A Extrusão do Polímero PSAI

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A rosca comprime o polímero através da matriz , que molda o fundido na sua forma final. O diâmetro externo da rosca é igual ao diâmetro interno do cilindro com a devida folga proporcional ao diâmetro e comprimento da rosca. Um sistema de aquecimento e resfriamento, composto geralmente de quatro ou mais termopares instalados no corpo do cilindro, informa a temperatura do processo. A rosca á acionada por um conjunto motor – caixa de redução. (2)

Os grânulos ou compostos em pó já totalmente plastificados são forcados a passar por uma placa perfurada que sustenta um jogo de telas, cuja finalidade é filtrar os eventuais contaminantes da massa fundida e criar uma contrapressão no fluxo que se dirige á matriz. O dimensionamento do equipamento é padronizado pelo diâmetro interno do cilindro e varia, normalmente, entre 45 a 200 mm. A capacidade de produção é dada normalmente, pelo diâmetro da rosca, tipo de composto ou grânulos a serem processados, desenho da matriz, potencia do motor. Este processo é comum, a vários segmentos, como: Extrusão de filmes, ráfia, monofilamentos, chapas, laminas, tubos e perfis. (2)

1.1 PROCESSO

- A extrusora;

- O cilindro;

- A rosca;

- O fluxo do material;

- Extrusão de chapas;

- Co-extrusão de chapas;

- Extrusão de tubos e perfis;

- Sistema de desgaseificação;

- Extrusão de chapas expandidas.

- Extrusora

O processo de extrusão compreende o aquecimento e pressão sofridos pelo termoplástico que, levado ao estado pastoso, é vazado através de uma matriz produzindo, em forma continua determinado produto. Isso é feito por uma máquina extrusora que se compõe basicamente de um motor, um redutor, um cilindro e uma rosca. (2)

- Cilindro

O cilindro de alta resistência a variações térmicas, está montado em um suporte de material especial fundido. Este suporte também abriga o funil de alimentação. O conjunto possui dois sistemas de refrigeração, uma da zona de alimentação e outro de proteção geral. Os dois sistemas podem, opcionalmente ser equipado com controles especiais e de regulagem individual. Como padrão, o cilindro é feito de aço de liga, nitratado, resistente a elevadas temperaturas. Para resinas corrosivas ou abrasivas, poder ser feitos cilindros com revestimentos interno de metal duro. (2)

A regulagem de temperatura do cilindro, por meio de liquido circulante, por ser feita por registros manuais ou por válvulas solenóides comandadas pelos pirômetros de controle. O aquecimento é obtido por meio de cintas de resistências elétricas, sob os quais estão colocadas as espirais para refrigeração a liquido. No fim do cilindro encontra-se um peneira e um disco perfurado, chamado disco quebra-fluxo que serve para filtrar o material, e ao mesmo tempo, aumentar a pressão final da rosca fazendo o retorno da matéria prima e obtendo-se desta forma, uma boa homogeneização e plastificação do termoplástico. (2)

- Rosca

A função da rosca é a de transportar o material, aquece-lo, fundi-lo e pressiona-lo de forma a atingir a matriz com fluxo bem controlado e constante. Os materiais termoplásticos diferem significativamente uns dos outros em propriedades físicas e químicas, como dureza superficial, a forma física da resina (pó, grão e outros), a temperatura de fusão, a viscosidade no estado fundido, coeficiente de atrito, o calor especifico, a condutividade térmica e reatividade química na temperatura de processamento. Uma rosca é normalmente projetada com características adequadas para o processamento de um material especifico. É muito raro ela ser utilizada para uma ampla gama de resinas. De fato existe a tendência de projetar-se uma rosca para combinação particular resina/matriz, sendo que mais do que uma rosca pode ser recomendada para a mesma resina, se a matriz for radicalmente alterada. A rosca e divida em três zonas, zona de alimentação, compressão e dosagem. (2)

A zona de alimentação, a resina ser extrudada, na forma de pó ou grãos, entra no cilindor da maquina através do funil de alimentação, atinge a rosca, adquire a tendência a girar com ela, e é impedida em parte devido ao atrito com a parede estacionária do cilindro. A velocidade de avanço da resina e função da relação entre os coeficientes de atrito da superfície interna do cilindro/resina e rosca/resina, e também do desenho da rosca. Nesta zona, onde a altura do filete á mais elevada, o material é apenas transportado, sofrendo um pequeno aquecimento, que não é suficiente para fundi-lo. (2)

Na zona de compressão, a altura do filete é reduzida gradualmente. Seu comprimento e o grau de compressão irão depender do tipo de polímero que se quer processar. Devido à temperatura, pressão e cisalhamento do material sólido, ocorre o processo de fusão. Entretanto, o ar é expulso (retornando à zona de alimentação) e o polímero do estado viscoso é entregue à zona de dosagem. (2)

A zona de dosagem é a parte final da rosca, podendo ter acoplada à sua frente uma ponta misturadora. O filete na zona de dosagem possui altura reduzida e constante. O objetivo é homogeneizar o polímero no estado viscoso e entrega-lo ao cabeçote em vazão e pressão constantes. (2)

- Fluxo do Material

O fluxo do material dentro da extrusora, o mesmo inicia-se pela colocação do termoplástico no funil de alimentação e por uma cavidade atravessada na altura do cilindro ate a rosca. A rosca no seu movimento rotativo, empurra os grânulos para frente pro causa dos seus filetes e do atrito com o cilindro fazendo os sobre uma mudança de estado físico de acordo com a temperatura em cada zona de aquecimento do cilindro. A temperatura do cilindro deve ser bem controlada em todas as zonas, sendo que é mais alta a partir da segunda zona de aquecimento para frente, onde a matéria-prima irá sofrer uma compressão e a plastificação. A parte referente a base do funil e a parte de alimentação devem ser resfriadas com água no intuito de impedir que a matéria-prima se funda prematuramente e grude na saída do funil. A temperatura de cada zona é medida por um termoelemento colocado em orifícios dentro da parede do cilindro. Como os termoelementos sofrem a interferência da temperatura do cilindro,