Termoformatura: tecnologia e mercato

La termoformatura è considerata una tecnologia secondaria di trasformazione in quanto opera non sul materiale in granuli o polvere, bensì su semilavorati, e consiste nello stampaggio delle materie plastiche a partire da lastre o film (bobina), e può avvenire sotto pressione oppure sottovuoto.

Nel processo sottovuoto il materiale plastico caldo viene fatto aderire allo stampo per aspirazione dovuta al vuoto: il materiale riproduce molto efficacemente la forma dello stampo in tutte le sue sinuosità. Nel processo sotto pressione il film plastico viene fatto aderire alle pareti dello stampo per effetto di un’elevata pressione di aria esercitata dall’esterno, che ne favorisce anche il raffreddamento.

Le vendite mondiali di impianti per termoformatura di materie plastiche hanno raggiunto nel 2018 il valore di 1,66 miliardi di dollari, una nicchia nel mercato globale delle macchine di trasformazione delle materie plastiche; il tasso di crescita è stato del 4,6% medio annuo nell’arco dell’ultimo decennio a livello mondiale (vedi figura 1).

Attualmente è l’Asia il mercato di maggiori dimensioni: rappresenta infatti circa il 36% del mercato mondiale, seguito da Nord America ed Europa Occidentale: in queste tre aree geografiche si concentra oltre l’80% delle vendite mondiali di impianti di thermoforming di polimeri (vedi tabella 1).

La Cina è il maggior mercato asiatico con una quota del 62% di questo mercato, e il secondo mercato mondiale dopo gli USA; secondo mercato in Asia è il Giappone (vedi tabella 2).

Le tipologie di polimeri lavorabili con la tecnologia della termoformatura comprendono: PVC, LDPE, HDPE, PE espanso, PP, HIPS, SAN, ABS, PMMA, PC, PPO modificato, PET. I manufatti ottenuti per termoformatura per i quali sia richiesto un elevato contenuto estetico possono essere poi metallizzati, elaborati a rilievo con glitteratura, o goffrati.

Le applicazioni

Anche il mercato dei manufatti in plastica ottenuti con tecnologia di termoformatura è un mercato di nicchia: nel 2018 sono state trasformate con questa tecnologia a livello mondiale solo 413.000 tonnellate (poco più dell’1 per mille del consumo totale di materie plastiche), per un controvalore di 12 miliardi di dollari. Le applicazioni comunque spaziano in diversi settori:

• food packaging, essenzialmente monouso alimentare: vaschette per alimenti, vassoi in ABS, buste e confezioni in accoppiati per alimenti (salumi, formaggi, carni precotte), coppette per yogurt, gelati, creme, burro. Il food packaging rappresenta il settore di applicazione più vasto della termoformatura (vedi tabella 3);
• non food packaging: contenitori per accessori di rubinetteria, pezzi di fonderia, articoli di bricolage, articoli per la grande distribuzione e per esposizione in vetrine di negozi, articoli d’abbigliamento, interni di scatole per cosmesi eccetera;
• packaging farmaceutico: nel settore farmaceutico la termoformatura viene utilizzata per la produzione di contenitori per fiale e contagocce da inserire poi in scatole di cartone, oltre che per la produzione di blister per il confezionamento di farmaci (capsule, pastiglie): il blister può essere realizzato in film trasparente (in PVC o PET) accoppiato ad altri materiali (carta, film di alluminio), o blister bivalva composto da una parte anteriore termoformata in plastica trasparente che fa da sede al prodotto contenuto e una posteriore dello stesso materiale, che può essere piana o termoformata a sua volta;
• settore medicale – ospedaliero: nel settore delle attrezzature medicali – sanitarie la termoformatura viene utilizzata per rivestimenti di poltrone, piani per carrelli ospedalieri, cappottine, componenti di culle e letti ospedalieri, oltre che per componenti per ortopedia (tutori, busti, rinforzi, solette autoadattanti alle parti del corpo da film di polietilene espanso);
• industria dell’automotive e mezzi di trasporto: componenti di plance per mezzi di trasporto, parti in finta pelle di PVC ottenute per calandratura e termoformatura della lastra calandrata, cappelliere (componenti del vano baule), pannelli porta, carter di protezione, padiglioni e rivestimenti interni e finiture di auto, rivestimenti interni di autobus, copri – montanti e scocche sedili di autobus, tram, treni, metropolitane, cruscotti e quadri comandi per mezzi di trasporto, industriali ed agricoli; accessori per macchine movimento terra; componenti per autocaravan e camper (rivestimenti interni ed esterni di mansarde, componenti per arredo bagno, lavabi e piatti doccia);
• industria nautica: piccoli scafi (surf e piccole imbarcazioni) ottenuti da lastre di ABS, oblò, carter personalizzati per consolle dei comandi;
• industria elettrica ed elettronica: casse e componenti interni di elettrodomestici, controporte di frigoriferi in PST, oblò di lavatrici, schermi TV, componenti di impianti di climatizzazione, coperchi di apparecchi HIFI, cappe arredo per frigo ristoranti, vaschette per frigoriferi;
• settore edilizia – arredamento: coperture trasparenti, rivestimenti di interni, guarnizioni, soluzioni per il risparmio energetico, soprammobili, articoli per illuminazione quali diffusori per lampade in plexiglas sagomati e termoformati in materiale plastico di elevata qualità trasparente o colorato, opalescente, fluorescente, in grado di creare caratteristici effetti di luce, altri articoli d’arredamento di livello elevato;
• altri vari: es. articoli per il settore moda (il termoformato in plastica viene spesso accoppiato con pellami e tessuti per produrre valigie, borse, accessori vari); protezioni sportive (per esempio ginocchiere); componenti per modellismo di treni, auto, aerei (alettoni, musetti anteriori e posteriori, scocche, altri pezzi sagomati su richiesta), ecc.

