Estrusione

Il processo di estrusione è progettato fondamentalmente per convertire in modo continuo un materiale morbido in una forma specifica. Il cuore di questa macchina di lavorazione è il trasportatore a vite (o coclea). Esso trasporta il materiale plastico freddo (in forma granulare o in polvere) in avanti grazie all’azione della vite, comprimendolo e, con il calore proveniente da riscaldatori esterni e l’attrito del flusso viscoso, lo trasforma in un flusso fuso (fare riferimento alla Figura 1). Durante questo processo, si sviluppa una pressione sul materiale, che raggiunge il massimo livello proprio prima che la plastica fusa entri nella filiera (die). Il pacco filtri (screen pack), costituito da una serie di reti a maglia fine o grossa supportate da una piastra forata (breaker plate) e posizionate tra la vite e la filiera, filtra lo sporco e i grumi di polimero non fusi. La pressione sulla plastica fusa la spinge attraverso un adattatore e nella filiera, che detta la forma dell’estruso finale.

Estrusione a caldo (Hot Extrusion)

L’estrusione a caldo è un processo di lavorazione a caldo, il che significa che viene eseguito al di sopra della temperatura di ricristallizzazione del materiale per evitare l’incrudimento e facilitare la spinta del materiale attraverso la filiera. La maggior parte delle estrusioni a caldo viene effettuata su presse idrauliche orizzontali che vanno da 230 a 11.000 tonnellate metriche. Le pressioni variano da 30 a 700 MPa; pertanto, è necessaria la lubrificazione, che può essere olio o grafite per estrusioni a temperatura più bassa, o polvere di vetro per quelle a temperatura più alta. Il più grande svantaggio di questo processo è il costo dei macchinari e la loro manutenzione.

Estrusione a freddo (Cold Extrusion)

L’estrusione a freddo è un processo di formatura per compressione e spinta con il materiale di partenza (billetta/massello) a temperatura ambiente. Tuttavia, durante il processo, il materiale in deformazione subisce un riscaldamento da deformazione (conversione del lavoro di deformazione in calore) fino a diverse centinaia di gradi. Tipicamente, viene utilizzato un punzone per applicare pressione alla billetta racchiusa, parzialmente o completamente, in una matrice stazionaria.

Vantaggi dell’Estrusione:

• Conveniente: Economico per la produzione su larga scala con scarti minimi.

• Versatile: Supporta vari materiali e forme.

• Personalizzabile: Flessibilità nel design e nell’uso di additivi.

• Qualità costante: Produzione scalabile con qualità uniforme.

• Efficienza energetica: Si integra bene con altri processi produttivi.

Svantaggi dell’Estrusione:

• Limitazioni dei materiali: Non tutti i polimeri sono adatti.

• Costi di avvio elevati: Le attrezzature e le filiere sono costose.

• Variabilità dimensionale: Ritiro da raffreddamento e rigonfiamento all’uscita dalla filiera (die swell).

• Limitazioni di forma: I design complessi sono difficili da realizzare.

• Problemi di controllo qualità: Difetti superficiali e incongruenze nel materiale.

• Necessità di post-elaborazione: Richiede taglio, finitura o rivestimento.

• Preoccupazioni ambientali: Consumo energetico e rifiuti plastici.

Applicazioni dell’Estrusione

1. Edilizia e Costruzioni

• Tubi e condutture (es. tubi in PVC, sistemi di drenaggio).

• Profili per finestre e porte (es. telai in uPVC).

• Materiali isolanti (es. pannelli in schiuma, guarnizioni meteorologiche).

2. Industria dell’Imballaggio

• Film e fogli di plastica (es. imballaggi alimentari, film termoretraibili).

• Contenitori e vassoi.

3. Industria Automobilistica

• Guarnizioni e sigilli.

• Isolamento di fili e cavi.

• Finiture interne e guaine protettive.

4. Beni di Consumo

• Cannucce, corde e tubi da giardino.

• Profili in plastica per mobili o elettrodomestici.

5. Elettricità ed Elettronica

• Rivestimenti per fili e cavi.

• Condotti per cablaggi elettrici.

6. Settore Medico

• Cateteri, tubi e altri profili di grado medico.

7. Applicazioni Industriali

• Nastri trasportatori e guide.

• Rivestimenti protettivi per macchinari.

8. Agricoltura

• Tubi per irrigazione e film agricoli.

• Coperture per serre.

L’estrusione di polimeri è versatile, rendendola cruciale nelle industrie che richiedono prodotti in plastica continui e personalizzabili.