiature è un requisito essenziale per preservare le tolleranze geometriche microscopiche imposte dagli standard industriali. I macchinari destinati allo stampaggio a iniezione, all’estrusione e al soffiaggio delle materie plastiche generano, durante il loro ciclo produttivo, sollecitazioni dinamiche complesse. Tali forze sono prodotte dall’azione combinata di pompe idrauliche ad alta pressione, motori elettrici, viti di plastificazione in rotazione e gruppi di chiusura stampi a ginocchiera o a pistone.

Poiché le carpenterie metalliche di supporto e i telai in acciaio presentano un coefficiente di smorzamento interno estremamente ridotto, le forze alternate generate dagli organi meccanici in movimento si propagano senza attenuazione attraverso la struttura. Questo fenomeno si traduce nella trasmissione di vibrazioni attive (generate direttamente dal macchinario e trasmesse all’ambiente circostante) e nell’esposizione a vibrazioni passive esterne, che possono compromettere il funzionamento di strumentazioni elettroniche limitrofe.

DAB Antivibranti, forte di oltre 40 anni di esperienza nella produzione e commercializzazione di componenti in gomma-metallo per l’industria, sviluppa soluzioni specifiche per interrompere questa catena di trasmissione. L’integrazione di un sistema di isolamento elastico per macchinari di produzione della plastica permette di disaccoppiare la macchina dalla struttura di fondazione, attenuando il rumore strutturale e riducendo l’usura precoce dei componenti meccanici senza la necessità di complessi interventi di modifica strutturale sui basamenti.

Presse a iniezione ed estrusori: calcolo del carico statico e dinamico per l’isolamento delle vibrazioni

Il corretto dimensionamento di un sistema antivibrante richiede la precisa valutazione delle forze agenti sui punti di appoggio. È fondamentale distinguere due parametri fisici principali:

• Carico statico: la forza costante esercitata dalla massa complessiva del macchinario a riposo (comprensiva di basamento, gruppo di iniezione, stampi montati e materiale plastico presente nelle tramogge di alimentazione) distribuita sui singoli punti di contatto.
• Carico dinamico: la sollecitazione transitoria e variabile generata dalle accelerazioni dei carri di chiusura, dalle forze d’inerzia della vite durante la fase di iniezione e dalle pulsazioni di pressione del circuito idraulico.

Un sovraccarico dinamico locale può portare il supporto antivibrante alla saturazione elastica, annullandone la capacità isolante e trasformandolo in un ponte rigido che trasmette le vibrazioni direttamente alla pavimentazione. Al contrario, un sottocarico impedisce alla mescola gomma-metallo di raggiungere la deflessione statica necessaria per impostare la corretta frequenza propria del sistema, riducendo drasticamente l’efficienza di isolamento alle frequenze operative del macchinario.

Smorzamento degli urti severi nei granulatori e trituratori di materie plastiche

I granulatori e i trituratori industriali impiegati per il riciclo e il recupero degli scarti di stampaggio operano in condizioni dinamiche severe. La frantumazione meccanica di manufatti polimerici duri e blocchi di spurgo genera shock impulsivi non periodici, caratterizzati da elevati picchi di energia cinetica che sollecitano l’intera carpenteria metallica.

La trasmissione di sollecitazioni dinamiche dagli organi meccanici alternativi o rotativi alle carpenterie metalliche costituisce una precisa criticità strutturale nei reparti produttivi, poiché l’acciaio presenta uno smorzamento interno ridotto.

Per contrastare tali sollecitazioni, è necessario un sistema che operi su due principi fisici fondamentali: l’isolamento elastico (per deviare l’energia d’urto) e lo smorzamento (per dissipare l’energia oscillatoria residua). Le soluzioni in gomma vendute da DAB sfruttano il fenomeno dell’isteresi meccanica della gomma per convertire l’energia cinetica dell’impatto in energia termica. Questo processo riduce la durata dei transitori oscillatori, proteggendo le saldature del telaio dall’affaticamento strutturale e abbattendo sensibilmente i livelli di rumore da impatto nel reparto produttivo.

Supporti antivibranti a campana SUCON  e cilindrici DAB: applicazioni pratiche sulle unità idrauliche e ausiliarie

Le centraline oleodinamiche, i termoregolatori, le pompe da vuoto e i sistemi di alimentazione pneumatica dei granuli rappresentano sorgenti continue di vibrazioni ad alta frequenza che necessitano di un isolamento mirato alla sorgente. Per queste unità ausiliarie, la gamma DAB offre soluzioni dedicate in grado di combinare flessibilità d’installazione e stabilità d’esercizio.

I supporti elastici per macchinari della gamma DAB si dividono principalmente in soluzioni cilindriche e a campana SUCON:

• Supporti antivibranti a campana SUCON: ideali per carichi medio-alti, sono provvisti di una calotta metallica superiore che protegge l’elastomero interno dal contatto diretto con oli idraulici, grassi e agenti chimici tipici dei reparti di stampaggio. L’inserto interno lavora combinando sollecitazioni di compressione e taglio per ottimizzare lo smorzamento.
• Antivibranti cilindrici: disponibili in gomma naturale o mescole speciali (quali silicone o mescole resistenti agli oli NBR), offrono un isolamento versatile per quadri elettrici, condotti di alimentazione e piccoli compressori a bordo macchina.

