Diapositiva 1

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Università degli Studi di Napoli Federico II  
Corso di Laurea in Scienza e Ingegneria dei
Materiali Anno Accademico 2003-2004 Laboratorio
Integrato di Chimica e Tecnologia dei
Materiali Modulo II
PROCESSO DI ESTRUSIONE Polipropilene Moplen
CARICAMENTO...
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Relatori Farisco Loredana Lanna Massimo Mallardo
Carolina Romano Anna
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Estrusore

• basamento
• tramoggia di alimentazione
• cilindro e vite di plastificazione
• testa di estrusione e filtro
• riscaldamento del cilindro
• raffreddamento del cilindro
• quadro elettrico di comando motore e di
  termoregolazione

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Estrusione
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Caratteristiche geometriche

• diametro interno del cilindro di estrusione D1
• diametro interno della vite D2
• altezza del canale H ( D1 D2 2H )
• passo della vite B
• inclinazione del filetto variabile tra ?1 e ?2
• spessore del filetto e eventualmente variabile
  tra e1 ed e2

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Estrusione
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Estrusori bivite

• Una delle differenze fondamentali tra estrusore
  bivite e monovite consiste nel tipo di trasporto
  che ha luogo nellestrusore

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Descrizione del processo

• Nella zona iniziale il polimero allo stato
  solido viene trasportato e compresso lungo il
  cilindro
• Durante lavanzamento del polimero, a causa
  delle forze dattrito e del riscaldamento
  esterno, il polimero fonde
• Infine viene spinto allo stato fuso verso il
  foro di uscita opportunamente sagomato

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Fasi del processo
Zona di trasporto del solido o di alimentazione
del polimero
Zona di trasporto del fuso o dosaggio
Zona di fusione
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Zona di alimentazione
Zona di fusione
Il principio di funzionamento della zona di
trasporto del solido si basa sullequilibrio
delle forze di attrito tra polimero-cilindro e
polimero-vite

• La fusione del polimero è dovuta a
• resistenze elettriche
• incamiciamenti con fluidi caldi
• dissipazione viscosa (autoriscaldamento)
• Allinterno dellestrusore si genera un
  flusso circolare che favorisce la fusione

Zona trasporto del fuso
Tratto finale dellestrusore in cui il materiale
completamente fuso e omogeneo viene spinto verso
la trafila con una portata precisa e costante
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Estrusione
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Moplen (omopolimero dell1-propene)
Colore Bianco Odore Inodore Range di
temperature di fusione 160-163C Temperatura di
combustione gt 400C Temperatura di degradazione
gt 300C Densità a 20C 0.89-0.91
g/cm3 Solubilità in acqua Insolubile Distribuzion
e dei pesi molecolari stretta Buone proprietà
barriera ai gas
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• Utilizzi
• Filamenti ad alta tenacità
• Fibre
• Idoneo al contatto con gli alimenti (packaging)
• Tubi flessibili
• Guarnizioni

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Physical Nominal Values (SI) Test Method
Melt Mass-Flow Rate (MFR) (230C/2.16 kg) 11 g/10 min ISO 1133
Melt Volume-Flow Rate (MVR) (230C/2.16 kg) 15.0 cm3/10 min ISO 1133
Mechanical Nominal Values (SI) Test Method
Tensile Modulus 1500 MPa ISO 527-1,-2
Tensile Stress at Yield 35.0 M Pa ISO 527-1,-2
Strain at Yield 8.0 ISO 527-1,-2
Tensile Strain at Break 50 ISO 527-1,-2
Thermal Nominal Values (SI) Test Method
HDT B (0.45 MPa) Unannealed 85.0 C ISO 75B-1,-2
Vicat Softening Temperature ISO 306
(B50 (50C/h 50N)) 90.0 C
(A50 (50C/h 10N)) 154 C 154 C
Additlonal Properties Additlonal Properties Additlonal Properties
Tensile Elongation at Break, ISO 527-2 gt50 Tensile Elongation at Break, ISO 527-2 gt50 Tensile Elongation at Break, ISO 527-2 gt50
Heat Deflection Temperature
Melt Mass-Flow Rate Melt Volume-Flow Rate
Vicat Softening Temperature
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Procedimento sperimentale

• Parametri fissati
• temperature alle quali le camicie di
  riscaldamento devono portare il cilindro esterno
  nelle quattro zone di interesse
• frequenza di rotazione della vite (Rpm)

• Grandezze misurate
• temperatura del polimero allinterno del cilindro
  
• coppia fornita alla vite rotante dal motore
  collegato allestrusore
• tempo di permanenza del polimero nellestrusore

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Operazioni preliminari

• Si collegano alla macchina due termocoppie che,
  affacciate luna sul fuso attraverso unapertura
  nel corpo del cilindro, laltra sulla camicia di
  riscaldamento, forniscono rispettivamente
  lentità della temperatura del fuso e di quella
  di controllo
• Si calibra il trasduttore mediante il quale è
  possibile controllare la coppia cui è soggetta la
  vite
• Si fissano le temperature del cilindro esterno,
  il cui controllo è assicurato dalle camicie
  termiche, ponendole rispettivamente pari a
  130C, 170C, 200C, 200C

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Esecuzione del processo

• I granuli di polipropilene vengono caricati dalla
  tramoggia e spinti dalla vite rotante verso la
  zona di uscita il processo viene effettuato a
  bocca piena questo garantisce una miscelazione
  ottimale del polimero pur causando un aumento
  delle pressioni nel cilindro
• La frequenza di rotazione della vite viene
  impostata attraverso una manopola e visualizzata
  sul monitor del calcolatore
• I dati su temperature, frequenza di rotazione
  della vite e coppia vengono automaticamente
  rilevati dal calcolatore in linguaggio macchina e
  poi trasferirti in linguaggio ascii in modo da
  poter essere elaborati mediante un calcolatore
  esterno

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Analisi dei dati
Regolazione a 20 RPM
Regolazione a 60 RPM
Fase di regolazione della macchina
Transitorio di durata 120 s
COPPIA MEDIA (3303 228) Ncm
COPPIA MEDIA (2237 116) Ncm
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Regolazione a 100 RPM
Regolazione a 20 RPM
Conclusione del processo
Diminuzione della quantità di polimero processata
COPPIA MEDIA (4689 332) Ncm
COPPIA MEDIA (2070 180) Ncm
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Frequenze di rotazione della vite di volta in
volta fissate
Andamento globale della coppia fornita dal motore
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Andamenti della temperatura del polimero fuso e
della temperatura di controllo
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Landamento caratteristico dei fenomeni termici è
differente dalla storia della velocità di
rotazione
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Variazione lineare delle coppie medie con la
velocità di rotazione
Il processo avviene a bocca piena
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