L’innovazione nell’estrusione compound e nel recupero di materiali plastici con metalli

Union Officine Meccaniche, sempre alla ricerca di nuove soluzioni meccaniche nei numerosi settori applicativi dei suoi impianti di estrusione, ha recentemente sviluppato due nuove tecnologie nel settore dei compound e del recupero dei materiali.

Estrusore bivite 33 ad alta velocità
Estrusore bivite 33 ad alta velocità

Negli anni ’70 – ’80, e fino alla fine degli anni ’90, Union Officine Meccaniche per la prima volta aveva affrontato l’estrusione compound, quando si era manifestata l’esigenza di lavorare cariche minerali e vegetali all’interno del polimero.
Riprendendo a distanza di anni la costruzione di questa tipologia di macchine, oggi si è imposta la necessità di trattare materiali molto più sofisticati, che richiedono l’applicazione di una tecnologia meccanica per la macchina, ma anche una tecnologia chimica per il prodotto da trattare.
Avendo la possibilità di lavorare a stretto contatto con esperti di polimeri, la società ha recentemente sviluppato un metodo innovativo per la produzione di compound antifiamma, compound contenenti grafene e altri materiali eterogenei.
Per sviluppare queste applicazioni non erano più sufficienti estrusori monovite o bivite tradizionali ma si richiedevano macchine particolari che consentono di eseguire molto rapidamente la pulizia delle viti e, con un profilo vite definito, permettono di estrudere diverse tipologie di materiali senza che si rendano necessari continui interventi in un punto molto delicato della macchina.
Con l’obiettivo di fornire agli utilizzatori un supporto completo, Union ha installato presso il proprio stabilimento una macchina di media capacità produttiva, utilizzabile anche per eseguire prove e ricerche per i clienti; infatti non sarebbe stato possibile sviluppare le prove su una macchina di bassa portata e poi trasferire le informazioni su una macchina di produzione.
Si è scelto di costruire una macchina con una capacità produttiva di 600 – 1000 kg/ora, a disposizione di chi è interessato a trattare compound non generici.
Union realizza tecnologie per i settori del rigido e dell’espanso: nel rispetto delle vigenti normative sulla sicurezza delle costruzioni, anche ai materiali espansi sono richieste caratteristiche antifiamma.
“Uno dei materiali che ci ha permesso di ottenere risultati molto brillanti”, osserva il Direttore Commerciale Fausto Zanazza”, “è proprio il compound realizzato con un additivo antifiamma polimerico, in sostituzione di quello messo al bando alcuni anni fa dalla Comunità Europea”.

Apertura a libro estrusore bivite da compound, viti 33 mm ad alta velocità
Apertura a libro estrusore bivite da compound, viti 33 mm ad alta velocità

Per i primi test di produzione Union ha sviluppato una tecnologia – per la quale verranno richiesti brevetti – che utilizza additivi antifiamma in forma liquida. Come è noto, gli additivi antifiamma sono altamente corrosivi e usuranti per le viti; pertanto la possibilità di dosarli in forma liquida consente la loro aggiunta in una fase più avanzata del processo, nel melt del prodotto, senza modificare la struttura del polimero, riducendo sensibilmente l’effetto abrasivo e garantendo addirittura una migliore miscelazione.
“l risultato è stato superiore alle migliori aspettative”, aggiunge Zanazza; “l’additivo liquido antifiamma ha rappresentato quasi un aiuto anche per il processo; il prodotto finito, estruso in testa piana, presenta una superficie molto più regolare. La soluzione sviluppata rappresenta un successo; infatti sul mercato finora non era mai stato proposto un prodotto con queste caratteristiche.
Siamo orgogliosi che questo traguardo sia stato ottenuto proprio nel laboratorio che Union ha creato per la produzione di compound in fase sperimentale, in piccoli lotti. In questo ambito collaboriamo con Green Chemicals e insieme abbiamo costituito una società terza, a disposizione dei clienti per questo tipo di attività.
La nuova esperienza è iniziata nel mese di febbraio di quest’anno e ci auguriamo di poterla allargare ad altri settori, per esempio nel biodegradabile e nel biocompostabile. Sono già state sviluppate prove di estrusione che hanno fornito risultati positivi che potrebbero avere una valenza importante se, magari in un futuro non lontano, nel settore del packaging dovesse essere prescritto l’impiego di materiali biodegradabili.
Siamo entrati in questo settore con un passo lento, ma sviluppando esperienze con prodotti di alto livello”.

