L'accumulo di materiale sulla filiera rimane una delle principali sfide nell'estrusione dei polimeri.

L'accumulo di materiale intorno alla filiera è una delle problematiche di processo più comuni nell'estrusione dei polimeri. Che si tratti di produrre mescole per fili e cavi, film soffiati, tubi, profilati o prodotti in plastica tecnica, i trasformatori di polimeri possono riscontrare depositi di materiale intorno alla filiera dopo un funzionamento continuo.

Sebbene l'accumulo di residui sulla filiera possa inizialmente sembrare un problema di manutenzione di poco conto, un eccessivo accumulo di materiale può gradualmente compromettere la stabilità dell'estrusione, l'aspetto del prodotto, l'efficienza produttiva e i costi di produzione. Una pulizia frequente interrompe la produzione, aumenta gli sprechi di materiale e riduce l'utilizzo complessivo delle apparecchiature.

Con l'aumento costante delle velocità di estrusione e la crescente complessità delle formulazioni polimeriche, il controllo dell'accumulo di materiale nella filiera è diventato sempre più importante per i produttori che desiderano una produzione stabile e di alta qualità.

Questo articolo spiega:

• Che cos'è l'accumulo di materiale?
• Perché si verifica durante l'estrusione del polimero
• Quali materiali sono più suscettibili
• Come le condizioni di lavorazione influenzano l'accumulo di materiale sul chip
• Come le tecnologie additive a base di silicone possono contribuire a migliorare la stabilità dell'estrusione

Che cos'è l'accumulo di materiale sul die?

Il fenomeno del "die build-up" si riferisce all'accumulo graduale di residui di polimero, additivi, riempitivi, pigmenti o prodotti di degradazione attorno all'uscita della filiera durante l'estrusione continua.

A seconda del sistema di materiali e delle condizioni di lavorazione, i depositi possono presentarsi come:

• Contaminazione marrone o nera
• Residui polimerici appiccicosi
• Materiale carbonizzato
• Depositi di riempitivo bianco
• Contaminazione superficiale attorno al bordo della filiera

La gravità dell'accumulo di materiale nello stampo varia in base alla formulazione, all'attrezzatura di estrusione, alla temperatura di lavorazione, alla velocità di taglio e alla compatibilità degli additivi.

Se non adeguatamente controllati, questi depositi possono finire per trasferirsi sul prodotto estruso, compromettendone sia l'aspetto che la uniformità di produzione.

Perché si verifica l'accumulo di colorante?

L'accumulo di materiale nello stampo è raramente causato da un singolo fattore. Piuttosto, è solitamente il risultato dell'interazione tra le proprietà del materiale, la formulazione e le condizioni di processo.

1. Elevato attrito interfacciale polimero-metallo

Durante il processo di estrusione, il polimero fuso entra continuamente in contatto con le superfici della vite, del cilindro e della filiera.

In condizioni di elevato sforzo di taglio, la forte adesione tra il polimero fuso e le superfici metalliche può aumentare la tendenza all'accumulo di materiale.

I materiali con viscosità di fusione relativamente elevata o lubrificazione insufficiente sono generalmente più soggetti a questo fenomeno.

2. Elevato carico di riempitivo

Le moderne mescole termoplastiche contengono spesso quantità significative di riempitivi funzionali, quali:

• Idrossido di alluminio (ATH)
• Idrossido di magnesio (MDH)
• Carbonato di calcio
• Talco
• Fibra di vetro

Sebbene questi riempitivi migliorino la resistenza alla fiamma o le prestazioni meccaniche, possono anche aumentare la viscosità del fuso e la resistenza alla lavorazione, rendendo più difficile un'estrusione stabile.

3. Temperatura di lavorazione

Sia temperature di processo eccessivamente elevate che insufficienti possono contribuire all'accumulo di residui sul chip.

Temperature più elevate possono accelerare la degradazione dei polimeri o la volatilizzazione degli additivi, mentre temperature più basse possono ridurre la fluidità del fuso e aumentare lo stress di taglio.

Mantenere una finestra di elaborazione adeguata è quindi essenziale per un'estrusione stabile.

4. Eccessivo sforzo di taglio

Un'elevata produttività di estrusione è spesso associata a una maggiore velocità della vite e a una maggiore sollecitazione di taglio.

Quando la sollecitazione all'uscita dello stampo supera la capacità del polimero fuso di fluire in modo uniforme, può verificarsi instabilità superficiale, aumentando la probabilità di accumulo di materiale attorno allo stampo.

Quali sistemi polimerici sono più suscettibili?

