Macchine migliorate per la produzione di materiali compositi
L’estrusione è un processo di stampaggio che prevede la compressione di un materiale di base attraverso uno stampo preformato per creare oggetti con una forma e un profilo specifici. I prodotti dell’estrusione sono chiamati estrusi e possono essere tubi, lastre, profili di mobili e finestre, serbatoi di carburante, barili, contenitori o persino snack alimentari. Il progetto NEWEX, finanziato dall’UE, ha dimostrato una tecnologia unica che consente alle piccole e medie imprese (PMI) di lavorare più facilmente polimeri e materiali compositi. Dotate di estrusori monovite, le nuove macchine semplificano la lavorazione di materiali con un indice di portata molto basso e bassa viscosità, nonché di quelli contenenti elevate quantità di nanoriempitivi.
Informazioni sul funzionamento interno della macchina
Il funzionamento dell’innovativo estrusore si basa sullo sviluppo di componenti avanzati: un’innovativa sezione di alimentazione scanalata, un segmento cilindrico rotante e viti con geometria speciale. «Il concetto fondamentale alla base dello sviluppo dei nuovi estrusori era quello di migliorare il processo di plastificazione dei materiali difficili da lavorare (quanto possono piegarsi senza rompersi)», spiega il coordinatore del progetto, Janusz Sikora. Le parti del sistema di plastificazione vengono adattate in base alle proprietà granulometriche (dimensioni dei grani) e reologiche del materiale da lavorare. In un primo momento, l’estrusore consente agli utenti di modificare continuamente gli elementi strutturali della sezione di alimentazione scanalata, cambiando in modo indipendente la profondità di ciascuna scanalatura e il numero di scanalature. Il cilindro ruota nel senso di rotazione della vite o in quello opposto, alla velocità desiderata. La vite dell’estrusore è stata modificata per conformarsi al cilindro modificato. I ricercatori hanno depositato i brevetti delle tre soluzioni per tutelare la loro proprietà intellettuale. «Ci aspettiamo che il nostro processo adattato sia più efficiente rispetto all’estrusione convenzionale, consentendo l’estrusione di maggiori quantità di materiale in tempi più brevi, una migliore omogeneizzazione del prodotto, un consumo energetico ridotto e una riduzione degli scarti. Si tratta di una buona notizia per alcuni settori, quali quello della produzione di polimeri, il settore cosmetico e il settore alimentare», osserva Sikora.
Lavoro sperimentale
I ricercatori hanno sperimentato l’estrusione di polietilene a bassa densità (materiale plastico morbido, flessibile e leggero) contenente una certa quantità di nanoriempitivi (nanotubi di halloysite), determinando una serie di parametri. Tra questi, la distribuzione della pressione e della temperatura nel sistema di plastificazione e nella testa di estrusione, il consumo specifico di energia, il rigonfiamento dell’estrusione, la temperatura dell’estruso, la velocità di estrusione e la potenza fornita all’estrusore e trasferita dal polimero a bassa e alta velocità della vite. Le proprietà dell’estruso risultante sono state quindi analizzate determinando fattori quali l’indice di viscosità, la temperatura di deformazione termica, la temperatura di transizione di fase, il grado di cristallinità, l’entalpia, il modulo di Young, la resistenza alla trazione, lo sforzo di rottura, la resistenza all’impatto, la durezza e altri. In seguito, i ricercatori hanno effettuato test comparativi. Parallelamente alle attività di ricerca e sviluppo, NEWEX ha sostenuto scambi internazionali tra industria e università nonché il trasferimento di conoscenze tra istituti di ricerca selezionati e aziende di tutta Europa. «Gli obiettivi del nostro progetto sono coerenti con le politiche dell’UE, che hanno posto un’enfasi significativa sul sostegno allo sviluppo di tecnologie produttive ecocompatibili per contribuire a ridurre l’uso di energia. L’uso delle nostre macchine aumenterà la competitività delle PMI, il fatturato e il tasso di occupazione», aggiunge Sikora. Il consorzio del progetto intende continuare a lavorare sulla tecnologia appena sviluppata, innalzando il livello di maturità tecnologica a 9.
Parole chiave
NEWEX, estrusore, estrusione, estruso, materiali compositi, produzione di polimeri, cosmetici, plastificazione
