Quali sono i principi scientifici alla base dell'estrusione di plastica?

L'estrusione di plastica trasforma la plastica grezza in forme continue utilizzando calore e pressione, una tecnica fondamentale per la creazione di vari prodotti come tubi, lastre e pellicole.

L'estrusione di plastica fonde i polimeri e li spinge attraverso uno stampo per ottenere forme continue, producendo in modo efficiente articoli come tubi, fogli e pellicole.

La comprensione dell'estrusione della plastica è fondamentale per ottimizzare i processi produttivi. Questo metodo consente di creare diversi profili di plastica. Approfondite l'argomento per scoprire come le diverse tecniche di estrusione possono essere utili alla vostra linea di produzione.

Quali sono i principi di base dell'estrusione di plastica?

L'estrusione di plastica è un processo produttivo fondamentale che modella e forma i materiali in prodotti utilizzati in vari settori. Attraverso il riscaldamento controllato e l'estrusione, la plastica grezza viene trasformata in articoli versatili come tubi, pellicole e fogli.

L'estrusione di plastica fonde e modella la plastica attraverso una filiera, producendo prodotti continui come i tubi. I componenti chiave sono l'estrusore, la filiera e il sistema di raffreddamento, fondamentali per una produzione efficiente nell'industria automobilistica e delle costruzioni.

Principi di meccanica

L'estrusione è semplice. Una vite gira in un barile e spinge la plastica in avanti. La vite è in realtà un piano inclinato o una rampa, avvolta intorno a uno strato centrale. Il suo scopo è quello di aumentare la pressione per superare una maggiore resistenza.

Quando si estrude, si deve lottare contro tre fattori: l'attrito delle particelle solide (alimentazione) contro la parete del cilindro e l'attrito tra di esse durante i primi giri della vite (zona di alimentazione); l'adesione della massa fusa alla parete del cilindro; la resistenza al flusso all'interno della massa fusa mentre viene spinta in avanti.

Principi termici

I termoplastici sono materie plastiche che possono essere fuse quando sono calde e si solidificano quando si raffreddano. Da dove proviene il calore per fondere la plastica? I riscaldatori sulla gola di alimentazione e sul cilindro/diaframma possono aiutare e sono importanti all'avvio, ma l'energia immessa dal motore, il calore generato dall'attrito nel cilindro mentre il motore gira la vite contro la resistenza della plastica fusa spessa, è la fonte di calore più importante per tutte le materie plastiche, tranne che per i sistemi piccoli, lenti e con un'alta percentuale di calore. velocità della vite¹di plastica ad alta temperatura di fusione e applicazioni di rivestimento per estrusione.

Principi di selezione del capitale

Nella maggior parte degli estrusori, la variazione della velocità della vite si ottiene regolando la velocità del motore. Di solito il motore funziona a una velocità massima di circa 1750 giri al minuto, ma è troppo veloce per una vite estrusore.

Se la velocità è tale, si genera troppo calore di attrito e il tempo di permanenza della plastica è troppo breve per preparare una fusione uniforme e ben miscelata. I rapporti di riduzione tipici sono tra 10:1 e 20:1. Il primo stadio può utilizzare ingranaggi o pulegge, ma il secondo stadio utilizza ingranaggi e la vite si trova al centro dell'ultimo ingranaggio grande.

In alcune macchine a bassa velocità (come le viti gemelle per il PVC), ci possono essere tre stadi di riduzione e la velocità massima può essere di 30 giri/min o meno (rapporti fino a 60:1). All'estremo opposto, alcune viti gemelle molto lunghe utilizzate per la miscelazione possono funzionare a 600 giri/minuto o più, per cui è necessario un tasso di decelerazione molto basso e un raffreddamento molto profondo.

Quali sono i parametri di processo dello stampaggio per estrusione?

I parametri dello stampaggio per estrusione definiscono la qualità e l'efficienza del prodotto, svolgendo un ruolo fondamentale in vari settori produttivi.

I parametri di stampaggio per estrusione includono la temperatura del cilindro, la velocità della vite e il design della matrice, che influenzano il flusso, la forma e la precisione, essenziali per una produzione ottimale nel settore dell'imballaggio e dell'edilizia.