Sebbene l'accumulo di materiale nello stampo possa verificarsi in molti materiali termoplastici, è più frequentemente osservato in applicazioni quali:

• Estrusione di film di polietilene (PE)
• Composti di polipropilene (PP)
• Composti per fili e cavi con elevato carico di ATH o MDH
• Polimeri tecnici altamente caricati
• Estrusione di tubi
• Estrusione del profilo

Ogni sistema di materiali presenta caratteristiche di lavorazione differenti, pertanto la selezione degli additivi deve basarsi sulla specifica formulazione e sui requisiti di applicazione.

Come puòAdditivi a base di siliconeAiuto?

Un approccio efficace per ridurre l'accumulo di materiale nello stampo consiste nel migliorare la lubrificazione del fuso e nel modificare l'interazione tra il polimero fuso e le superfici metalliche di lavorazione.

Il masterbatch di silicone ad alto peso molecolare viene comunemente valutato a questo scopo perché può influenzare il comportamento del flusso di fusione senza modificare sostanzialmente la matrice polimerica.

I potenziali benefici possono includere:

• Riduzione dell'attrito tra polimero e metallo
• Migliore stabilità del flusso di fusione
• Coppia di estrusione inferiore
• Superfici degli stampi più pulite durante la produzione continua
• Riduzione della frequenza di pulizia degli stampi

Le prestazioni effettive dipendono dal tipo di polimero, dalla formulazione dell'additivo, dalle condizioni di lavorazione e dal livello di dosaggio.

Perché utilizzare un masterbatch di silicone anziché i lubrificanti convenzionali?

I lubrificanti tradizionali possono migliorare il processo in determinate condizioni, ma potrebbero non sempre garantire un equilibrio tra efficienza del processo e prestazioni superficiali a lungo termine.

Il masterbatch di silicone, in quanto additivo per materie plastiche e modificatore di polimeri, combina la modifica del processo con il miglioramento della superficie, risultando adatto ad applicazioni che richiedono sia un'estrusione stabile sia una migliore qualità del prodotto finito.

A seconda della formulazione, il masterbatch di silicone può anche contribuire a:

• Migliore levigatezza della superficie
• Coefficiente di attrito inferiore
• Migliore resistenza ai graffi e all'abrasione

Soluzioni di masterbatch di silicone SILIKE per la stabilità dell'estrusione

SILIKE sviluppa soluzioni di masterbatch di silicone progettate per aiutare i trasformatori di polimeri ad affrontare le comuni problematiche di estrusione in un'ampia gamma di applicazioni termoplastiche.

Grazie alla sua esperienza nell'integrazione silicone-polimero e nello sviluppo di applicazioni, SILIKE collabora con i clienti per valutare la compatibilità delle formulazioni, ottimizzare le condizioni di processo e raccomandare soluzioni di masterbatch siliconico in base alle specifiche esigenze di produzione.

Le applicazioni tipiche del masterbatch di silicone includono:

•Composti per fili e cavi
•Estrusione di film in PE e PP
•Estrusione di tubi e profilati
•Plastica per autoveicoli
• Materie plastiche ingegneristiche
• Materiali TPU e TPE

Si raccomanda una valutazione specifica per l'applicazione al fine di individuare la soluzione più adatta a ciascun sistema polimerico.

Conclusione

L'accumulo di materiale sulla filiera è un fenomeno di processo complesso, influenzato dalle caratteristiche del polimero, dalla formulazione, dai sistemi di riempimento e dalle condizioni di estrusione. Sebbene non esista una soluzione universale, la comprensione dei meccanismi sottostanti consente ai produttori di sviluppare strategie di processo più stabili ed efficienti.

Per numerose applicazioni nel campo dei materiali termoplastici, il masterbatch di silicone rappresenta un mezzo efficace per migliorare il comportamento di flusso del fuso, ridurre l'attrito tra polimero e metallo e favorire un'estrusione più pulita e uniforme.

Grazie allo sviluppo orientato alle applicazioni e al supporto tecnico, SILIKE continua ad aiutare i trasformatori di polimeri a ottimizzare le prestazioni di estrusione e a migliorare l'efficienza produttiva in un'ampia gamma di materiali termoplastici.

Contatta SILIKE per una revisione gratuita della formulazione e per ricevere la Scheda Dati Tecnici (TDS) per laMasterbatch di silicone della serie SILIKE LYSI(additivi polimerici a base di silossano). Il nostro team di esperti è pronto a fornire soluzioni personalizzate, richieste di campioni e un supporto tecnico completo per aiutarvi a superare le sfide di processo. Riducete l'accumulo di residui e la fuoriuscita di materiale dallo stampo e aumentate la competitività del vostro prodotto!

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