Estrusione

Estrusione: cosa significa e come avviene  

Cos’è l’estrusione e a cosa serve?

Quando si parla di tecniche di lavorazione dei metalli, l’estrusione è senza dubbio una delle più importanti del settore industriale contemporaneo.

Ma di cosa si tratta? Perché porta così tanti vantaggi?

In questo approfondimento vedremo:

• cos’è l’estrusione
• come avviene
• di cosa si compone un estrusore
• diverse tipologie di estrusione
• i materiali più adatti
• tutti i settori che non possono farne a meno

Cos’è l’Estrusione

L’estrusione è una tecnica di lavorazione dei materiali che consente di trasformare polimeri e metalli in componenti a sezione costante, come tubi, barre, profilati e lastre. 

In parole più semplici, il processo di estrusione è una cosiddetta “deformazione plastica” ovvero, si serve di alte temperature per modellare la forma di alcuni materiali grezzi per trasformarli in semilavorati con caratteristiche specifiche.

Stiamo parlando di un processo dall’elevata versatilità, che rende l’estrusione ideale in vari settori.

I principali vantaggi dell’estrusione sono:

• ottima impiegabilità di materie prime (non solo metalli)
• semilavorati dalle geometrie complesse con tolleranze dimensionali elevate
• elevata qualità e precisione
• costi contenuti

Come avviene il processo di estrusione

Più precisamente, il processo di estrusione avviene nelle seguenti 5 fasi:

• Caricamento del materiale: i materiali, solitamente in forma di granuli o polvere, vengono caricati in un’unità di alimentazione chiamata tramoggia.

• Fusione: una volta all’interno dell’estrusore, il materiale viene riscaldato mediante l’attrito generato da una vite a spirale e da resistenze elettriche. Questo riscaldamento porta il materiale a uno stato plastico, in cui può essere deformato.

• Compressione: la vite spinge il materiale fuso verso la testa dell’estrusore, assicurandosi che sia omogeneo e privo di bolle d’aria.

• Formazione: quando il materiale raggiunge la testa dell’estrusore, viene forzato a passare attraverso una matrice che determina la forma finale del pezzo. Se il pezzo ha una sezione cava, è presente un’anima che replica la forma interna desiderata.

• Raffreddamento: una volta uscito dalla matrice, il prodotto viene raffreddato mediante aria o acqua per stabilizzare la forma.

Infine, il pezzo semilavorato finito viene tagliato per soddisfare le singole necessità, per poi essere imballato in base alla sezione di lunghezza ottenuta.

Come è fatto un estrusore

Ora sai che l’estrusore è una macchina imponente, simile a un lungo cilindro orizzontale, spesso grande come un piccolo forno industriale. 

Ma come è fatto?

L’estrusore è il cuore del processo di estrusione e si compone di alcuni elementi chiave, che sono:

• Tramoggia: serve per l’alimentazione del materiale.
• Cilindro di estrusione: in questo cilindro, il materiale viene riscaldato e plastificato.
• Vite: la vite è il componente che spinge il materiale all’interno del cilindro e lo omogeneizza.
• Testa dell’estrusore: qui il materiale fuso passa attraverso la matrice, che determina la forma finale del prodotto.
• Sistema di raffreddamento: questo sistema è fondamentale per solidificare il prodotto appena estruso.

Il funzionamento dell’estrusore può essere descritto in termini di movimenti meccanici e termici, i quali garantiscono la corretta lavorazione dei materiali. L’estrusione può avvenire in modo continuo o discontinuo, a seconda delle esigenze di produzione.

Le diverse tipologie di Estrusione

Esistono diversi processi di estrusione che si classificano in base al prodotto semilavorato che è possibile ottenere:

• film tubolari soffiati
• film piani e lastre
• tubi e profilati
• monofili

Ma esistono anche diverse metodologie di estrusione, ognuna delle quali presenta caratteristiche di processo proprie.

• Estrusione diretta: in questo metodo, il materiale viene compresso da un pistone e fuoriesce dalla matrice nella stessa direzione del movimento del pistone. La forza necessaria per estrudere il materiale diminuisce man mano che la quantità di materiale all’interno dell’estrusore diminuisce.

