Aula 4 - Extrusão

PROCESSOS BASEADOS EM EXTRUSÃO

EXTRUSÃO DE TUBOS E CANOS

Tubos – diâmetro inferior a 12,7mm (1/2 in)

Materiais mais utilizados: PE e PVC (canos), PA, POM (tubos).

Extrusora → matriz → resfriamento/calibração corte

enrolado

Matriz de Extrusão – Tipo direta 1- matriz

2- crivo (placa de quebra fluxo)

3- aquecimento

4- porca de limpeza

5- torpedo

6- parafuso de fixação

7- Paralelo/mandril/entradade ar


Arranha

(2 patas)

Matriz do tipo arranha forma frentes de fluxo

União no mandril → linhas de solda no sentido longitudinal

Se a matriz for bastante comprida e mantida a T elevada o material contido na linha de emenda irá fluir bastante tempo

junto → formando linhas de solda fortes.


Dimensionamento da matriz, considerar:

Inchamento do extrudado

[ ]5,0

222

21)

100

100().2(

+−−−=

IESDDDD

R

D1: diâmetro interno da matriz

D2: diâmetro externo da matriz

D: diâmetro externo do tubo

SR: espessura da parede do tubo

IE: razão de inchamento (%)

Entrada de ar- furo freqüentemente deixado aberto para equalizar a pressão externa com a pressão interna e muitas vezes este furo é conectado com uma linha de ar comprimido com a finalidade de se aumentar a pressão interna no tubo


Matriz transversal para extrusão de tubos e canos

Trajetórias diferentes

Equalização pela redução da seção transversal

Diferença nas trajetórias de fluxo equalizadas

Saída da matriz

Extrusão livre: puxamento em um banho de água, resfriamento e dimensões estabelecidas.

Sistema de calibração

vácuo

Ar comprimido


Calibração com ar comprimido

-Ar comprimido prensa o tubo contra a parede do sistema de calibragem

- 0,2 a 1,5 atm – paredes finas

- 6 a 15 atm – paredes grossas


Estiramento → a taxa de estiramento é calculada dividindo-se a área de abertura da matriz pela área do artigo em questão

Calibração com vácuo

Placa perfurada que faz com que o vácuo “jogue” o material contra a parede.

Parede não muito grossa


Repuxes ao longo do produto�� Excesso de peso do produto, provocado pela baixa rotação do puxador.☺Aumentar gradativamente a velocidade do puxador

Amarelecimento do Produto�� Temperatura de processo elevada

Tempo de residência altoMaterial com baixa estabilidade térmica

☺☺☺☺ Acertar temperatura de processoReduzir tempo de residênciaAcertar formulação e/ou grade do material.


Riscos Longitudinais�� Saliência na matriz provocadas por desgaste,

pancadas, etcImpurezas retidas

☺Desmontar cabeçote e efetuar reparos ou limpeza

Irregularidade das paredes�� Matriz fora de centro

Banheira de calibragem fora do alinhamento da extrusora

☺☺☺☺ Centralizar macho e/ou matrizAlinhar a banheira de calibração


Produto apresentando material não plastificado

�� Composto com materiais de diferentes característicasBaixa temperatura de processamentoBaixa contra-pressão no cabeçote

☺☺☺☺ Corrigir matéria-primaRegular temperatura de processoAbaixar temperatura do cabeçote e/ou aumentar (ou

substituir) as telas.


Manchas ao longo do produto�� Material contaminado

Degradação térmica do materialFalta de dispersão do pigmento

☺☺☺☺ Verificar o material Diminuir a temperatura de processamentoAumentar a contrapressão do processo

Aparecimento de bolhas�� Excesso de umidade na matéria-prima

Desprendimentos de gases no processo☺☺☺☺ Fazer a secagem adequada na matéria-prima

Verificar entupimento na degasagem da extrusora.


Tubo Ovalizado�� Baixa refrigeração na zona de calibração

Vácuo reduzido na zona de calibragemProduto com irregularidade de parede

☺☺☺☺ Aumentar a refrigeração no tanque de calibraçãoAumentar a pressão de vácuoCentralizar macho e/ou matriz


Extrusão de Filmes: Tubulares e Planos

Filmes e Chapas Planas

→ Chapas: espessura entre 0,2 a 2,5 mm, rígidas e utilizadas em termoformagem

→ Elevada produtividade e boa uniformidade de espessura (10 a 20 µm)

Matrizes Planas – Flat Die

- Normalmente possuem superfície larga – altas pressões

- Importância em manter a espessura das placas.

Seções das matrizes planas:a) Canal de Alimentação

-sentido transversal → distribui o material a partir da entrada (portal)

- formato tradicional é o circular, mas existem outros formatos (n ↓↓↓).



b) Estrangulador ou restritor

- espessura pequena

- dimensões balanceadas para promover fluxo uniforme

c) Câmara de relaxações- seções mais espessas que se localizam após o restritor- vel. de fluxo diminui →vantagem?- nível de relaxação: tipo de polímero, temperatura e vazão e geometria das seções de alimentação e restrição.

d) Lábios

- seção final

- ajuste da espessura do filme

- correção de variação na espessura (reguladores móveis e independentes).



Dependendo do formato do restritor tem-se:

Matriz T

- Mais usado em chapas

- Materiais com alta fluidez

- Recobrimentos

Matriz “rabo de peixe”

Matriz distributiva



Controle da pressão em matrizes planas

Um dos parâmetros mais importantes (fluxo regular e estável com o menor número de tensionamento –evita queima e degradação).

- Pressão deve ser igual na direção X

Simulação:

– volumes de controle (reologia do polímero, geometria, temperatura, vazão, propriedades de superfície da matriz (acabamento superficial).

-Perda de pressão em volumes pré-estabelecidos e ∆Px=zero.

-Ideal: fluxo uniforme nos lábios- projetar lábios reguláveis e projetar dimensões do alimentador, restritor e das demais câmaras de forma a compensar os diferentes comprimentos de fluxo.



Controle de espessura:

- Alteração mínima de propriedades

- Variações na alimentação

- Presença de aditivos

- Parâmetros do processo

- Variações na equações de projeto

Ajuste dos lábios


Pontilhada: PP (n=0,40)

Cheia: PP (n=0,46)


Controle de Bordas:

A) Distanciadores

- Regulam a largura do filme (móveis)

- Evitar uso para polímeros termodegradáveis


B) Puxadores

- Reduz o inchamento do extrudado

- Orientação

- Encolhimento do perfil do extrudado:

▪ temperatura de saída

▪ força de puxamento

▪ distância dos puxadores em relação a máquina

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