Nei processi di estrusione si utilizzano svariate tipologie di additivi.
Tra le principali famiglie di additivi impiegati, vi sono:
Lubrificanti interni ed esterni, Agenti nucleanti, Modificatori di viscosità, Stabilizzanti termici e antiossidanti, Modificatori di impatto, Coloranti e pigmenti, Cariche…
La scelta dipende dal tipo di plastica utilizzata, dalle caratteristiche desiderate del prodotto finale e dalle specifiche dell’impianto di estrusione. Non ci dilungheremo qui sulle funzioni dei singoli additivi, ovvero sull’effetto che il loro utilizzo ha sul prodotto finale.
Qui invece desideriamo approfondire le ricadute del loro impiego sull’efficienza del gruppo di plastificazione, sulla sua produttività ed usura.
La produttività di un impianto di estrusione è determinata principalmente da:
- Portata della vite (kg/h).
- Efficienza del processo di fusione (consumo energetico, omogeneità della massa fusa).
- Stabilità del flusso (assenza di accumuli, degrado termico o variazioni di viscosità).
- Usura del cilindro e della vite (durata dei componenti e necessità di manutenzione).
L’efficienza del gruppo di plastificazione (vite e cilindro) nell’estrusione della plastica è fortemente influenzata dagli additivi utilizzati, poiché essi modificano la reologia del materiale, la temperatura di fusione, la scorrevolezza e l’usura dei componenti.
Gli additivi possono naturalmente anche avere effetti generali positivi sulla produttività dell’impianto:
✅ Riduzione dell’usura dell’estrusore → Minori costi di manutenzione.
✅ Migliore scorrevolezza del polimero → Maggiore velocità di estrusione.
✅ Minori tempi di raffreddamento e stabilizzazione → Aumento della produttività.
✅ Migliore qualità del prodotto → Minori scarti e maggiore ripetibilità del processo.
Infatti l’uso corretto degli additivi è essenziale per garantire efficienza produttiva, qualità del prodotto e riduzione dei costi operativi.
Possibili problemi:
🔴 Cariche minerali e fibre di vetro, cariche ad alta durezza (talco, carbonato di calcio)
- Materiali altamente abrasivi accelerano l’usura della vite e richiedono l’uso di viti con rivestimenti resistenti (es. nitrurazione, carburo di tungsteno).
- Possono causare abrasione anche delle pareti del cilindro, riducendone la vita utile. Di conseguenza necessitano di cilindri rivestiti con materiali ad alta resistenza (bimetallici).
- Cariche minerali e fibre di vetro possono aumentare la densità apparente del materiale, richiedendo una maggiore coppia sulla vite → Maggior consumo energetico.
🔴 Stabilizzanti termici
- Alcuni stabilizzanti termici possono degradarsi a temperature elevate, generando sottoprodotti volatili che contaminano l’estrusore.
🔴 Agenti espandenti chimici
- Alcuni composti espandenti rilasciano gas che possono creare variazioni di pressione all’interno del cilindro e causare instabilità.
🔴 Lubrificanti in eccesso
- Se non dosati correttamente, possono causare problemi di scivolamento nel cilindro e ridurre l’efficienza della fusione: un’eccessiva quantità può creare slip-stick effect, con instabilità del flusso e variazioni di pressione nel cilindro.
🔴 Attenzione ai dosaggi!
- L’uso eccessivo di alcuni additivi può ridurre la viscosità della massa fusa oltre il necessario, provocando instabilità nel processo.
Quindi quali sono le strategie per Ottimizzare la Produttività e la Durata del Gruppo di Plastificazione?
Per massimizzare l’efficienza dell’estrusore ed evitare usura prematura, si possono adottare le seguenti strategie:
1. Configurazione della Vite e del Cilindro – è la specializzazione di Viplas!
- Viti con profili ottimizzati (barriera, miscelazione, degasaggio) per migliorare l’omogeneità della massa fusa.
- Rivestimenti antiusura (bimetallici, nitrurazione, carburo di tungsteno) per ridurre l’impatto delle cariche abrasive.
- Monitoraggio delle temperature e delle pressioni per evitare condizioni operative che accelerano l’usura.
2. Selezione degli Additivi Ottimale
- Bilanciare l’uso di lubrificanti interni ed esterni per garantire un buon scorrimento senza eccessivo slittamento.
- Utilizzare stabilizzanti termici di alta qualità per minimizzare il degrado del polimero.
- Limitare la quantità di cariche abrasive o adottare materiali resistenti per la vite e il cilindro.
3. Controllo della Temperatura e della Pressione
- Prevenire il surriscaldamento con un controllo preciso delle zone di riscaldamento del cilindro.
- Evitare fluttuazioni di pressione nel cilindro che possono derivare da un dosaggio errato degli additivi.
Conclusioni
L’uso di additivi appropriati nel processo di estrusione ha un impatto significativo su produttività ed efficienza, in particolare su:
- Miglioramento della fluidità e della stabilità del flusso, aumentando la velocità di estrusione.
- Protezione del cilindro e della vite, riducendo l’usura e i costi di manutenzione.
- Ottimizzazione del raffreddamento, riducendo i tempi ciclo e aumentando la resa produttiva.
Una corretta selezione e dosaggio degli additivi consente di migliorare le prestazioni dell’estrusore, ridurre il consumo energetico e prolungare la durata dei componenti, garantendo una produzione più stabile ed efficiente.