Temperatura

La temperatura è una delle condizioni importanti per il corretto svolgimento dello stampaggio per estrusione. Partendo da materiali solidi in polvere o in forma granulare, i prodotti ad alta temperatura vengono estrusi dalla testa della matrice e subiscono un complesso processo di cambiamento di temperatura.

In senso stretto, la temperatura di stampaggio per estrusione dovrebbe riferirsi alla temperatura del materiale plastico fuso, ma questa temperatura dipende in larga misura dalla temperatura del cilindro e della vite, e una piccola parte deriva dal calore di attrito generato durante la miscelazione nel cilindro, per cui la temperatura del cilindro viene spesso utilizzata per approssimare la temperatura di stampaggio.

Per trasportare, fondere, omogeneizzare ed estrudere senza problemi la plastica nel cilindro e per produrre in modo efficiente pezzi di alta qualità, la chiave è il controllo della temperatura di ogni sezione del cilindro. La temperatura del cilindro viene regolata dal sistema di riscaldamento e raffreddamento e dalla controllo della temperatura² dell'estrusore.

La temperatura di testa deve essere controllata al di sotto della temperatura di decomposizione termica della plastica e la temperatura dello stampo può essere leggermente inferiore alla temperatura di testa, ma deve essere garantita una buona fluidità della plastica fusa.

Inoltre, le fluttuazioni e le differenze di temperatura durante il processo di stampaggio causano difetti quali tensioni residue, resistenza non uniforme in ogni punto e superficie opaca sulle parti in plastica. Sono molti i fattori che causano tali fluttuazioni e differenze di temperatura, come l'instabilità dei sistemi di riscaldamento e raffreddamento, le variazioni di velocità della vite e così via, ma la progettazione e la selezione della vite hanno l'impatto maggiore.

Pressione

Quando si estrude, la plastica deve spingere attraverso la matrice. È come cercare di spremere il dentifricio da un tubetto. Bisogna spingere con forza per farlo uscire. La pressione all'interno della plastica che passa attraverso il cilindro è ciò che la fa fondere e diventare un pezzo solido.

Se si aumenta la pressione dello stampo, è possibile miscelare meglio la massa fusa e rendere il prodotto più denso. Ma se si aumenta troppo la pressione dello stampo, si otterrà meno prodotto.

Come la temperatura, anche le variazioni di pressione nel tempo producono fluttuazioni periodiche, che hanno un effetto negativo sulla qualità dei pezzi in plastica.

Le variazioni della velocità della vite e l'instabilità dei sistemi di riscaldamento e raffreddamento sono tutte cause di fluttuazioni della pressione. Per ridurre le fluttuazioni di pressione, la velocità della vite deve essere ragionevolmente controllata per garantire l'accuratezza del controllo della temperatura dei dispositivi di riscaldamento e raffreddamento.

Velocità di estrusione

La velocità di estrusione (nota anche come velocità di estrusione) è la quantità di plastica che esce dalla filiera dell'estrusore in un determinato lasso di tempo. Di solito si misura in chilogrammi all'ora o in metri al minuto. La misura della velocità di estrusione indica la quantità di plastica che l'estrusore può produrre.

Sono molti i fattori che influenzano la velocità di estrusione, come la struttura della matrice, della vite e del cilindro, la velocità della vite, la struttura del sistema di riscaldamento e raffreddamento e le caratteristiche della plastica.

Sia la teoria che la pratica hanno dimostrato che la tasso di estrusione³ aumenta con l'aumento del diametro della vite, della profondità della scanalatura a spirale, della lunghezza della sezione di omogeneizzazione e della velocità della vite, e aumenta con l'aumento della pressione del fuso all'estremità della vite e dello spazio tra la vite e la canna.

Una volta determinati la struttura dell'estrusore, il tipo di plastica e il tipo di parti in plastica, la velocità di estrusione è legata solo alla velocità della vite. Pertanto, la regolazione della velocità della vite è la misura principale per controllare la velocità di estrusione.

