La coestrusione è il processo di pressare due o più materiali attraverso lo stesso stampo per produrre un singolo pezzo. Quando si combinano più materiali plastici, il risultato può produrre proprietà distinte da quelle di un singolo materiale. La coestrusione ha aperto nuove frontiere nell'ingegneria dei materiali e ha affrontato diverse esigenze produttive precedentemente difficili.
Coestrudere una striscia di plastica radiopaca in un catetere, ad esempio, migliora la qualità dei raggi X mentre il catetere si muove attraverso una vena senza compromettere l'efficacia del catetere stesso. La coestrusione può anche ridurre i costi utilizzando scarti riciclati e rigenerati all'interno di materiale vergine per corrimano, recinzioni e altre applicazioni. Il processo può essere visto in progetti diversi come tubi e componenti strutturali o contenitori di alimenti soffiati.
Il processo di coestrusione
Nell'estrusione standard, i granuli di plastica solida sono alimentati per gravità in un meccanismo di formazione, in cui le viti di compressione rivestite si fondono e alimentano i materiali in uno stampo. Al contrario, la coestrusione coinvolge più estrusori che formano parti stratificate o incapsulate. A volte vengono utilizzati cinque o più materiali in un singolo ciclo, con ciascun estrusore che fornisce la quantità precisa di plastica fusa necessaria per l'operazione.
A differenza della normale miscelazione plastica, ogni singola plastica mantiene le sue proprietà originali, ma viene combinata in una parte composta di materiale. Se miscelati prima dell'estrusione, le caratteristiche dei singoli materiali possono essere modificate, ma il risultato finale è un prodotto omogeneo.
Non tutti i materiali plastici sono adatti alla coestrusione perché alcuni polimeri non aderiscono ad altri, sebbene l'introduzione di uno strato intermedio conduttivo può spesso risolvere questo problema. Anche le materie plastiche con temperature di fusione drasticamente differenti non sono adatte per il processo, poiché la degradazione si verificherà nel materiale di fusione inferiore. Infine, PVC e acetali non dovrebbero mai essere coestrusi insieme a causa delle reazioni potenzialmente violente che possono verificarsi quando vengono uniti.
Tubatura coestrusa
La cannuccia multicolore è un buon esempio di design delle tubazioni coestruse. I tubi a strisce servono anche a molti scopi nel campo medico, in cui strisce e colori possono denotare sostanze chimiche diverse. La coestrusione può produrre tubi internamente induriti attraverso i quali è possibile eseguire un cavo mantenendo la flessibilità del tubo. Altri tubi beneficiano di un rivestimento ad alte prestazioni impermeabile ai corrosivi o di un rivestimento economico per aggiungere volume e stabilità. Inoltre, i cavi in fibra ottica di plastica sono composti da un cavo e una giacca coestrusi.
Unità strutturali coestruse
La plastica è talvolta usata come sostituto del legno. I produttori possono creare decking, banchine per imbarcazioni, recinzioni e componenti dimensionali con "legname plastico", che presenta alcuni vantaggi rispetto al legno naturale. La coestrusione è un metodo economico per fabbricare molti di questi materiali artificiali. Può aggiungere biossido di titanio, un materiale resistente agli agenti atmosferici, alle plastiche strutturali esterne o produrre decking con uno strato interno di plastica riciclata.
Soffiaggio
Nel soffiaggio, la plastica viene estrusa in tubi tagliati a misura e parzialmente formati in stampi. L'aria pressurizzata costringe questi pezzi in una cavità che modella il materiale nella sua forma finale. I prodotti soffiati, come le bottiglie, sono comunemente usati nell'industria alimentare e cosmetica. Per aumentare la shelf life di un prodotto, uno strato barriera viene coestruso nella plastica per impedire al contenitore di lisciviare gas, aromi e umidità. I birrifici usano anche materie plastiche coestruse per prodotti a base di birra perché le loro proprietà non porose si avvicinano a quelle del vetro e dell'alluminio.
L'industria energetica impiega la coestrusione per contribuire a soddisfare determinati standard di emissione. L'alcol etilenico vinilico (EVOH) viene coestruso con vari polietileni per produrre serbatoi di carburante resistenti al vapore che soddisfano i requisiti ambientali. Sorprendentemente, EVOH è anche un materiale barriera per tutti gli usi utilizzato in bottiglie di maionese, ketchup e alimenti per l'infanzia. Sebbene elencato come commestibile, è solitamente inserito tra due strati di substrato. Contenitori trasparenti per vitamine e prodotti farmaceutici sono realizzati anche con EVOH coestruso.
Materiali del foglio
I produttori coestruano il policarbonato e le lastre acriliche per formare barriere UV e infrarossi che riflettono i raggi nocivi consentendo al contempo la luce visibile di attraversarle. Questi fogli coestrusi sono resistenti al deterioramento dovuto all'esposizione alla luce e non ingialliscono con il tempo. Un film resistente all'abrasione può anche essere coestruso sulla superficie del foglio per proteggerlo ulteriormente dall'erosione.
Il futuro della coestrusione
Sebbene i prodotti plastici composti abbiano già trovato molteplici applicazioni nei settori medico, alimentare ed energetico, la coestrusione continua ad espandere il suo raggio funzionale. Poiché l'efficacia dei suoi prodotti dipende dalla combinazione di materie plastiche utilizzate nel processo, la scoperta di miscele vitali determinerà le applicazioni di coestrusione in futuro.