Vantaggi e limiti della termoformatura

La tecnologia di trasformazione per termoformatura presenta una serie di vantaggi che ne favoriranno lo sviluppo:

• grazie alla possibilità di utilizzare lastre con diversi spessori, finiture superficiali e colorazioni assai diversificate, tale tecnica si presta ad essere impiegata per la produzione di una gamma molto ampia di manufatti in molteplici settori. In particolare, la termoformatura sottovuoto, con successivo raffreddamento del pezzo e fresatura con macchine a controllo numerico si presta per volumi di produzione medio – bassi, e rende possibile differenziare l’aspetto del pezzo ottenuto con le caratteristiche più idonee per l’utilizzo finale;
•  con la termoformatura è possibile ottenere anche spessori molto sottili, non ottenibili con la tecnica dello stampaggio iniezione;
• la termoformatura è una tecnica particolarmente flessibile, rende cioè possibile la produzione di lotti di piccole dimensioni di pezzi diversificati, in quanto i tempi di cambio degli stampi e relativo set-up sono bassi; grazie a questa flessibilità, la termoformatura è una tecnica tanto più conveniente quanto minore è il numero di pezzi da produrre;
• il costo delle attrezzature da usare (stampi, accessori di taglio e sgrossatura) e i tempi di approntamento delle stesse risulta più basso rispetto alla tecnologia dello stampaggio a iniezione;
• ancora, rispetto allo stampaggio a iniezione con la termoformatura i tempi di lavorazione possono essere alquanto ridotti, grazie al fatto di poter utilizzare stampi con molteplici impronte/cavità. Ciò consente di raggiungere con una certa facilità un rapporto tra costi di produzione e numero di pezzi sufficienti a garantire un break-even point conveniente e, di conseguenza, un soddisfacente valore aggiunto. In ogni caso la termoformatura non è da considerarsi una tecnica sostitutiva alla tecnica dello stampaggio a iniezione, bensì alternativa; in alcuni casi vengono impiegate le due tecniche contemporaneamente, al fine di ottenere un prodotto più omogeneo e definito.

Tra i fattori limitanti della domanda di impianti e tecnologie di termoformatura si possono citare:

• alcuni fattori di tipo tecnico, in particolare il fatto che sulla sinuosità dello stampo lo stiramento della plastica può risultare non uniforme nei vari punti e costante nel tempo; inoltre, usando macchine termoformatrici a lastra, la velocità di produzione è piuttosto bassa, mentre è elevata con le macchine a bobina;
• ma il fattore limitante più importante è il fatto che la tecnica di termoformatura, nonostante la citata ampiezza di possibili applicazioni, resta una tecnologia di nicchia, legata soprattutto all’imballaggio alimentare monouso, settore di impiego principale e che nella maggior parte dei paesi industrializzati ha raggiunto un buon livello di maturità.

Sviluppi della domanda

A livello globale la domanda di impianti per termoformatura delle materie plastiche è prevista crescere ad un tasso medio annuo del 4,2%, leggermente inferiore a quello registrato nell’ultimo decennio, per arrivare ad attestarsi a 1,96 miliardi di dollari nel 2022.

Il leggero rallentamento del tasso di crescita è da porsi in relazione al generale rallentamento dell’economia mondiale, strettamente correlato al trend dei consumi di polimeri. Il rallentamento sarà particolarmente sensibile in Europa Occidentale (specie in Italia e Germania, con poche eccezioni in controtendenza, tra cui l’Irlanda), meno in Nord America. Anche per quanto concerne i cosiddetti paesi ad economia “emergente” le prospettive di crescita sono ultimamente cambiate rispetto a quanto previsto fino a pochi anni fa, e la situazione è variabile da paese a paese.

In Brasile la situazione economica permane “caotica”, ma la grande vastità del paese offre qualche isolato spunto agli investimenti, soprattutto nella componentistica elettronica in plastica per il settore agricolo (computerizzazione e automazione dei trattori agricoli) ubicata prevalentemente nella zona franca di Manaus, e per il settore high tech ubicato in prevalenza a Porto Alegre, Brasilia, Sao Paulo, Rio de Janeiro.