Anche la velocità di estrusione varia durante la produzione, influenzando la forma e le dimensioni dei pezzi di plastica. Per questo motivo, oltre a progettare correttamente la vite e le sue dimensioni, è necessario controllare la velocità della vite e la temperatura di estrusione. In questo modo, è possibile evitare che la pressione di estrusione e la viscosità della massa fusa cambino a causa delle variazioni di temperatura. In questo modo, è possibile evitare che la velocità di estrusione cambi.

Velocità di trazione

Quando si estrude la plastica, si ottiene un pezzo lungo e continuo. È necessario qualcosa per estrarlo. La plastica si allunga quando esce dalla matrice e viene tirata. Più la si allunga, più diventa forte nella direzione in cui la si allunga, ma si restringe anche di più quando si raffredda.

Di solito si estrae alla stessa velocità con cui si estrude. Il rapporto tra la velocità con cui si estrae e quella con cui si estrude si chiama "velocità di estrusione". rapporto di trazione⁴. Deve essere più di 1.

Quali sono le fasi dell'estrusione di plastica?

L'estrusione di plastica trasforma il materiale plastico grezzo in forme continue come tubi e lastre, fondamentali per numerose applicazioni produttive.

L'estrusione di plastica prevede l'alimentazione, la fusione e la modellazione della plastica grezza attraverso una matrice e il raffreddamento per creare profili continui come tubi e lastre.

Alimentazione e preriscaldamento

Il dispositivo di alimentazione dell'estrusore di plastica utilizza solitamente un design a imbuto per aggiungere la materia prima plastica nel cilindro. Durante il processo di alimentazione, la materia prima deve essere preriscaldata per migliorarne la fluidità e l'effetto di fusione. Il preriscaldamento può essere ottenuto tramite un riscaldatore esterno al cilindro, oppure la materia prima può essere preriscaldata da un preriscaldatore.

Fusione e trasporto

Quando la materia prima entra nel cilindro, la vite continua a spingerla in avanti. Nel frattempo, il riscaldatore all'esterno del cilindro riscalda la materia prima, facendola sciogliere e trasformandola in un liquido appiccicoso. La vite e il riscaldatore lavorano insieme per far sì che il liquido formi degli strati nel barile.

La vite è una parte fondamentale dell'estrusore di plastica e la sua forma e struttura influiscono notevolmente sulla capacità di fondere e spostare la plastica. La vite è solitamente realizzata in sezioni, con diverse parti della vite con profondità e larghezza della filettatura diverse per lavorare con diversi tipi di plastica.

La velocità di rotazione della vite è importante anche per la capacità di sciogliere e muovere la plastica; la velocità deve essere modificata in base al tipo di plastica utilizzata, alla temperatura e al prodotto che si vuole ottenere.

Estrusione e stampaggio

Dopo che la plastica è stata fusa e trasportata, la colata di plastica raggiunge la parte della filiera (stampo). La matrice estrude il materiale fuso nella forma desiderata in base alla forma e ai requisiti del prodotto. La struttura e il design dello stampo hanno un'importante influenza sull'effetto di stampaggio del prodotto e devono essere progettati e realizzati in base ai requisiti del prodotto.

Quando il materiale fuso viene estruso, è sottoposto a pressione e forze di taglio all'interno della filiera e forma gradualmente la forma del prodotto. Allo stesso tempo, il sistema di raffreddamento esterno alla filiera raffredda il prodotto per mantenerlo in una determinata forma e dimensione. La velocità e il metodo di raffreddamento devono essere regolati in base al materiale e ai requisiti del prodotto.

Trazione e taglio

Dopo l'estrusione e lo stampaggio, il prodotto deve essere estratto dalla matrice e tagliato. Il dispositivo di trazione utilizza solitamente un design a cingoli o a rulli per estrarre il prodotto dalla matrice per attrito. Il dispositivo di taglio taglia in base alla lunghezza e ai requisiti del prodotto per garantire le specifiche e la qualità del prodotto.

Quali sono le caratteristiche del processo di estrusione della plastica?

Il processo di estrusione della plastica è un metodo di produzione versatile, ampiamente utilizzato per produrre profili continui con sezioni trasversali coerenti, fondamentali per settori come l'edilizia e l'imballaggio.

