Lista de Exercícios de Extrusão - Respondida

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Lista de Exercícios de Extrusão – P2
Por que o sistema macho/fêmea tem de estar plenamente calibrado num processo de extrusão de tubos e canos? Explique. E qual deles deve ser mexido para regular o sistema?
Para evitar linhas de arrastes na parte interna do produto extrusado, além do que, são eles um dos responsáveis pelas dimensões do produto, caso não estejam devidamente calibrados, pode haver engrossamento de um lado e afinamento do outro do produto (Tubo ovalisado). Deve-se mexer no macho para calibrar.
Fale sobre o fenômeno do inchamento do extrudado.
Quando no processo de fundição dentro da extrusora, o material está sob forte compactação e pressão, onde as cadeias se encontram muito comprimidas devido à alta taxa de cisalhamento. Ao sair da extrusora, encontra uma pressão menor (Pressão atmosférica), ocasionando um inchamento do extrudado (encolhimento longitudinal e expansão lateral).
Como se pode controlar as dimensões de um extrudado através do: a. estiramento; b. resfriamento.
Puxador: Como o próprio nome diz, ele tem a função de puxar o tubo e continuar o estiramento que é formado no cabeçote, sendo que este estiramento tem de ser calibrado conforme o material e a matriz para não modificar a espessura do tubo. Se for rápido demais diminui a espessura, e se for lento causará uma superfície irregular com ondulações.
As dimensões requeridas, sempre serão a do material já sólido (após extrusão e resfriamento); como o material sai da extrusora fundido, ele está “mole” e sujeito a deformações, por isso o controle de resfriamento deve ser feito de forma a solidificar o material nas especificações exigidas (orientar as moléculas). Os processos de resfriamento irão variar conforme o tipo de extrusão, podendo ser à ar ou via úmida.
Quais são os tipos de calibradores existentes? Como eles controlam as dimensões de tubos e canos?
Depois que o produto sai pela matriz, este passa pelo sistema de calibragem, o qual tem função de ajustar as dimensões do produto, este sistema pode ser de deslizamento (matriz fria), tanque de vácuo ou tampão.
- No sistema de placas de cobre (também chamados de Calibradores de Deslizamento ou “Matriz Fria”), as placas são construídas em secções estreitas, de forma a facilitar o resfriamento e suas dimensões devem levar em consideração as tolerâncias de compressão correspondentes ao material. Normalmente, o diâmetro interno do calibrador é em torno de 2% maior que o diâmetro externo final do tubo
- Quanto ao sistema de calibração a vácuo, o tubo com pressão positiva, passa por um tanque com vácuo, fazendo com que o tubo seja pressionado em direção ao anel ou bucha do tanque. Nesse ponto, há o resfriamento por meio de água que circula as paredes do tanque, onde o material mantém sua forma, ao longo do sistema. O princípio do seu funcionamento assemelha-se ao de Matriz Fria, mas com vácuo. Nesse caso, uma câmara hermeticamente fechada (possuindo apenas aberturas para passagem do tubo) e com vácuo, possui uma série de anéis metálicos em seu interior, por onde deverá passar o tubo extrusado. Ao passar pelos anéis, o material é forçado contra os mesmos, devendo assumir como diâmetro externo o mesmo valor do diâmetro interno dos anéis. E quanto ao diâmetro interno do tubo, será determinado apenas pela pressão atmosférica existente dentro do próprio tubo.
- O modo de funcionamento desse sistema é o inverso do Tanque de Vácuo. Um tampão é colocado no interior do tubo e preso à matriz por uma corrente ou cabo; sua função é não permitir que haja vazamento do ar soprado por um canal localizado na matriz. Há medida que há a entrada do ar no interior do tubo, gera-se uma diferença de pressão, ocasionando uma expansão radial do tubo em direção aos anéis ou superfície metálica tubular, assumindo assim, suas dimensões.
Em resumo:
A vácuo: tubo passa por tanque com vácuo, fazendo com que o tubo seja pressionado em direção ao anel ou bucha do tanque. 