Un progetto di recupero dei materiali ferrosi e polimerici

Il “rientro” dell’azienda nel settore dei compound, ha suggerito di applicare questa esperienza nel settore del recupero di materiali molto delicati, partendo dalle applicazioni nel settore automobilistico.
In questo ambito esiste un progetto internazionale molto avanzato che ha permesso di ampliare le conoscenze nel trattamento di un prodotto contenente metalli e materiali plastici. “Union è sempre molto aperta di fronte alla ricerca e all’innovazione, con l’obiettivo di soddisfare nuove esigenze del mercato”, aggiunge Zanazza.
“Il recupero dei film agricoli e delle bottiglie in materiale plastico si realizza ormai da anni. Quello dedicato al settore delle batterie dell’automobile rappresenta una base indispensabile per effettuare, in futuro, anche il recupero delle batterie al litio delle auto elettriche”.
“Nel grande progetto internazionale per il riciclo del polipropilene da batteria e da altri componenti dell’interno auto, Union si propone come fornitore “chiavi in mano” delle tecnologie per le fasi di pre- e post-estrusione”, osserva l’Area Manager Mattia Valtorta.
“Per pre- e post-estrusione intendiamo le fasi di caricamento dell’impianto delle scaglie provenienti dal lavaggio, la dosatura, la separazione del polimero da eventuali residui ferrosi o non ferrosi, la produzione del granulo, il trasporto, lo stoccaggio interno, lo stoccaggio esterno e il caricamento in automatico su autobotti specifiche per ogni polimero.
La novità risiede nel fatto che Union è in grado di proporsi come fornitore di tecnologia, quindi con la capacità finanziaria di affrontare un progetto che va oltre la fase di estrusione, includendo anche il trasporto e lo stoccaggio.
Union ha già ottenuto riscontri molto positivi anche per questa soluzione tecnologica, di pari livello, se non superiore, a quelle dei più famosi competitors internazionali, principalmente tedeschi. Spesso le aziende italiane riescono a prevalere sulla concorrenza per il fattore prezzo; Union, invece, ha avuto la forza di sviluppare questo progetto grazie alle soluzioni tecnologiche che fanno parte del suo bagaglio di esperienze. Riteniamo che questa soluzione innovativa nel campo del recupero possa costituire il trampolino di lancio per altri sviluppi, ci auguriamo ancora più importanti.

Estrusore bivite da compound, viti 66 mm con taglio in testa

Nel settore auto sono sempre più numerosi i componenti costruiti non più in lega o materiali metallici, ma utilizzando nuovi tecnopolimeri; di conseguenza, il riciclo dei prodotti esausti costituirà una sfida sempre più frequente per noi costruttori di impianti. Entrando a far parte del mondo del riciclo, soprattutto per quanto riguarda il settore automobile, possiamo contare su un vantaggio competitivo determinato dalle vaste esperienze maturate nel corso degli anni”.

