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Pellicole: tecniche di produzione

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Generalmente sono definiti films o pellicole, quei materiali piani e sottili che hanno spessori fino a 250 μm, oltre i 250 μm e fino ad uno spessore di 1mm è preferibile usare il termine di foglie, mentre sono per lo più definiti lastre i materiali con spessori superiori ad 1 mm.

Le pellicole sono prodotte impiegando diversi processi:

􀂃 Conversione chimica
􀂃 Colata da soluzione
􀂃 Sfogliatura
􀂃 Formatura per calandratura
􀂃 Formatura per estrusione (film piani e film a bolla)

Pellicole: Conversione chimica

In questo caso è una trasformazione chimica che consente di trasformare una soluzione (o una sospensione) in forma solida. L’esempio più emblematico è rappresentato dalla produzione delle pellicole di cellulosa rigenerata (Cellophane) in cui la viscosa di cellulosa è convertita nel film di Cellophane per trafilatura in un bagno di acido solforico diluito.

Pellicole: Colata da soluzione

E’ un processo impiegato per quei polimeri termolabili che non possono subire una trasformazione per formatura termica. Una soluzione, in idoneo solvente, del polimero in questione viene colata in strato sottile su di un nastro che scorre in un forno; l’evaporazione del solvente ed il distacco dal nastro mediante un coltello all’uscita dal forno, consente di raccogliere il film prodotto. Questo processo è stato impiegato, ad esempio, per il polivinil alcool (PVA) ed è una tecnica che consente di ottenere un materiale quasi perfettamente isotropico, vale a dire con eguali caratteristiche meccaniche in entrambe le direzioni ortogonali, in quanto prodotto senza tensioni o orientazioni delle macromolecole.

Pellicole: Sfogliatura

Anche questa singolare tecnica viene utilizzata per polimeri termolabili che non possono essere facilmente estrusi o calandrati. Un cilindro di polimero solido viene sfogliato, facendolo ruotare in prossimità di una lama, progressivamente avvicinata al cilindro. Il nastro ed i film di Teflon (PTFE) si ottengono con questo procedimento.



Pellicole: Formatura per calandratura

Tra una o più coppie di cilindri riscaldati che ruotano in direzioni contrapposte (calandra), viene riversato il polimero solido insieme agli ingredienti ed agli additivi della formula definitiva. Il calore generato per attrito e l’azione meccanica di compressione tra le superfici della calandra, determina la fusione e l’omogeneizzazione dei materiali e consente di produrre film o foglie di spessore medio alto; il PVC è un classico esempio di polimero trasformabile per calandratura.

Pellicole: Formatura per estrusione

E’ la tecnica più utilizzata per la produzione di pellicole e foglie. L’estrusore, l’attrezzatura fondamentale per realizzare tale tecnica, consiste in un cilindro cavo riscaldato di acciaio, nel quale ruota una vite senza fine. Il profilo della vite e le temperature delle differenti zone dell’estrusore sono diverse a seconda del polimero da trattare. Il diametro interno degli estrusori utilizzati per la produzione commerciale di film varia, generalmente, da 9 (3.5 pollici) a 15 cm (6 pollici), e la lunghezza è correlata al diametro; i rapporti lunghezza/diametro oscillano tra 15:1 a 30:1. Il polimero, in forma di pellets o di polvere insieme agli altri ingredienti (additivi, pigmenti, coadiuvanti), viene introdotto nell’estrusore attraverso una tramoggia di carico e l’azione congiunta del calore e delle sollecitazioni meccaniche fonde ed amalgama la materie prime e produce l’espulsione dalla testa (trafila) dell’estrusore della pellicola ad una temperatura molto prossima a quella di fusione. La trafila può essere una fenditura rettilinea ed in questo caso si parla di testa piana e di film piani (flat film), oppure può essere circolare per produrre film tubolari attraverso una testa circolare. Naturalmente la trafila è anche il punto in cui si determina lo spessore finale del materiale che viene generalmente misurato in continuo sul materiale in produzione. I dispositivi che si utilizzano a questo scopo, emettono una radiazione elettromagnetica (Infrarossa, UV) o ionizzante (raggi X, raggi b) il cui assorbimento è proporzionale allo spessore.

Cast film (film piani) - Il film che esce dalla trafila deve essere rapidamente raffreddato ed avvolto in bobina. Se prodotto da una testa piana, il materiale viene colato su di un cilindro rotante refrigerato (chilling roll) o, più raramente, viene immerso in acqua refrigerata (in realtà una soluzione di agenti distaccanti) ed avvolto in bobina. Questa tecnica di produzione impartisce minime tensioni al materiale che si presenta quasi isotropo ed i film prodotti in questo modo sono detti cast film o pellicole colate.

Blown film (film tubolari o a bolla) - All'uscita dalla trafila circolare il tubolare viene gonfiato per immissione di un soffio di aria compressa; l'aria (introdotta perforando il tubo che va formandosi in continuo o attraverso la stessa trafila) è trattenuta a formare una bolla grazie al sistema di raccolta che prevede una serie di coppie di cilindri progressivamente più vicine fino a schiacciare le due facce del tubolare impedendo la fuoriuscita dell'aria. Il raffreddamento è ottenuto investendo dall'alto il film con una corrente di aria fresca o di acqua.

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