In Argentina i tassi di interesse sono arrivati a livelli elevatissimi (intorno al 60%), paralizzando fortemente gli investimenti; nemmeno il piano di stanziamenti dell’FMI e il piano di risanamento dei conti pubblici dell’attuale Governo riescono più di tanto a far ripartire gli investimenti. Dal 2012 il consumo di polimeri nel paese è in progressivo calo.

La situazione economica permane pesante anche in Turchia: la lira turca è in caduta libera da inizio anno; come in Argentina le riserve valutarie sono altamente insufficienti, spingendo gli investitori industriali nazionali ed esteri ad un atteggiamento di forte diffidenza.

Nell’area mediorientale la riduzione del gettito fiscale dovuto al crollo del prezzo del petrolio ha avuto come risultato un acuto peggioramento delle prospettive di crescita per molti paesi arabi del Golfo; di conseguenza i Governi di tali paesi hanno dovuto puntare su entrate “non petrolifere”, con una forte accelerazione degli investimenti in settori diversificati, che in parte compenseranno il rallentamento della crescita.

In Russia si colgono cenni di ripresa un po’ in tutti i settori; gli impegni di recente presi dal Governo Russo che puntano soprattutto a un’economia innovativa e allo sviluppo della produzione nazionale di manufatti, dovrebbero indubbiamente avere un effetto di stimolo anche sul settore delle materie plastiche, ubicata in prevalenza a Mosca e dintorni, soprattutto per quanto riguarda la componentistica per settori high tech (elettronica, industria avionica, industria auto motive) o gli articoli destinati alla fascia alta del mercato (design – arredamento di lusso, alta cosmesi), che, per quanto percentualmente limitata sul totale residenti, rappresenta un discreto mercato potenziale in termini assoluti e, soprattutto possiede disponibilità finanziarie ben superiori alla media UE.

Infine in Asia continua il trend di crescita sostenuto della domanda di manufatti in plastica, se pure a ritmi inferiori rispetto al passato anche come conseguenza del calo delle esportazioni, sia per i settori di impiego più tradizionali (food packaging e non-food packaging, packaging farmaceutico, elettronica e beni di consumo in genere), sia per i settori più di nicchia (in particolare modellismo, nautica, arredo- bagno di livello elevato) in quasi tutti i paesi; in Cina il trend di crescita, pur mantenendosi ben al di sopra delle media mondiale, in diversi settori è quasi dimezzato rispetto a pochi anni fa.

India prima della classe

La star della crescita in Asia e nel mondo spetta a due paesi: India e Indonesia (vedi tabella 4). In India da 10 anni a questa parte si registra un tasso di crescita ininterrotto della domanda di termoformati in plastica superiore al 9% medio annuo in tutti i settori (automotive, packaging, media & entertainment) grazie a un’oculata politica governativa mirata a favorire investimenti di società interne e ad attrarre capitali esteri con stimoli fiscali e agevolazioni finanziarie; anche in Indonesia la crescita della domanda di manufatti in plastica (dell’ordine del 7,5 – 8% medio annuo) è da porre in relazione ad un consistente aumento degli investimenti sia interni che esteri e dei consumi grazie ad un progressivo aumento dell’occupazione e dei salari, e ad una ripresa delle esportazioni; l’export è divenuto un “driver” dell’industria indonesiana delle materie plastiche. Il Governo attualmente in carica, con le ultime delibere, punta ad aumentare ulteriormente la fiducia degli investitori e la produttività industriale, le competenze tecniche e professionali dei giovani, e i servizi sanitari di base.

Packaging in pole position

La domanda mondiale di manufatti termoformati in plastica passerà da 12 miliardi di dollari nel 2018 a circa 14,5 miliardi di dollari nel 2022 (+ 4,8% medio annuo); il packaging continuerà ad essere il maggior segmento di utilizzo della termoformatura, ma mentre il food packaging è oramai un settore sostanzialmente maturo, per lo meno nelle aree industrializzate, il packaging farmaceutico è quello destinato a registrare il maggior tasso di crescita (vedi tabella 5), seguito dai manufatti per il settore medicale – ospedaliero, per arredo/illuminazione destinati alla fascia alta del mercato, componentistica per auto motive, o altre applicazioni di “nicchia” (settore nautico, modellismo, alta cosmesi eccetera).

Il polipropilene continuerà ad essere il polimero più usato nella termoformatura con una quota di circa il 22% in valore sul totale polimeri trasformati con questa tecnologia; il PMMA per contro sarà il polimero la cui domanda registrerà il tasso di crescita più elevato, grazie alla sua combinazione di proprietà di resistenza ai raggi UV e di flessibilità all’estensione.

La termoformatura a spessore sottile (thin gauge) continuerà ad essere la tecnica più usata anche in futuro. All’interno del processo di thermoforming l’alimentazione viene effettuata automaticamente. Anche il taglio del film nella termoformatura da bobina in continuo avviene in automatico.

Gli standard qualitativi ottenibili con le termoformatrici di più recente concezione assicurano un’elevata precisione e ripetibilità del processo. Si va inoltre sempre più affermano l’accoppiamento metallo – plastica per prodotti finiti pronti all’uso con supporto di progettazione e co-design offerto al cliente dal fornitore di manufatti.