Nelle applicazioni con requisiti più severi o carichi elevati si può valutare l’integrazione di supporti antivibranti della linea SURMAC o di sistemi antivibranti a flange per grandi carichi, assicurando la corretta stabilità direzionale del macchinario.

Utilizzo di tappetini e lastre antivibranti in elastomero sotto i basamenti dei macchinari

Nei casi in cui la conformazione geometrica del basamento della macchina o la necessità di mantenere un profilo ribassato impediscano l’impiego di supporti filettati, l’adozione di lastre e tappetini antivibranti rappresenta la migliore soluzione. Questi componenti vengono posizionati direttamente al di sotto delle zone di appoggio del telaio metallico, senza la necessità di eseguire fori o ancoraggi meccanici invasivi al suolo.

L’utilizzo di tappetini in elastomero consente di distribuire in modo uniforme la pressione superficiale specifica. I tappetini antivibranti con superficie strutturata o tacchettata realizzati da DAB offrono un elevato coefficiente di attrito che impedisce lo scivolamento orizzontale della macchina causato dalle forze d’inerzia. Inoltre, l’interposizione di questi elementi previene la trasmissione del rumore strutturale aereo e delle vibrazioni ad alta frequenza attraverso le solette in calcestruzzo dei reparti di lavorazione.

Fattore temperatura e agenti chimici: la scelta della mescola gommosa idonea nell’industria della plastica

I reparti di estrusione e stampaggio di materie plastiche sono caratterizzati da condizioni ambientali severe. La vicinanza a cilindri di plastificazione, riscaldatori a fascia e canali caldi può determinare temperature locali elevate, trasmesse per conduzione o irraggiamento termico alle strutture d’appoggio. A questo si aggiunge la possibile esposizione a oli idraulici, fluidi lubrorefrigeranti, distaccanti siliconici e agenti plastificanti volatili.

In questo contesto, la selezione della mescola e della durezza Shore (espressa in gradi Shore ) è cruciale per la durata in esercizio del supporto. Sebbene la gomma naturale garantisca eccellenti proprietà di elasticità e smorzamento dinamico, in presenza di contaminazione costante da idrocarburi o temperature operative elevate può subire rigonfiamenti e degrado strutturale. Per tali applicazioni, DAB propone mescole sintetiche resistenti agli oli (NBR)o elastomeri siliconici stabili alle alte temperature, formulati per mantenere inalterata la frequenza propria di isolamento nel tempo.

Errori comuni nella progettazione dell’isolamento elastico per impianti di estrusione e stampaggio

L’adozione di criteri empirici o non verificati per la scelta dei supporti può compromettere la sicurezza e l’efficienza dell’impianto. Tra le criticità più frequenti riscontrate sul campo si segnalano:

1. Mancata considerazione del baricentro dinamico: la massa mobile del gruppo di iniezione e dello stampo sposta il baricentro della macchina durante il ciclo. Questo richiede supporti con rigidezze differenziate per evitare un precarico asimmetrico e il conseguente sovraccarico di alcuni elementi.
2. Sottovalutazione dello smorzamento necessario: l’impiego di supporti con rigidezza inadeguata può indurre ampie oscillazioni del macchinario durante le fasi di avvio e arresto rapido, inficiando la precisione dimensionale dei pezzi stampati.
3. Bypass acustici e vibrazionali: l’installazione di tubazioni rigide per l’olio, canaline elettriche o condotti per l’aria compressa collegati direttamente alle strutture dell’edificio crea percorsi preferenziali per le vibrazioni, vanificando l’azione isolante dei supporti posti sotto la macchina.

Per evitare errori di accoppiamento o dimensionamento, è sempre consigliabile sottoporre i parametri operativi del macchinario al supporto tecnico del produttore prima dell’installazione dei componenti.

Come calcolare la frequenza propria e l’efficienza di isolamento per un impianto plastica

Per ottenere un isolamento vibrazionale efficace, la frequenza di eccitazione (generata dai motori o dalle pompe del macchinario) deve risultare significativamente superiore alla frequenza propria (la frequenza di oscillazione naturale del sistema sospeso elasticamente). Dal punto di vista teorico, il rapporto tra la frequenza di eccitazione e la frequenza propria deve essere superiore a un valore pari a 1,4142 (radice quadrata di due). Al di sotto di questa soglia, l’ampiezza delle vibrazioni viene amplificata, con il rischio di innescare fenomeni di risonanza strutturale.

Per calcolare la frequenza propria, è necessario mettere in relazione la rigidezza dinamica globale dei supporti e la massa del macchinario da isolare. Impiegando piedi antivibranti in gomma per macchine utensili e presse calibrati in funzione delle frequenze di disturbo prevalenti, è possibile dimensionare il sistema per ottenere un’efficienza di isolamento superiore al 90%, riducendo al minimo lo stress meccanico trasferito alle strutture dell’edificio.