Nozioni di base sull'estrusione: il caldo può essere buono, ma è una questione di grado

Allan Griff | 16 luglio 2023

Fuori fa caldo adesso e, in alcuni posti, piove molto. Ma le persone trovano ancora difficile credere che l’acqua sia una sostanza chimicacomposto e naturale, (vedi articolo del mese scorso). La chimica è solo un codice per aiutare le persone di paesi diversi a parlare tra loro. Per tutti noi, una molecola d'acqua è composta da due atomi di idrogeno e uno di ossigeno, o H2O. Lo stesso vale per vapore e ghiaccio (anche se il ghiaccio diventa più complicato, ma è pur sempre H2O).

Queste traduzioni iniziarono molto tempo fa quando fu inventata la stampa (Gutenberg, 1455), presto utilizzata da Martin Lutero per tradurre la Bibbia dal latino al tedesco, e Paracelso, un medico svizzero che fece lo stesso per le conoscenze mediche dell'epoca. È ricordato ancora oggi dagli studenti di medicina per la sua enfasi su quanto conta, una lezione che applicò alla medicina ma che ancora oggi viene ignorata da persone che accusano la plastica di tossicità ma negano la chimica benigna del materiale, l'indigeribilità e l'incapacità di passare attraverso i nostri minuscoli capillari e circolano nel sangue. Sono l’esempio odierno di: “Se sembra chimico, abbi paura!”

Se vuoi comprendere la plastica e gli additivi, lascia alle spalle le paure della scienza impersonale e impara il codice degli elementi più importanti: H = idrogeno, O = ossigeno, N = azoto, C = carbonio e Cl = cloro. È diverso se parli un'altra lingua di nascita, ma è comunque abbastanza semplice. Per maggiori dettagli, consulta le mie rubriche di Scienza semplice. Per più elementi e le loro combinazioni (composti), usa il telefono per ottenere i simboli per tutti i 92 elementi.

Torniamo al caldo. Non esiste il freddo. Il calore è una misura della velocità con cui si muovono gli atomi. Quando non si muovono affatto, siamo allo zero assoluto. La temperatura risulta essere -273°C (-460°F), e più freddo di così non si può.

Per estrudere, dobbiamo portare la plastica a una temperatura compresa tra 300° e 600° F (150° e 315° C) in modo che possa fluire attraverso il sistema. I numeri effettivi dipendono dalla plastica – quanto sono lunghe e ramificate le sue catene, quanto velocemente si muove – e talvolta dagli additivi. Alcune cere agiscono come lubrificanti e la viscosità inferiore consente temperature più basse e, quindi, è necessario meno stabilizzante/antiossidante. Alcuni solidi minerali in polvere e agenti reticolanti possono aumentare la viscosità, quindi devono diventare più caldi. Gli additivi cambiano anche i costi e anche altre proprietà, quindi non possiamo assumere una temperatura di fusione ideale senza esperienza o test o entrambi.

Anche questo è un problema. Anche se misuriamo la temperatura di fusione nell'estrusore, ad esempio sulla punta della vite, nella testa o nella filiera, la temperatura in altri punti non sarà la stessa. Il materiale è in movimento, quindi è soggetto al calore derivante dall'attrito, oltre al riscaldamento o al raffreddamento a seconda delle impostazioni della parete del cilindro. Laddove è necessario il raffreddamento, di solito viene effettuato con l'acqua dell'impianto, ma alcuni estrusori non dispongono di questi circuiti. La matematica e la tecnologia informatica di oggi possono suggerire impostazioni quando la relazione viscosità-temperatura è nota, ma questa sarà influenzata anche dalle portate, anche se tutte le altre dimensioni rimangono le stesse. Inoltre, ogni lotto di materiale non avrà esattamente la stessa relazione viscosità-temperatura, e ciò potrebbe essere incoerente anche all'interno di un lotto.

È forte la tentazione di credere che l'usura della vite sia importante, ma non è poi così comune. La ricostruzione è costosa e interrompe la produzione, a meno che tu non ne abbia uno di riserva, e ottenerne uno nuovo è ancora più costoso e richiede di prendere una decisione sulle sue dimensioni e sulla composizione del metallo. La misurazione frequente delle viti è ancora una buona idea e si possono chiedere consigli ai fornitori di viti, poiché tirare e maneggiare una vite di grandi dimensioni richiede pianificazione e attrezzature adeguate. Misuriamo l'intera lunghezza o solo una parte? Se una parte, quale parte? Stiamo misurando il caldo, o comunque considerando la dilatazione termica? Dove lo mettiamo quando lo tiriamo? Lo puliamo quando è spento e notiamo dove sembra surriscaldato? Se c'è usura, è fondamentale sapere dove si trova per capire i rimedi. Stiamo considerando l'abbassamento naturale della vite quando è ancora nell'estrusore supportata solo da un'estremità? Scattare foto: è facile farlo oggi, ma qualcuno deve ancora pianificare di farlo.