macchine e attrezzature - Macplas

● macchine e attrezzature ●
SAPER ESTRUDERE E CONOSCERE L’ESTRUSIONE
Mario Miani
Un paio d’anni fa su questa
stessa rivista è stato pubblicato
un articolo a mia firma, intitolato
“Estrusione - Arte o Scienza?”,
che invitava a usare la reologia
per affrontare i problemi
dell’estrusione di polimeri.
Ritengo opportuno tornare
sull’argomento perché, a mio
avviso, il successo di una
tecnologia come l’estrusione non
può prescindere dalla conoscenza
della scienza, la reologia, che ci
insegna le leggi del flusso nei
condotti (la testa di estrusione e la
filiera sono condotti di forma
speciale) e delle altre leggi della
fisica, come la trasformazione di
energia elettrica in meccanica e
termica, che vengono applicate
quando la tecnologia
dell’estrusione viene attuata.
Saper estrudere non vuol dire
conoscere l’estrusione. Questo
processo trasforma un polimero,
allo stato solido, in un fuso che
viene spinto dalla pressione
generata dalla vite attraverso le
attrezzature poste a valle
dell’estrusore.
Conoscere l’estrusione vuol dire
sapere come e perché una determinata
quantità di polimero solido si trasforma
in un fuso che viene spinto fuori dalla
filiera, quali azioni vengono esercitate
dall’estrusore sul polimero e quali
reazioni vengono messe in atto dalle
molecole del polimero per contrastare
quelle azioni. Il risultato è che il
polimero solido, per effetto del lavoro
subito e dell’energia accumulata, si
trasforma in una quantità di fuso a una
ben precisa temperatura e quindi in un
polimero che esce dall’estrusore a una
ben precisa viscosità.
Una viscosità che non può cambiare nel
tempo se non cambiano le condizioni di
estrusione, perché l’estrusione è un
processo assolutamente stabile. Una
viscosità che è la qualità dell’estruso
che esce dal complesso di estrusione
per cui, con estrema sicurezza, si può
affermare che, se durante un’estrusione
cambia la viscosità, ossia la
temperatura del fuso, c’è sicuramente
una causa e questa causa si può
individuare.
* * *
Conoscere l’estrusione vuol dire
conoscere la reologia, ossia come
fluisce il fuso nelle teste a una certa
portata, qual è la sua velocità di taglio e
a quella velocità di taglio qual è lo
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sforzo di taglio alla parete e quindi qual
è la differenza di pressione necessaria
per farlo fluire.
Saper estrudere vuol dire saper
intervenire sulle condizioni di lavoro in
modo che la viscosità del fuso sia
quella che permette di estrudere la
maggior quantità possibile della
migliore qualità.
Saper estrudere vuol dire applicare le
leggi della reologia in modo da ottenere
la qualità desiderata, senza conoscere
la reologia. Infatti il flusso avviene
secondo le leggi della reologia
indipendentemente dalla volontà di chi
estrude; chi conosce la reologia alla
perfezione è proprio il polimero che non
sa fluire se non seguendo quelle leggi.
L’esperto di estrusione conosce l’arte e
non la scienza, è guidato
dall’esperienza che ha acquisito
facendo tanti tentativi che sono andati a
buon fine e avendo sempre meno
delusioni. Purtroppo però chi si basa
sull’esperienza aumenta le sue capacità
solo facendo nuove esperienze, che
solo raramente sono successi che gli
insegnano qualcosa di nuovo. Si tratta
comunque di un procedimento di
apprendimento lento che, per effettuare
tentativi innovativi, presuppone il rischio
di brutte figure.
Chi conosce l’estrusione e usa la
scienza è in grado di sapere il
risultato che otterrà senza fare
prove pratiche, ma solo
attraverso simulazioni con il
modello che si è costruito. Le
prove pratiche gli servono solo
per confermare la bontà della
scelta o dell’idea su come
migliorare la qualità o la quantità
prodotta. I miglioramenti dei
macchinari o della tecnologia si
fanno a tavolino senza spreco di
materie prime, senza impegnare
le linee che nel frattempo
possono produrre.
Chi conosce l’estrusione impegna
le linee di produzione per trovare,
per ciascuna di esse, le
correlazioni tra le variabili e gli
interventi effettuati, ossia per
quantificare gli effetti che
sicuramente ci saranno e che
sicuramente si ripeteranno come
qualità ed entità, anche in futuro,
perché l’estrusione è un processo
stabile che a parità di condizioni
garantisce la stessa qualità. Per
esempio è importante impegnare
una linea per sapere di quanto
cambia la temperatura del fuso,
ossia la qualità dell’estruso, per una
determinata variazione di pressione alla
fine della vite.
* * *
Nell’articolo “Estrusione - Arte o
Scienza?” avevo avuto modo di far
sapere a chi estrude che il complesso
di estrusione è un reometro di forma
particolare che usa una vite, anziché un
pistone, per far fluire il fuso attraverso la
filiera. Quindi non è pensabile che si
possa ragionare di estrusione e quindi
creare tecnologia senza conoscere
come funzionano i reometri che
estrudono tonnellate di fuso.
La situazione mondiale è identica a
quella italiana. L’estrusione è cresciuta
in quantità e qualità negli ultimi anni
solo per opera di quelli che sanno
estrudere. L’incidenza di quelli che
conoscono l’estrusione è stata
impercettibile nelle produzioni, forse
leggermente maggiore nelle
progettazioni.
Anch’io sono stato per anni uno che
sapeva estrudere in mezzo a tantissimi
altri che sapevano estrudere meglio di
me. Poi, per migliorarmi il più
velocemente possibile, mi sono affidato
alla reologia e sono arrivato a
conoscere l’estrusione al punto che,
quando guardo un complesso di
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