L'estrusione di plastica prevede la fusione di pellet e la loro modellazione attraverso una filiera, offrendo versatilità, efficienza ed economicità per la produzione su larga scala.

Stampaggio di precisione della plastica

La precisione dei prodotti estrusi è relativamente alta e si possono produrre prodotti con diametro, spessore e lunghezza relativi alla precisione specificata. I prodotti di alta precisione hanno applicazioni molto importanti in tutti i settori della vita, perché possono soddisfare meglio le esigenze dei clienti o sviluppare liberamente prodotti più complessi.

L'estrusione di plastica è un processo in grado di rendere più preciso lo stampaggio della plastica e di produrre tutti i tipi di prodotti plastici complessi, come tubi, profili, lastre, ecc. Regolando i parametri dell'estrusore e la struttura dello stampo, è possibile controllare con precisione le dimensioni e la forma dei prodotti realizzati, in modo da soddisfare le esigenze dei diversi clienti.

Alta efficienza produttiva

Rispetto ad altri metodi di lavorazione della plastica, il processo di estrusione della plastica⁵ ha una maggiore efficienza produttiva. Il processo di produzione dell'estrusione di plastica è semplice e facile e può essere automatizzato. L'efficienza produttiva è relativamente alta e si possono realizzare molti prodotti in poco tempo.

Un estrusore può produrre in modo continuo prodotti in plastica lunghi fino a centinaia di metri, con una velocità di produzione elevata, una produzione automatica, una riduzione dei costi di manodopera e una maggiore efficienza produttiva. Inoltre, stampaggio per estrusione⁶ possono anche essere prodotti in modo continuo senza fermarsi per le operazioni di cambio stampo, riducendo notevolmente i tempi e i costi di produzione del prodotto. Adatto alla produzione di massa.

Forte controllabilità

È possibile controllare il estrusione di plastica⁷ per realizzare prodotti diversi. È possibile modificare la temperatura, la pressione, la velocità e altri elementi dell'estrusore per far funzionare il materiale e il processo per prodotti diversi. È inoltre possibile cambiare lo stampo ogni volta che si desidera realizzare prodotti diversi.

Superficie liscia del prodotto

I prodotti in plastica ottenuti per estrusione hanno una superficie liscia e una qualità stabile. Quando la plastica viene estrusa e raffreddata dallo stampo, non è facile che si producano bolle e difetti sulla superficie. Ha un bell'aspetto e una buona sensazione al tatto ed è adatto per le occasioni in cui la superficie del prodotto richiede requisiti elevati.

Eccellenti proprietà meccaniche

I prodotti stampati per estrusione hanno eccellenti proprietà meccaniche, come la resistenza all'usura, la resistenza alle alte temperature, la resistenza alla corrosione, l'elevata resistenza e la buona tenacità. Queste eccellenti proprietà meccaniche⁸ rendono i prodotti estrusi ampiamente utilizzati in vari settori, come quello delle fibre chimiche, dei materiali da costruzione, dell'elettronica, delle automobili, dell'imballaggio e di altre industrie.

Varie forme

La tecnologia di stampaggio per estrusione può realizzare tutti i tipi di prodotti, come tubi, lastre, pellicole, profili e così via. È anche possibile personalizzarli. I prodotti sono molto flessibili.

Basso costo di produzione

Lo stampaggio per estrusione è economico perché le attrezzature e il processo di questa tecnologia sono semplici e il tasso di scarti è basso. Quando si realizzano prodotti, il costo è importante. Lo stampaggio per estrusione è quindi una buona scelta per la realizzazione di prodotti.

Nel processo di estrusione della plastica, le particelle di plastica vengono riscaldate e ammorbidite prima di essere estruse, riducendo così gli sprechi e risparmiando al massimo le materie prime. Inoltre, l'estrusore può controllare con precisione la quantità di estrusione, evitando lo spreco di materie prime, migliorando il tasso di utilizzo delle materie prime e riducendo i costi di produzione.

Quali sono i settori di applicazione dell'estrusione di plastica?

L'estrusione di plastica è parte integrante dell'industria manifatturiera e consente a diversi settori di realizzare prodotti in plastica su misura, dai componenti automobilistici agli imballaggi.

