RESUMO EXTRUSÃO

Prévia do material em texto

Em geral os plásticos podem moldar, fundir, formar e maquinar como formas complexas com poucas operações, de maneira fácil e a taxas de produções elevas. Os plásticos adquirem formas de produtos diversos, como lâminas, placas, barras e tubos, o que depois se dão formas mediantes processos secundários para obter uma variedade de produtos. Os tipos de propriedades dos polímeros e a forma e complexidade dos componentes que podem produzir com os plásticos são afetados pelo método de manufatura e os parâmetros de processamento. 
No geral, os plásticos se enviam a plantas em forma de grãos, pellets, e se fundem (no caso de termoplásticos) antes do processo de modelar. Em particular, os plásticos líquidos que adquirem uma forma sólida quando curados se utilizam na fabricação de termofixos e partes de plástico reforçado. As matérias primas também podem estar constituídas por plásticos moídos ou cortados que se obtém de centros de reciclagem. Embora, a qualidade do produto não é tão alta para estes materiais. É necessário aplicar uma pressão externa durante o processamento dos polímeros. 
PROCESSO UTILIZADO EM METAIS E CERÂMICOS, TERMOPLÁSTICOS E ELASTÔMEROS.
PROCESSO DE EXTRUSÃO DOS POLÍMEROS
Na extrusão, que constitui o maior volume dos plásticos produzidos, a matéria prima em forma de pellets, grãos e pó termoplásticos se colocam em uma tolva e alimentam o barril de um extrusor de tornillo. Este barril se equipa de um tornillo helicoidal que mistura os pellets e os transporta. A fricção interna pela ação mecânica do tornillo esquenta e funde os pellets. A ação do tornillo também aumenta a pressão dentro do barril. 
Os tornillos tem três seções diferentes:
1) Seção de alimentação: transporta o material da tolva a região central do barril (compactação e transporte a velocidade adequada)
2) Seção de fusão: o calor gerado pelo cisalhamento viscoso dos pellets de plástico e os aquecedores externo faz com que se comece a fusão (compactação e saída do ar)
3) Seção de bombeamento: ocorre um cisalhamento adicional (a alta velocidade) e a fusão por aumento de pressão se produz na matriz. (homogeneização e pressurização do material)
O processo de extrusão consiste na passagem forçada e controlada do material plástico por meio da seção de alimentação, fundido e bombeamento. Possuem a função de misturar, fundir/amolecer, homogeneizar, plastificar, compactar e transportar através de um cilindro aquecido até encontrar a malla. A malla possui um perfil determinado por onde o material é expelido e conformado. Dessa forma, quando o polímero fundido passa através da malla, produz-se um perfil continuo e de seção transversal constante, e em seguida, é resfriada até a sua solidificação. O processo é sempre o mesmo o que muda é a parte final que define o material desejado. Pode-se produzir uma variedade grande de perfis, como tubos, mangueiras, filmes, chapas, fios, cabos e etc. 
Se pode mudar as longitudes das seções individuais para adaptar a características de fusão de diferentes tipos de plásticos. O plástico fundido se força através de um dado mediante um processo similar a extrusão dos metais. Se coloca uma malla de alambre metálico antes do dado para filtrar a resina sem fundir. Esta malla também ajuda a produzir uma contrapressão no barril; se substitui de forma periódica. Entre a malla e o dado se coloca uma placa rompedora que conta com orifícios pequenos e ajuda a melhorar a mistura do polímero antes que entre no dado. Depois que o produto sofrer a extrusão, se esfria expondo-o ao ar soprado ou passando por um canal cheio de água (duto). Para minimizar a contração e distorção do produto, é importante controlar a velocidade e uniformidade do esfriamento. 
Devido a que existe uma alimentação continua de matéria prima na tolva, se pode extruir diversos produtos largos em forma contínua (como barras redondas, canais, tubos, componentes arquitetônicos sólidos). É possível extruir formas complexas com seção transversal constante. 
O controle dos parâmetros de processamento, como a velocidade de rotação do tornillo extrusor, as temperaturas das paredes do barril, o desenho do dado e as velocidades de esfriamento e estiramento, é importante para garantir a integridade e precisão dimensional uniforme do produto. Os defeitos observados nos plásticos que sofrem processo de extrusão é ter um plástico viscoso elástico não uniforme no final do processo, o que acarreta é o material tentar voltar a sua forma original depois de um esforço. A forma que sai o plástico no final do processo não é a forma final do produto, sofre uma variação volumétrica.
No geral, a extrusão se classifica pelo diâmetro do barril e a relação com a longitude. 
TUBOS OU TUBERIAS DE PLÁSTICO
São tubos feitos com o mesmo processo de extrusão, com um certo diâmetro que existe pela quantidade de ar que existe durante para manter o material com o mesmo tamanho em todo o processo. Se produzem com pernas de aranha responsáveis por retirar o ar do material ao final do plástico. Ao fim do bico o ar sai e o material se mantém. 
TUBOS E PERFIS
Sistema de calibrado = Apresenta um sistema calibrado para calibrar o exterior e interior, o ar faz com que mantenha um diâmetro constante. 
Sistema de esfriamento = Se esfria com água ou ar. Determina a velocidade de produção do conjunto. 
Tensionado = Tensão no material para que mantenha a forma e não haja expansão. Agarra o tubo e se estira para ter uma força de tensão constante. 
Polímeros com viscosidades de fundido elevada são melhores já que adoptam a melhor forma no momento de esfriar. Polímeros com viscosidades baixas de fundido podem perder sua forma ao longo do processo. 