Ar comprimido: ar prensa tubos/canos contra parede do sistema de calibragem.
O que é compondagem? Qual é a melhor maneira de se alimentar o processo? Justifique. Por que este processo só é economicamente viável em altas escalas produtivas?
É um processo de alimentação dupla que mistura um ou mais polímeros com aditivos para criar um composto de plástico. Pode ser alimentado com pellets, pó ou líquido. A produtividade é grande, porém exige alto consumo de energia.
Quais as vantagens de se empregar uma extrusora dupla rosca no lugar de uma mono rosca?
As extrusoras de dupla rosca, apesar de maior custo, apresentam algumas vantagens em relação às extrusoras de dupla rosca, dentre estas vantagens destacam – se:
Maior eficiência de mistura, plastificação e homogeneização do composto, em função da geometria da rosca ser mais elaborada. Podem ser usadas temperaturas de processamento menores, diminuindo assim o consumo de energia elétrica.
Maior eficiência no transporte de massa, ou seja, menor variação de vazão de material polimérico, o que representa maior controle dimensional do produto final.
O que é mistura distributiva? E mistura dispersiva? Explique-as.
A) Elementos Distributivos - capacidade de distribuir um aditivo ou a massa polimérica - Normalmente são utilizados para a confecção de composto - Descontinuidade do perfil de canal da rosca - Exemplos: pinos, baixo relevo, abacaxi, dulmage, etc
B) Elementos Dispersivo - Capacidade de fragmentar aditivos em pedaços pequenos - Homogeneização sob altas γ - Importante em extrusão de espessuras muito finas Ex: fibras e filmes. - Exemplos: barreira na forma de anel, elemento Maddock, elemento tipo Egan.
Quais as diferenças entre os processos de peletização de corte na cabeça e do macarrão? Fale sobre as vantagens de cada um.
 Corte na cabeça: Grânulos cortados na face da matriz, evita formação de grânulos longos e finos. Desvantagem: contato direto do fundido com água de resfriamento que pode gerar instabilidade no estado físico e congelamento.
Corte na cabeça: O processo consiste na colocação de uma faca giratória que passa sobre a matriz da extrusora. Ela gira em uma velocidade determinada pelas condições de processo para atender a produção dos grânulos com tamanho predeterminado. Dentre suas principais características, está a eliminação de um problema muito comum citado anteriormente: a formação de grânulos longos ou finos.
 Macarrão: Matriz com vários furos para formação de um fio de 3 a 4mm “espaguete” e posterior resfriamento em banheira. Fios puxados e cortados.
Macarrão: no processo, o fio, conhecido popularmente como espaguete, é simplesmente puxado, ou também tracionado em direção ao granulador. Nesse caminho, o material poderá ainda ser secado por meio de ventiladores ou linhas de ar que são instalados após a saída do espaguete do sistema de resfriamento. Quem puxa os fios são os rolos do granulador, direcionando-os até o sistema de corte, o qual é composto por um sistema de facas rotativas. Elas promovem o corte do espaguete gerando os grânulos, que tem formato cilíndrico com comprimento por volta de 3mm.
O que é a aranha num sistema de extrusão de tubos e canos? Como o sistema de macho/fêmea pode diminuir o problema de linha de solda nestes extrudados?
A aranha sustenta o torpedo e o macho/fêmea ao corpo do cabeçote (para formar produto oco). O torpedo é uma extensão do macho, o qual faz abertura do material plástico, estrangulando-o até a saída do cabeçote, induzindo a formação de linhas de emendas, em sentido do comprimento do produto, porém isto somente ocorre se a temperatura e a homogeneização forem insuficientes para dissipação destas. Para a formação desta emenda, o canal de transporte até a matriz tem formato cônico, onde a pressão criada por este induz a emenda.
Por que se tem problemas de centragem com fêmeas muito longas? Explique.
No que consiste a técnica de extrusão livre? Para que tipos de tubos e canos é recomendada? Explique.
