extrusão 1
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EXTRUSÃO DE 
TERMOPlÁSTICOS
Fundação Santo André \u2013 FSA
Engenharia de Materiais \u2013 60 semestre
Profa. Dra. Sandra A. Cruz
Extrusão Extrusora
-Um dos processos mais utilizados 
-Reator \u2192 Pó\u2192 Extrusora\u2192 pellets ou grânulos.
- Desde a antiguidade o princípio de extrusão já era 
utilizado.
Produtos plásticos feitos por extrusão
-Filmes plásticos
-Canos e tubos para transporte de água, gás, 
combustível, etc.
-Isolantes de fios e cabos elétricos
-Filamentos para fabricação de linhas de pesca, 
escova de dente, de cabelo, etc.
-Recobrimento de papel (filmes e folhas) para a 
fabricação de embalagens para alimentos 
(Tetrapack).
-Chapas de plástico para posterior termoformagem, 
etc.
Princípios Gerais e Componentes de uma 
extrusora monorosca
-Processo contínuo
-Material é alimentado na forma de grânulos (ou 
pó).
Função de uma extrusora:
1) Transformar o polímero em produto plástico
2) Plastificação (fusão) do polímero:
- resistências elétricas
- cisalhamento
3) Mistura e homogeneização
Exemplo: Blendas 
Composto 
4) Bombeamento do material sob pressão até a matriz.
5) Conformação do polímero pela sua passagem sob 
pressão através da matriz \u2192 PRODUTO
Princípios Gerais e Componentes de uma 
extrusora monorosca
Componentes de uma extrusora
Componentes de uma extrusora
1) Mancal de Apoio
- fixar a rosca mantendo-a centralizada
- para empurrar o material para frente é necessário 
criar uma pressão do fundido. A pressão criada 
empurra a rosca para trás tendendo a esmagá-la 
contra o rolamento. 
- a pressão de 2000 psi utilizada em um processo de 
extrusão (50 mm) causa uma força de recuo na 
rosca de 3 toneladas.
2) Barril / canhão / cilindro
\ufffd Diversos tipos de aço (85:50) \u2013 desgaste: abrasão e 
corrosão, pressão.
\ufffd Superfície interna (Nitretação ou bimetálico)
\ufffd Diâmetros internos típicos: 1; 1,5; 2; 2,5; 3,5; 4,5 e 6 in)
\ufffd Comprimento do cilindro (L): comprimento da rosca
\ufffd L/D: característica da extrusora
\ufffd Mais comuns de L/D = 24, 30, 32 e 36.
\ufffd Alto L/D- podem indicar boas capacidades de mistura 
e fusão de polímeros
\ufffd Relação L/D determina a superfície interna disponível 
para transmissão de calor para a fusão do material
Componentes de uma extrusora
Materiais mais comum para a fabricação do barril
\u2022Liga aço 85:50 (mais comum)
\u2022Ligas tipo Nitraloy 135 M \u2013 nitretação com íons \u2013
formação de uma camada protetora contra corrosão e 
abrasão.
\u2022 Dureza de 55 a 72 Rockwell C
\u2022 Resistência a tração de 360 a 600MPa.
\u2022 Ligas de Xaloy 800 \u2013 constituídas de 25% ou mais 
partículas de carbeto de tungstênio.
\u2022 Ligas de Xaloy X-102
Recondicionamento do barril:
-Brunimento
As dimensões retiradas do barril devem ser introduzidas na 
rosca. 
Exemplo: Retirada de 1 mm do diâmetro interno do barril, 
colocar 1 mm no filete da rosca.
Altera a taxa de compressão:
RC = hi/hf
Exemplo:
\u2192Antes: hi=24,5 e hf=7 (RC=3,5)
\u2192Depois: hi = 25 e hf=7,5 (RC=3,3)
3) Motor e Caixa de engrenagens
- Motor elétrico (220, 380 e 440 V)
- \u2191 velocidade da rosca \u2191 vazão (normalmente)
- Alteração da velocidade da rosca (60 a 150 rpm)
\ufffd usar um motor de velocidade ajustável (CC).
\ufffd usar um motor de velocidade constante acoplado 
a um sistema mecânico de alteração de 
velocidade (antigo).
\ufffd usar um inversor de freqüência
Componentes de uma extrusora
4) Funil e Goela
Funil é onde ocorre a alimentação do material por 
gravidade.
Alimentação:
- por afogamento ou inundação (nível cte)
- contínua: o funil não permanece cheio mas existe um 
sistema de alimentação ou dosagem composto por calhas 
vibratórias, esteiras de transporte ou roscas sem fim que 
alimentam a extrusora à taxas constantes e programáveis 
(Ex: Dupla rosca)
Componentes de uma extrusora
Componentes de uma extrusora
Goela é um furo feito na parede do canhão que possibilita a 
passagem do material do funil para dentro do barril. O 
tamanho da goela deve ser a pelo menos o Ø interno do 
canhão. RESFRIAMENTO
5- Sistemas de aquecimento e resfriamento
\ufffdResistências elétricas
\ufffdMontadas externamente ao 
barril-pode-se ter cobertura 
para minimizar a troca de calor 
para o ambiente.
