La co-estrusione è la creazione di un sistema multistrato, ottenuto alimentando la testa dell'estrusore con più materiali, ciascuno proveniente da un cilindro diverso. Passando attraverso la filiera, i diversi flussi si organizzano e compongono i diversi strati dell'oggetto. A livello fisico, ciò è garantito dalla viscosità dei polimeri, che impedisce la miscelazione e consente la distribuzione omogenea di un materiale sull'altro.
Come per la semplice estrusione, i polimeri devono plastificarsi e fluire senza degradarsi, quindi i profili di pressione e temperatura devono essere controllati accuratamente; inoltre, il tempo di permanenza del materiale nel cilindro deve essere il più limitato possibile.
Nonostante i media continuino a demonizzarla come "il male assoluto", la plastica ha svolto, fin dalla sua creazione, un ruolo fondamentale nello sviluppo delle società. Oggi è di moda dire che la plastica inquina. Certamente inquina se gettiamo la plastica in mare o in qualsiasi altro luogo della natura. Questo, però, non è colpa della plastica. È colpa di chi la getta senza pensare alle conseguenze. La verità è che la plastica si è diffusa così tanto nel mondo perché è un materiale economico, pratico e si adatta a innumerevoli applicazioni. Oggi, quindi, vorrei condividere con voi le mie riflessioni su tre casi che sostengono la mia tesi.
Tipi di applicazioni
I vantaggi della co-estrusione e le applicazioni in cui viene utilizzata sono molteplici e il mercato è in continua crescita grazie alle nuove applicazioni. Dagli imballaggi "traspiranti" in campo medico ai rivestimenti barriera per alimenti e bevande e alla gestione dei fluidi nel settore automobilistico, la co-estrusione è una delle migliori soluzioni per produrre componenti ad alte prestazioni. Proprietà come la resistenza termica, all'umidità e all'ossigeno, le proprietà meccaniche, l'estetica e l'isolamento sono combinate per produrre componenti funzionali con un grande potenziale. Si possono inoltre ottenere risparmi significativi grazie alla possibilità di produrre componenti con un'ampia percentuale di materiale riciclato e di limitare il materiale vergine o di alto valore, e colorato, ai soli strati superficiali.
Il vantaggio della co-estrusione è la possibilità di produrre prodotti trafilati in plastica in cui sono presenti due parti di diversa rigidità, che possono essere utilizzati in diversi settori industriali, dall'edilizia all'alimentare, con costi contenuti e risultati duraturi.
Per quanto riguarda il settore delle costruzioni e la produzione di tubi, il successo della tecnologia dipende fortemente dai materiali utilizzati e dalla progettazione dell'impianto; i polimeri devono plastificare, fluire nei cilindri e accoppiarsi con le giuste temperature, nei giusti rapporti di spessore relativo degli strati e soprattutto con un moto laminare. Se questa condizione non si verifica, si osserva una miscelazione casuale delle fasi anziché un multistrato, a causa della differenza di viscosità dei polimeri.
Criticità del processo
La compenetrazione tra i diversi strati è un difetto tipico, che può essere limitato prevedendo la giusta lunghezza del percorso che i diversi polimeri compiono insieme nell'estrusore. I principali problemi legati al processo di co-estrusione riguardano l’interfaccia tra gli strati, in particolare la loro deformazione e instabilità. Le interfacce tra i diversi materiali giocano un ruolo cruciale nella riuscita del multistrato; un'ampia instabilità compromette infatti il risultato finale, causando distorsioni e disaccoppiamenti tra i flussi polimerici. L'instabilità all'interfaccia è un difetto interno e si manifesta tipicamente con effetti a zig-zag o ondulati.
Inoltre, un eccessivo disallineamento della viscosità del polimero provoca diverse conseguenze negative sul coestruso in uscita dalla matrice. Oltre a una condizione di flusso turbolento anziché laminare, l'effetto predominante è l'incapsulamento estensivo del materiale a più alta viscosità da parte di quello a più bassa viscosità; questo effetto è più visibile quando la differenza di viscosità tra i due polimeri aumenta.
Se la temperatura di fusione non è omogenea, la viscosità assume valori locali diversi e questo può portare a variazioni più o meno evidenti nello spessore degli strati. Infatti, se una fusione scorre più facilmente di un'altra, lo strato relativo a quel materiale sarà più spesso di quello del polimero che si muove con più difficoltà.
Se uno o più strati si degradano a causa di una progettazione errata del sistema e dei profili di temperatura e pressione, si può osservare una decolorazione del tubo, mentre l'ovalizzazione si verifica se il calibro è usurato o se il materiale non è a una temperatura adeguata. Quando si raggiungono valori di taglio più elevati, si possono osservare instabilità ancora più evidenti, come lo stick-slip, che è uno scivolamento macroscopico della superficie.
La soluzione di coestrusione di Bausano
Tuttavia, l'aspetto reologico rimane fondamentale per la comprensione dei problemi legati a questa tecnologia; soprattutto, è stato dimostrato che la viscosità del polimero rappresenta il parametro più importante per la determinazione e, quindi, la soluzione dei problemi.
Bausano offre un'ampia gamma di co-estrusori utilizzati nell'industria medica, nei centri di ricerca e nelle università, oltre che in tutte le industrie plastiche.
Questi co-estrusori sono in grado di lavorare tutti i materiali termoplastici come PVC, PU, PE, PP, PC, PA, PMMA, PSU, PBT, LCP, PLG, PEEK, FEP, ETFE, PVDF e sono principalmente utilizzati per la produzione di:
- tubi medicali e tubi multilume
- tubi coestrusi
- profili tecnici, lastre, fogli
- coestrusione di strisce colorate su tubi, cavi e profili.