L'estrusione di plastica viene utilizzata per i componenti automobilistici, i materiali da costruzione, i prodotti di consumo e gli imballaggi, offrendo versatilità, proprietà migliorate, economicità e flessibilità di progettazione.

Materiali per la decorazione della casa

Anche nel campo della decorazione domestica la tecnologia di estrusione della plastica è ampiamente utilizzata. La tecnologia di estrusione permette di realizzare materiali decorativi come pavimenti, pannelli murali e battiscopa. Questi materiali non solo sono belli e facili da installare, ma hanno anche una buona resistenza all'usura, all'acqua e alla corrosione. Il processo di estrusione della plastica offre una scelta più diversificata ed ecologica per la decorazione della casa.

Profili per porte e finestre

Nel settore edile, i profili per porte e finestre in plastica hanno gradualmente sostituito i tradizionali profili per porte e finestre in legno e metallo perché sono leggeri, non arrugginiscono e sono facili da realizzare.

Il PVC è uno dei materiali principali per la produzione di profili di porte e finestre. È possibile realizzare telai di porte e finestre, ante e altri componenti di forme diverse spremendo il PVC da una macchina. Questi componenti hanno un bell'aspetto, mantengono il calore all'interno e il rumore all'esterno e fanno parte degli edifici moderni.

Tubi

I tubi sono uno dei prodotti più comuni realizzati con l'estrusione di plastica. Con l'estrusione si possono realizzare tubi per l'acqua, per il gas o per l'isolamento dei fili. Il PVC, il PE e il PP sono le plastiche più diffuse per la produzione di tubi perché hanno buone proprietà fisiche e sono facili da lavorare. Con l'estrusione si possono realizzare tubi con diametri, spessori di parete e lunghezze diverse, per adattarsi a diversi usi.

Parti di ricambio per autoveicoli

L'estrusione di plastica è importante anche nell'industria automobilistica. L'estrusione può produrre parti di automobili come cruscotti, guarnizioni e altri componenti. Questi componenti devono avere un bell'aspetto e la giusta dimensione. Devono anche essere in grado di resistere alle intemperie e di non usurarsi. L'estrusione è in grado di produrre questi componenti. È in grado di produrre parti di auto di qualità che migliorano l'auto.

Parti elettroniche ed elettriche

Nell'industria elettronica ed elettrica, la tecnologia di estrusione della plastica è ampiamente utilizzata per realizzare tutti i tipi di alloggiamenti, materiali isolanti, radiatori e altri componenti. Questi componenti devono avere buone caratteristiche di isolamento, resistenza al calore e forza meccanica. Regolando la struttura e le dimensioni della matrice di estrusione, possiamo realizzare tutti i tipi di forme e colori complessi di componenti elettronici ed elettrici per soddisfare le esigenze dei diversi prodotti.

Altri profili speciali

Oltre ai comuni profili in plastica sopra menzionati, la tecnologia di estrusione della plastica può produrre anche diversi profili speciali in base alle esigenze dei clienti. Ad esempio, profili speciali per ringhiere di sicurezza e dispositivi di protezione, profili di precisione per apparecchiature mediche e componenti di illuminazione, ecc. La produzione di questi profili speciali richiede una progettazione di stampi ad alta precisione e una tecnologia di estrusione avanzata per soddisfare le esigenze di settori specifici.

Conclusione

L'estrusione di plastica è un processo che spinge la plastica in avanti facendo ruotare la vite nella canna, coinvolgendo principi meccanici, termici e di decelerazione. Le materie termoplastiche vengono preriscaldate, fuse, convogliate nello stampo per formare la forma desiderata e completate con il taglio a trazione.

Lo stampaggio per estrusione è un ottimo modo per produrre oggetti. È super preciso, super veloce, facile da controllare ed economico. Si può usare per produrre ogni tipo di oggetto, come oggetti per la casa, tubi, porte e finestre, parti di automobili ed elettronica. Si possono creare tutti i tipi di forme per adattarle a qualsiasi esigenza. È ottimo per tutti i tipi di oggetti.