Após a saída da matriz, o produto pode passar por Extrusão Livre, ondeé puxado e mergulhado em um banho de água para resfriamento = SEM PASSAR PELO SISTEMA DE CALIBRAÇÃO.
Fale com suas palavras sobre o sistema de placas calibradoras, apontando vantagens e desvantagens.
No sistema de placas de cobre (também chamados de Calibradores de Deslizamento ou “Matriz Fria”), as placas são construídas em secções estreitas, de forma a facilitar o resfriamento e suas dimensões devem levar em consideração as tolerâncias de compressão correspondentes ao material. Normalmente, o diâmetro interno do calibrador é em torno de 2% maior que o diâmetro externo final do tubo. Normalmente, nesse sistema, é feito o resfriamento das placas com água. Esse é o sistema mais antigo empregado, oferece um bom acabamento ao material, mas um fato que pode ocorrer gerando inconvenientes é a dificuldade do alinhamento das placas.
Qual a técnica mais utilizada atualmente para calibração de tubos e canos? Explique-a brevemente.
À Vácuo - O princípio do seu funcionamento assemelha-se ao de Matriz Fria, mas com vácuo. Nesse caso, uma câmara hermeticamente fechada (possuindo apenas aberturas para passagem do tubo) e com vácuo, possui uma série de anéis metálicos em seu interior, por onde deverá passar o tubo extrusado. Ao passar pelos anéis, o material é forçado contra os mesmos, devendo assumir como diâmetro externo o mesmo valor do diâmetro interno dos anéis. E quanto ao diâmetro interno do tubo, será determinado apenas pela pressão atmosférica existente dentro do próprio tubo. O resfriamento nesse processo é feito por meio de borrifos de água. Quanto à aplicação desse processo, limita-se a tubos de pequeno e médio porte, onde para tubos com diâmetro acima de 350 mm, torna-se mais indicado o uso de Calibrador Tipo Tampão. 
Explique brevemente uma linha de extrusão para recobrimentos de fios e cabos.
O fio fica continuamente passando pela matriz, e ao sair, carrega uma camada de polímero com espessura controlada. O fio fica centralizado na matriz, e o polímero recobre este com espessura uniforme. O fio se movimenta dentro da matriz enquanto que as paredes desta ficam estacionárias. Com isso, o perfil de velocidades é 0 na parede da matriz e máxima na parede do fio. Depois de recoberto, ele pode passar por um sistema de calibração e, em alguns casos, o resfriamento é feito antes do sistema de puxamento.
Quais as vantagens de se usar o pré-aquecimento do fio antes do recobrimento?
Em temperatura, o fio (de metal) encontra-se frio. Ao ser recoberto pelo polímero fundido, o ideal é que haja uma solidificação uniforme, por isso, pré-aquecer o fio proporciona um resfriamento mais uniforme do recobrimento. Além de retirar a umidade do mesmo.
Por que é necessária a formação de um pequeno vácuo entre o recobrimento e o fio na saída da matriz convencional? Qual a diferença para uma matriz de pressão? Explique.
Devido ao perfil de velocidade formado, a pressão diminui dentro da matriz. O vácuo é necessário para equilibrar as vazões dentro e fora da matriz. Na matriz de pressão não há essa diminuição de pressão.
Descreva uma linha de extrusão de filmes planos.
I) Extrusora; 
II) Matriz plana: A função de uma matriz plana é espalhar o polímero fundido e gerar uma espessura uniforme. Isso é conseguido através de: 1- canal apropriado para a massa fluir; 2 - ajuste dos lábios (no caso de espessuras muito finas); 3 - controle fino da temperatura do corpo da matriz; 
III) Resfriamento por cilindros resfriados ou tanque de água; 
IV) Rolos puxadores; 
V) Bobinadores..
Figura 1. Esquematização do equipamento utilizado na extrusão do monofilamento: extrusora, sistema de resfriamento, sistema de estiramento e o sistema de armazenagem. [2]
Quais as recomendações para os rolos de aço da linha de extrusão de filmes planos? Como se faz para obter filmes mais transparentes?