POLÍMEROS COM VISCOSIDADE ELEVADA = materiais semicristalinos = temperatura de fusão mais alta = viscosidade em estado fundido mais alta
A velocidade de produção está limitada pela velocidade que o material pode ser esfriado, depende do diâmetro e do espessor da parede. 
RECUBRIMENTO
O cabo elétrico também passa pelo processo de extrusão e recobrem com plástico mediante este processo. O material entra com uma velocidade controlada para produzir um recobrimento uniforme. Geram um vácuo para aumentar a aderência do polímero. Se aumento muito a velocidade da saída do fio recoberto e não do polímero sai com um espessor diferente. O processo deve ser controlado e ser constante para que sempre se tenha o mesmo produto final. 
ALUMÍNIO, PAPEL, MADEIRA, CARTÃO
Com uma determinada pressão (gerando vácuo) se gera atração entre o material e saem da zona de fundido e passam a um material sólido pelo processo de extrusão. 
FILMES E LÃMINAS 
Utilizado para a fabricação de lâminas que podem ter até 30m de largura. O controle da temperatura no bico deve ser preciso, a temperatura se mantém mais alta nos extremos do que no centro do material para evitar que se deforme. A pilha de rolos se usa para exercer pressão sobre a lâmina, corrigindo possíveis variações de espessor e para determinar a textura da mesma. Se requere uma superfície lisa, se usam rolos polidos e se necessitam texturas se utilizam rolos com um desenho adequado.
Pelo interior dos rolos circula um fluido que controla a temperatura do processo nessa zona. Também é possível controlar a temperatura de cada rolo separado. A zona de esfriamento consiste em um conjunto de rolos postos em série onde a lâmina passa por baixo e por cima alternadamente, fazendo com que circule ar forçado ou água pulverizada para o exterior. Ao final do esfriamento se encontra os rolos que tencionam e estiram a lâmina para que mantenha uma certa tensão. Logo, se levam a um coletor que cortam o polímero na longitude desejada. 
É projetado para distribuir o polímero fundido uniformemente em toda a largura. O polímero é fundido através de uma matriz plana para formar um filme fino. Este filme é atraído para a superfície de um rolo refrigerado, usando a força onde se solidifica totalmente. O filme passa por uma série de rolos de resfriamento antes de ser recortado na borda. Os rolos existem para que não se perda a forma do material,existe uma tensão muito forte.
As lâminas tem um espessor maior a 2mm (T controlada através dos rolos) e os filmes menor a 2mm (espessor pequeno, não é necessário esfriar a uma T baixa). Se estira o material para dar uma orientação e resistência. 
O fluxo constante do material faz com que saia do processo de extrusão uniforme com largura completa. 
FILMES SOPRADOS
Se obtém a partir do processo de extrusão. O bico em vez de sair na forma horizontal, sai na vertical. O bico tem um anel de ar que infla o material, gera tensão de dentro para fora. Há tensão em todas as direções, as propriedades mecânicas se alinham para frente e devem ser as mesmas em todo o material. O bico dispõe de orifícios que permitem a circulação de ar para o exterior para esfriar o material. Se alinha toda a cadeia de polímeros na mesma direção então tenho um filme muito mais resistente e idêntico em todas as regiões. 
O material sai do bico no estado fundido, mas à medida que sobe, graças a corrente de ar que circula no exterior, se solidifica, ‘’congelando’’ a orientação nas duras direções, axial e longitudinal. O ponto de solidificação é geralmente apreciado devido à perda de transparência do material ao passar do estado amorfo para cristalino ou semicristalino.
Linha de congelamento = se perde a transparência e passa a ser opaco. O material se cristaliza e perde as regiões amorfas. Passa do estado fundido ao sólido.
O ar que existe por dentro e por fora gera tensão em todo o processo. Tem ar que quer entrar e ar que quer sair a todo o momento e isso gera uma tensão que provoca o alinhamento das cadeias. O material é bastante resistente, porque todas as paredes sofrem tensões que geram as mesmas propriedades mecânicas em todo o polímero. 
MATERIAL ISOTRÓPICO = mesmas propriedades em todas as direções (resistência, desgaste, elasticidade). 
A velocidade de produção é mais lenta, se usa para o empacotamento de alimentos que necessitam o máximo de qualidade (resistam a água). 
FIOS E FILAMENTOS
Para obter fios e filamentos é necessário uma máquina extrusora que alimenta um distribuidor e obriga o material a passar através de uma série de bicos com orifícios finos. O sistema precisa de uma bomba para assegurar um bom controle do fluxo. Conforme os fios fundidos do material saem pelo bico, passam por uma câmara onde a temperatura do ar está controlada para esfriar o material e são coletados por rolos a velocidades elevadas, o que produz uma alta orientação do material. 
LINHA DE MISTURA
A maioria dos plásticos necessitam uma etapa prévia de mistura antes de ser processado. Quando se misturam diferentes componentes em uma formulação, se geralmente se realizam em extrusoras. Nas linhas de misturas é frequente o emprego de extrusoras de fuso duplo. A configuração dessa linha é determinada, entre outras coisas, pelo tipo de aditivos a combinar na extrusão. Estas linhas costumam ter à saída da etrusora cortadeiras que permitem produzir o material formulado. Quando se mistura o polímero com aditivos, o polímero geralmente é colocado na primeira tolva de alimentação e os aditivos se colocam quando o plástico já está fundido, o que reduz o desgaste da extrusora causada pelos aditivos. Com grandes quantidades de aditivos, o fundido tem grande quantidade de ar, logo a extrusora deve ter uma zona de ventilação para que saia todo o ar do fundido. 
IMPORTANTE:
O ritmo do processo de extrusão depende da velocidade de esfriamento do material