Estrusione materie plastiche

L’estrusione è la tecnologia utilizzata per trasformare un polimero, sia esso in granuli oppure in polvere, in un manufatto di forma continua, mediante l’azione combinata di calore e pressione. La macchina utilizzata per questa operazione è l’estrusore. Dalla tramoggia il polimero passa in un cilindro; qui viene fuso, omogeneizzato e spinto in avanti da una vite fino a giungere alla testa dell’estrusore che gli imprime la forma voluta; uscito dalla testa dell’estrusore il manufatto viene raffreddato mediante aria o acqua.

Estrusione: a cosa serve

Tale tecnologia viene utilizzata per la quasi totalità delle resine per ottenere quattro tipologie di manufatti:

• film tubolari soffiati: la testa dell’estrusore ha un ugello di forma anulare; si parla di “estrusione a bolla”, e viene utilizzata per produrre sacchi e sacchetti, film termoretraibili, film per coperture e impermeabilizzazione;
• film piani e lastre: l’estrusore è a testa piana con ugello a orificio rettilineo; si parla di “estrusione a testa piana”, e viene utilizzata per la produzione di film sottili, anche accoppiati eventualmente con altri materiali, destinati all’imballaggio di prodotti alimentari (carne fresca, formaggi, surgelati ecc.), rivestimento di cavi elettrici, nastri ed etichette autoadesive, sottotappeti ecc. I film di spessore più sottile possono poi essere stirati in senso longitudinale o trasversale (film mono-orientato) o in entrambi i sensi (film bi-orientato), operazione che conferisce migliorate caratteristiche meccaniche oltre che una minor permeabilità ai gas. Il film po’anche essere metallizzato. Le lastre estruse, cioè i film di spessore maggiore, vengono generalmente successivamente termoformate: spesso estrusione a testa piana e termoformatura sono pertanto integrate. Anche le lastre di polistirolo espanso vengono ottenute mediante estrusione a testa piana tramite “direct gassing”, cioè iniezione di gas all’interno del cilindro;
• tubi e profilati utilizzati per impieghi civili e industriali: l’ugello è ad orificio circolare di diverso diametro;
• monofili: in questo caso la testa dell’estrusore ha la forma di una grata con fori molto sottili che conferiscono al polimero che passa attraverso di essi la forma appunto di fili sottili. I monofili possono essere poi stirati, fibrillati e intrecciati a formare la rafia, con la quale, a sua volta, si ottengono sacchi e cordami.

Evoluzione tecnologica dell’estrusione di materie plastiche

Alcuni elementi relativi al know how delle nuove linee di estrusione sono:

• utilizzo di tecnologie CAD – CAM dalla definizione del lay – out dell’impianto fino allo studio di piccoli particolari (quali, ad esempio, lo studio del profilo della vite o il design di singoli componenti);
• linee di produzione integrate a valle con altri tipi di processo (es. termoformatura);
• impianti multifunzionali: linee di estrusione abbinate ad attrezzature complementari “di fine linea” che consentono l’abbinamento di processi di estrusione/compounding per la produzione di manufatti quali tubi, lastre, foglie per applicazioni high tech (es. componenti per auto, particolari tecnici per edilizia eccetera);
• aumento della produzione oraria e minimizzazione degli scarti tramite un processo di automatizzazione sempre più elevato e all’utilizzo di sofisticati software;
• ottimizzazione della scelta dei materiali da usare, anche in collaborazione con Centri Universitari di Ricerca;
• linee di estrusione in grado di processare il polimero, sia esso in forma fisica di granuli o di polvere, senza alterarne le proprietà chimico – fisiche e meccaniche;
• sinergie tra parte meccanica dell’impianto, elettronica di comando e software che consentono la produzione in continuo di manufatti di forma flessibile (quali piccoli tubicini, cateteri) o tubi ad estremità conica, con diametri, spessori e flessibilità variabili, senza dover ricorrere a successive operazioni di giunzione dei vari elementi; ciò, ovviamente, si traduce in minori costi totali del manufatto finito;
• messa in sicurezza degli impianti: controllori a logica programmabile (PLC) per la gestione della sicurezza e del processo; sistemi di rilevazione di gas esplosivi e / o infiammabili; aspirazione gas sopra l’estrusore eccetera;
• ricorso a sistemi (quali i cilindri apribili) che consentono di ispezionare, nel corso del processo, l’andamento della plastificazione.

Il mercato dell’estrusione

Il mercato globale delle materie plastiche estruse è stato valutato in 185,6 miliardi di dollari nel 2020 e si prevede che raggiungerà 289,2 miliardi entro il 2030, crescendo a un CAGR del 4,6% dal 2021 al 2030.