Antes de chegar aos rolos bobinadores, o filme passa por um rolo guia que pode causar dobras no mesmo se a distância entre este rolo-guia e os rolos puxadores for muito grande e se o filme não estiver devidamente tensionado. Para que este problema não ocorra, recomenda-se utilizar um rolo do tipo banana, que permite que os filmes tenham velocidades diferenciadas na sua largura e mantenham a tensão de puxamento uniforme, assim evitando as tensões.
A obtenção de filmes mais transparentes ou translúcidos pode ser feito através do ajuste da temperatura do polímero fundido e da temperatura aplicada no processo, com rápidos resfriamentos, o que faz com que o filme obtenha maior transparência. Porém, diminui a resistência a tração e pode gerar o tensionamento dos filmes, causando uma falha prematura do produto.
Quais são os tipos de processos de extrusão tubular existentes? Quais materiais são recomendados para cada processo?
Ascendente: Formação do balão de baixo para cima. Usado para polietileno de alta e baixa densidade. 
Descendente: Formação do balão de cima para baixo. Usando para polipropileno (PP).
Qual a principal diferença entre os filmes plano e tubulares?
Filmes tubulares são produzidos sem cortes e bordas.
Por que com a velocidade de extrusão maior deve-se resfriar mais o balão? Como a linha de névoa interfere nas propriedades do filme extrudado?
Para que o mesmo consiga se manter estável. A linha de névoa é o ponto de cristalização, logo quanto mais alta for, maior o tempo para as cadeias se organizarem o que confere maior brilho e transparência aos filmes, porém diminui resistência ao impacto e estabilidade do balão.
O que é razão de insuflamento? Como interfere nas propriedades do filme? E com relação à temperatura da massa dentro da extrusora, como pode influenciar no processo de extrusão de filmes tubulares?
Insuflamento é o estiramento no sentido circunferencial, a razão é dada por: Diâmetro balão/Dmatriz. 
Quanto maior a razão: maior resistência ao impacto, transparência e brilho. Porém mais difícil controlar a estabilidade do balão.
Qual o principal problema do processo convencional de extrusão de tarugos? Quais materiais podem ser extrudados neste processo? O que é caixa de formagem? Qual sua importância no processo de extrusão de tarugos?
...
(resinas, polímeros, PE, PP, PVC, PS, AB, etc).
Caixa de formagem...
Por que as matrizes utilizadas no processo de extrusão de perfis têm formas diferentes do produto final em alguns casos? Por que as resinas amorfas são mais indicadas para este tipo de processo?
A espessura da chapa produzida, precisa levar em conta, além da abertura dos lábios da matriz, o fenômeno do inchamento do extrudado. Assim, a abertura dos lábios é, geralmente, equivalente à espessura da lâmina desejada. Para lâminas mais espessas que 3,0 mm, há a necessidade de ter a abertura de lábios levemente maior que a espessura desejada do produto, geralmente entre 5 e 10% maior, para um controle ótimo da espessura. A abertura deve ser uniforme através da largura total.
Quais são as principais funções do rolo de acabamento no processo de extrusão de chapas? 
B. Por que eles devem ter um diâmetro muito grande? 
C.Por que a face da chapa que entra em contato com o rolo intermediário tem menor brilho que a face em contato com o ar?
Fornecem a qualidade final para a chapa (como imprimir os detalhes da chapa, podem conter texturas, gerar dois tipos de superfícies diferentes, tendo um lado da chapa o acabamento liso e outro texturizado, etc).
São responsáveis por duas regulagens: da espessura da chapa e do resfriamento da chapa. No primeiro caso pode-se alterar a distância entre os dois primeiros rolos, o que muda a espessura da chapa.
O diâmetro do cilindro deve ser grande de forma a não sofrer empenamentos.
Porque a face em contato com o ar está sofrendo tração e em contato com o rolo sofre compressão. Ou... Por conta do polimento do rolo, quanto mais polido, mais liso=mais brilhoso.