Flessibilità e diversificazione

Le tecnologie citate rappresentano una conferma della tendenza di Union a sviluppare progetti innovativi, anche in settori diversi, accomunati dal principio di soddisfare esigenze concrete degli utilizzatori.
“Oggi si legge di qualcuno che realizza granuli con la fibra di vetro; in Union, utilizzando macchine monovite, già nei primi anni Ottanta abbiamo trattato materiali con fibra di vetro, di poliammide e polipropilene”, riprende Zanazza. “Passare agli estrusori bivite per realizzare i compound non ha rappresentato un salto di tecnologia troppo difficoltoso; abbiamo solo affinato le performance raggiunte già nel passato.
Alcuni anni fa una grande multinazionale ha presentato un nuovo polimero antifiamma apparentemente rivoluzionario; tuttavia l’utilizzo di questo materiale sulle macchine esistenti ha richiesto l’introduzione di modifiche meccaniche consistenti. Nel caso nostro, l’introduzione dell’antifiamma liquido, che non necessità una miscelazione particolare, non ha richiesto modifiche nel macchinario.
Grazie all’esperienza di Union nel settore dell’espanso, mediante specifiche pompe è possibile entrare con gas liquidi all’interno dell’estrusore; in questo caso non si tratta di un gas, ma di un polimero antifiamma.
Il progetto per il recupero delle batterie d’auto è stato sviluppato rivolgendo un’attenzione particolare al trattamento delle materie prime: stoccaggio, miscelazione, lavaggio dei materiali ferrosi. Il business delle batterie è gestito da alcune società multinazionali, ma alcuni paesi non accettano che l’operazione di recupero venga effettuato da queste strutture e preferiscono realizzarla in proprio.
In questa ottica, Union è pronta per il mercato cinese, destinato a rappresentare il futuro nel campo dell’automotive, avendo la necessità di recuperare quantità enormi di materiale; lo stesso avverrà in India. Per noi le opportunità saranno molte”.
“Nel settore del riciclo”, aggiunge Valtorta, “abbiamo mutuato un’esperienza, già fatta nel settore PET, in merito alla correzione in automatico della formulazione: con il nostro sistema è possibile realizzare il controllo della viscosità in linea e la sua correzione in automatico durante il processo.

Particolare cilindro di un estrusore bivite ad alta velocità, viti 33 mmn
Particolare cilindro di un estrusore bivite ad alta velocità, viti 33 mmn

La proposta tecnologica è stata il key point che ci ha proiettato in una posizione d’avanguardia in questo settore.
Sono più di 280 le formulazioni del polipropilene di recupero dal car interior. Attualmente, negli impianti esistenti, le correzioni non avvengono mai in tempo reale e sono affidate all’esperienza degli operatori.
Union ha proposto il controllo e la correzione della formulazione nella convinzione che la sua esperienza consolidata potesse essere trasferita anche in questo settore: finora la soluzione ha incontrato il pieno riscontro del mercato”.
“Abbiamo proposto queste anteprime”, conclude Zanazza, “per sottolineare che Union è in grado di fornire un supporto generale negli ambiti trattati, non limitato al granulo. La nostra esperienza è tale da poter consigliare anche l’abbandono di un’idea, quando non ha le caratteristiche per soddisfare l’obiettivo prefissato. Solo una modifica basata su esperienze consolidate potrebbe permettere una sua affermazione.
Non vogliamo essere i depositari delle regole della polimerizzazione, ma sicuramente 50 anni di esperienza nel trattamento dei materiali garantiscono un vantaggio competitivo rispetto a chi si pone sul mercato proponendo impianti senza un adeguato back ground.
Union è una struttura più piccola rispetto ad altri player internazionali e italiani presenti in questo segmento di business. Non sempre ‘piccolo è bello’, ma è certamente fondamentale la flessibilità che può assicurare una piccola società. Nel corso degli anni siamo riusciti a proporre soluzioni tecnologiche tuttora uniche al mondo, per esempio il doppio degasaggio nella monovite e il quarto degasaggio nella bivite corotante.
La nostra Ricerca & Sviluppo è ancora old style, con tutti gli aspetti positivi legati a questo approccio, cioè l’esperienza pratica e le prove fisiche, che spesso risultano molto più efficaci della teoria e di alcune ipotesi tutte da verificare.
La capacità di trasformare in engineering meccanico e di processo un’idea del cliente, utilizzando anche la sua parte di esperienza, molto spesso ha prodotto risultati tecnologici di alto livello”.

di Francesco Goi