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L'estrusore è una macchina, usata soprattutto nell'industria delle materie plastiche, che permette di ottenere degli estrusi, ossia delle forme di sezione costante prestabilita dalla forma della trafila e di lunghezza determinata dall'intervallo di taglio.
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Un tipico estrusore impiegato in ambito industriale (ad esempio per la lavorazione di metalli e materie plastiche) è costituito essenzialmente da un cilindro (costituito da un tubo di acciaio nitrurato) all'interno del quale ruotano una o due viti senza fine (si parla quindi rispettivamente di "estrusore monovite" e "estrusore bivite"); in corrispondenza dell'alimentazione al cilindro è predisposta una tramoggia di carico (talvolta preceduta da un dosatore), mentre in corrispondenza dell'uscita del cilindro è posta una "filiera" o "matrice". Il prodotto estruso può inoltre essere inviato in stampi chiusi ("stampaggio ad iniezione") oppure soffiato in modo da ottenere film ("filmatura per soffiaggio").
Zone dell'estrusore
All'interno dell'estrusore il materiale attraversa successivi cicli termici e meccanici, per cui si distinguono tre zone:
- zona di alimentazione: in questa zona (vicina alla tramoggia di carico) il materiale viene introdotto e subisce variazioni di pressione trascurabili;
- zona di compressione: in questa zona il materiale è sottoposto ad un notevole aumento di pressione, grazie ad un aumento del diametro del nocciolo della vite;
- zona di dosaggio: in questa zona (vicina alla filiera) il materiale subisce variazioni di pressione trascurabili.
Inoltre, a seconda dello stato di aggregazione del materiale, nell'estrusore si possono individuare le seguenti zone:
- zona di trasporto del solido: in questa zona (vicina alla tramoggia di carico) il materiale è completamente solido; in questa zona in genere si effettua un raffreddamento ad acqua (tramite una camicia), in modo da evitare che il materiale fluidifichi troppo presto "bloccando" l'alimentazione;
- zona di transizione: in questa zona il materiale è in parte solido e in parte fuso; la fusione del materiale prosegue grazie all'attrito del materiale con le pareti interne dell'estrusore e all'uso di un riscaldatore a resistori elettrici;[1]
- zona di trasporto del fuso: in questa zona (vicina alla filiera) il materiale è completamente fuso.
Geometria di vite e cilindro
La vite è costituita da un "nocciolo" centrale (di sezione variabile) attorno al quale è avvolto un "filetto" spiraliforme, con un angolo di inclinazione di circa 30°. La sua funzione è quella di trasportare il materiale.
Se l'attrito tra il materiale e la superficie della vite fosse maggiore dell'attrito tra il materiale e la superficie del cilindro, si rischierebbe di fare ruotare il materiale attorno alla vite senza farlo avanzare; per tale motivo, viene diminuito l'attrito tra il materiale e la superficie della vite sottoponendo quest'ultima a lappatura, mentre la superficie del cilindro viene sottoposta a lavorazioni che ne aumentano la rugosità.
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Estrusore monovite
Gli estrusori monovite sono composti da una singola vite senza fine che ruota all'interno del cilindro.
Per mezzo dell'estrusore monovite si possono creare prodotti di piccole dimensioni e di grandezza costante oppure tubi di grandi dimensioni per le condutture dell'acqua e/o gas. La materia prima utilizzata si presenta sotto forma di granuli.
Estrusori bivite
I modelli più complessi sono bivite, sono cioè costituiti da due viti compenetranti nel cilindro; hanno una forma simile in sezione a un doppio cerchio parzialmente sovrapposto; le viti possono ruotare in senso concorde (estrusore bivite corotante) o discorde (estrusore bivite controrotante).
La materia prima utilizzata negli estrusori bivite si presenta sotto forma di granuli o di polvere.
Gli estrusori bivite sono molto utilizzati nell'ambito del riciclaggio delle materie plastiche; vengono impiegati in svariati settori medicali, sono adatti per la produzione di profili per serramenti, tubi di piccole e grandi dimensioni, profili di qualsiasi forma e dimensione, pannelli per coperture.
Coestrusione
La coestrusione permette di estrudere contemporaneamente materiali diversi tra loro e stratificarli prima della matrice/testa di estrusione o direttamente nella matrice/testa di estrusione.
Tandem
Un insieme di più estrusori adibiti a funzioni diverse viene detto "tandem". Generalmente si tratta di due o tre estrusori che, nell'industria dei polimeri, garantiscono rispettivamente fusione, raffreddamento con omogeneizzazione e stabilizzazione della pressione del materiale di partenza, per garantire la costanza della portata in uscita di ciò che si sta trattando.
I sistemi tandem prevedono la presenza di punti di iniezione tra due macchine, in modo da permettere l'ingresso di liquidi coloranti o lubrificanti tra un estrusore e l'altro.
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L'estrusore che viene utilizzato nella lavorazione delle argille è uno strumento manuale, con una leva collegata ad un pistone, nel quale l'argilla viene spinta attraverso una trafila circolare. Di fatto, è un dosatore di materiale, utile nelle botteghe d'arte ceramica.
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