\ufffdZonas de aquecimento.
\ufffdVapor
\ufffdSemelhante ao aquecimento 
por fluidos
\ufffdÉ o método mais antigo e o 
menos usado
\ufffdDistribuição de calor é lenta
\ufffdFluidos (óleo)
\ufffd Óleo aquecido circulando por 
camisas que envolvem cilindro 
ou em serpentinas na 
canaletas do cilindro que 
acomodam tubos de cobre
\ufffd Mais caro mas controle mais 
preciso. Usado em alguns 
equipamentos de grande porte
\ufffd Controle pode ser individual 
e a refrigeração é no tanque 
de óleo referente a cada zona 
e não no cilindro
Componentes de uma extrusora
\ufffd Disco de aço com orifícios de diâmetro de 3 a 5 mm sem 
pontos de estagnação
\ufffd Funções:
- Aumentar a pressão de contra-fluxo
- Homogeneizar a massa viscosa
- Quebrar fluxo rotacional
- Segurar as telas
6) Placa de Quebra Fluxo ou Crivo
Componentes de uma extrusora
Tela
- consiste em uma malha metálica disponível em vários 
tamanhos de furos (ou mash) que agem como filtros para 
retirar do material fundido partículas de material não 
plastificado e outros tipos de impurezas.
- em geral aumentam a contra-pressão dependendo do seu 
tamanho.
- extrusoras mais modernas possuem sistemas de 
troca telas.
Trocador de telas
Previne \u201cdescontinuidade\u201d e garante troca rápida da tela
Troca tela contínuo
7) Rosca de Extrusão
PARAFUSO 
ARQUIMEDEANO
Concebido por 
Arquimedes para 
transporte de 
matérias que teriam 
um escoamento 
entre os filetes do 
parafuso menor 
que o transporte 
desta matéria, 
usado até hoje para 
transporte de água
Componentes de uma extrusora
Monorosca de Extrusão
- Parte móvel
- Velocidades típicas entre 30 e 150 rpm.
- Função: transportar e plastificar o material.
Baixa condutividade térmica e alta 
viscosidade
Sem danos ao polímeros
- Deve ser projetada para: máxima eficiência, Q cte, 
durabilidade, plastificação e homogeneização adequadas.
Projetos específicos
Z. Wei Polymer Extrusion 23
alimentação compressão dosagem
Monorosca de Extrusão - padrão
\ufffd Zona de alimentação (responsável pelo transporte)
\ufffd O aquecimento é menor e em geral há resfriamento nesta 
região
\ufffd A altura do filete é maior sendo o material apenas 
transportado devido ao pequeno aquecimento
\ufffd Zona de compressão (responsável pela fusão)
\ufffd Redução gradual da altura do filete
\ufffd Extensão desta região depende do polímero
\ufffd Fusão: temperatura, pressão e cisalhamento 
\ufffd Ar é expulso e polímero é entregue à zona de dosagem
\ufffd Zona de dosagem ou controle de vazão (responsável pela 
finalização da homogeneização e pelo fluxo uniforme)
\ufffd Objetivo é homogeneizar o polímero no estado viscoso e 
entregá-lo à matriz com vazão e pressão constante
\ufffd Fundir eventuais partículas 
7) Rosca de Extrusão
A) Teoria de fluxo para a monorosca
+ =
Fluxo de Arraste Fluxo de contra-
pressão
Fluxo resultante
Modelo de fusão entre filetes da rosca: turbilhonamento 
para otimizar distribuição dos pellets e garantir contato 
com paredes para fusão
7) Rosca de Extrusão
barril
filete
Normalmente não há 
vazamento mas pode 
ocorrer desgaste no 
maquinário
Qtotal = Qd - Qp - Qe
7) Rosca de Extrusão
arraste pressão escape
7) Rosca de Extrusão
\u222b=
h
VdybQ
0
Vazão:
x
z
y
b \u2013 largura do canal da rosca
h \u2013 profundidade do canal
pressãocontraarraste QQQ \u2212\u2212=
dz
dPbhhbVQ b
\u3b7122
3
\u2212=
dz
dPbhbhDNQ
\u3b7
\u3b8pi
122
cos 3
\u2212=
7) Rosca de Extrusão
B) Parâmetros que afetam a geração de pressão e o 
perfil de velocidades ao longo do cilindro e rosca
Dependência do perfil de pressão:
- Matriz e crivo
- Forma de alimentação