• Estrusione inversa: la matrice è fissata al pistone, e il prodotto estruso fuoriesce nella direzione opposta al movimento del pistone. Questo metodo riduce le forze di attrito e mantiene pressioni più costanti durante il processo.

• Coestrusione: questa variante consente di estrudere materiali diversi simultaneamente, creando prodotti con diverse proprietà fisiche e chimiche, come guarnizioni a nucleo rigido e rivestimento morbido.

• Pultrusione: questa è un’ulteriore specializzazione dell’estrusione, usata per creare profilati rinforzati da fibre, come i compositi a base di fibra di vetro o carbonio.

• Estrusione a bolla: viene utilizzata per la produzione di film tubolari senza fine (impiegati soprattutto per l’imballaggio), dove il materiale estruso viene soffiato per formare una bolla che viene poi raffreddata e tagliata.

I materiali più adatti per essere estrusi 

L’estrusione è un processo di lavorazione molto versatile, che permette di ottenere ottimi risultati con materiali diversi.

Come è facilmente intuibile, però, la garanzia di ottenimento delle caratteristiche ricercate passa da un’accurata scelta del materiale stesso.

Alcuni dei materiali più comunemente utilizzati includono:

• Polivinilcloruro (PVC): usato per tubi, profili e pellicole.
• Polietilene (PE): molto versatile, adatto per sacchetti, tubi e pellicole.
• Polipropilene (PP): ideale per prodotti rigidi e film.
• Poliammide (PA): conosciuto per la sua resistenza e flessibilità.
• Policarbonato (PC): utilizzato per applicazioni che richiedono alta trasparenza e resistenza agli urti.
• Acrilonitrile Butadiene Stirene (ABS): usato per la produzione di componenti resistenti e leggeri.
• Metalli (acciaio, alluminio, rame su tutti)

I settori che non possono fare a meno dell’estrusione

L’estrusione è impiegata in molteplici settori, grazie alla sua capacità di produrre componenti in modo efficiente e preciso. 

Ecco gli esempi d’uso più comuni.

Un esempio comune è l’estrusione per la produzione di film tubolari soffiati, un processo in cui il materiale plastico fuso viene spinto attraverso una testa anulare, creando una sorta di bolla che viene poi gonfiata con aria compressa. Questa tecnica viene utilizzata per produrre sacchetti, film termoretraibili e materiali per coperture, grazie alla resistenza e flessibilità dei film tubolari.

Un’altra variante significativa è l’estrusione di film piani e lastre, che impiega una testa con un ugello rettilineo. Questa tipologia permette di ottenere film sottili, spesso destinati all’imballaggio di prodotti alimentari come carne, formaggi o surgelati. La versatilità di questo processo consente anche di creare lastre più spesse, che possono essere successivamente termoformate, un processo comune nella produzione di contenitori rigidi o di parti per automobili e altre applicazioni industriali.

L’estrusione di tubi e profilati è essenziale per settori come l’edilizia e l’industria. Attraverso un ugello circolare, il materiale viene modellato in tubi di vario diametro, ideali per applicazioni idrauliche o nell’ambito delle costruzioni. Allo stesso modo, i profilati estrusi vengono utilizzati in una vasta gamma di applicazioni, dai serramenti alle strutture in metallo o plastica.

Infine, l’estrusione di monofili prevede il passaggio del polimero attraverso una testa con piccolissimi fori, formando fili sottili e resistenti. Questi fili possono essere ulteriormente trattati, stirati o intrecciati per creare prodotti come la rafia, utilizzata per realizzare sacchi, cordami e altri materiali tessili tecnici. Questo tipo di estrusione trova applicazione anche nel settore della pesca, dell’agricoltura e in varie industrie tessili.

In sintesi, la tecnologia dell’estrusione si adatta in modo versatile alle diverse esigenze produttive, offrendo soluzioni specifiche per settori molto diversi tra loro, dall’imballaggio alimentare all’edilizia e all’agricoltura. Ed è proprio la sua versatilità, combinata all’evoluzione delle tecnologie e dei materiali, a renderla una scelta ideale per la produzione di componenti a sezione costante.