FACULDADE ANHANGUERA DE ANÁPOLIS

PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO PLASTICO - EXTRUSÃO

ALUNO: Ana Paula Nunes de Oliveira

Curso: Engenharia de Produção

Matricula: 3715671767

Anápolis

2015

Ana Paula Nunes de Oliveira

PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO PLASTICO - EXTRUSÃO

Trabalho acadêmico desenvolvido durante a disciplina de

Processo de Fabricação III como parte da avaliação referente

ao 8º período.

Professor: Luiz Machado

Anápolis

2015

ÍNDICE

INTRODUÇÃO..........................................................................................................................4

1. O PLÁSTICO......................................................................................................................6

1.1 Um pouco de história.........................................................................................................6

1.2 Todos os plásticos são iguais?...........................................................................................8

1.3 As propriedades dos polímeros..........................................................................................9

2. PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO PLÁSTICO...........................................................10

2.1 Extrusão...........................................................................................................................10

2.2 Tipos de extrusão.............................................................................................................11

2.3 O processo de extrusão do plástico..................................................................................12

2.4 Vantagem: Processo de extrusão apresenta baixo custo..................................................13

2.5 Equipamentos - Extrusoras..............................................................................................14

CONCLUSÃO..........................................................................................................................15

BIBLIOGRAFIA......................................................................................................................16

INTRODUÇÃO

O plástico é um tipo de polímero sintético, similar em muitos aspectos às resinas

naturais encontradas em árvores e outras plantas. A palavra polímero tem origem no grego:

poli significa muitas e mero significa parte ou unidade. Os plásticos são produzidos a partir de

monômeros, a unidade química básica que forma os polímeros. Mono significa um, o que

explica a definição de monômero como unidade, ou parte fundamental para a existência de

um polímero. Para se sintetizar um polímero é necessário combinar muitos monômeros.

O termo polímero é aplicado quando há pelo menos 50 monômeros unidos uns aos

outros por ligações covalentes numa cadeia, sempre com a participação de carbono e

hidrogênio, no caso de polímeros orgânicos. Pode-se dizer, ainda, que polímeros são

macromoléculas que consistem de unidades químicas repetidas, ligadas umas às outras.

Quando é necessária uma diferenciação, o termo copolímero é utilizado para definir aqueles

materiais que apresentam dois ou mais tipos diferentes de monômeros.

Os polímeros orgânicos são compostos de estruturas complexas que se unem em

longas cadeias moleculares que podem ser moldadas, extrudadas, modeladas em vários

formatos e transformadas em filmes ou em filamentos para serem usadas como fibras têxteis.

Os plásticos são divididos em dois grupos diferentes: os termoplásticos e os

termorrígidos. Esta classificação se baseia nas características de fusão desses materiais.

Os termoplásticos podem ser aquecidos e moldados; quando reaquecidos, eles amolecem e

podem ser moldados novamente. Este ciclo reversível de amolecimento e endurecimento é o

que permite a reciclagem, uma vez que o processo pode ser repetido numerosas vezes. A

maioria dos plásticos é de termoplásticos. Celuloide é um termoplástico. Já os

plásticos termorrígidos podem ser moldados apenas uma única vez. Depois de moldados o

reaquecimento poderá provocar a decomposição do material, e não sua fusão. Por este motivo,

a reciclagem é muito difícil. Quando comparados aos termoplásticos eles apresentam maior

estabilidade dimensional, mantêm suas propriedades em uma mais larga faixa de

temperaturas, são mais resistentes aos solventes e muito convenientes para usos externos.

Os plásticos são muito diferentes entre si, mas todos têm algumas características em

comum: podem ser muito resistentes a agentes químicos presentes nos produtos de limpeza

doméstica; podem ser isolantes térmicos e elétricos, embora já existam polímeros condutores

de eletricidade; em geral são leves e possuem graus variáveis de resistência; podem ser

processados de diversas formas para produzir fibras finíssimas ou objetos complexos (de

garrafas a componentes de carros e adesivos); são materiais que, com diferentes aditivos e

cores, podem ser usados em um sem número de aplicações, para reproduzir as características

de materiais como algodão, seda e fibras de lã, porcelana e mármore, filmes flexíveis e

isolantes térmicos para prédios. Os polímeros são normalmente produzidos a partir de

petróleo, mas alguns podem ser produzidos a partir de gás natural ou carvão.

Existem vários métodos de processamento para a fabricação de produtos plásticos.

Iremos abordar no presente trabalho sobre o processo de extrusão, onde o termoplástico

previamente aquecido é compactado, amolecido e, na forma de fluido viscoso, é inserido em

uma matriz, onde se solidifica por meio de ventiladores ou água. Este método permite a

fabricação de peças plásticas de boa qualidade, sendo a técnica mais utilizada atualmente. É

um processo contínuo, com alta produtividade, exemplos são, filmes plásticos e sacolas. 

1. O PLÁSTICO

1.1 Um pouco de história

Os plásticos são subprodutos da indústria de petróleo, derivados tanto do óleo, pela

extração de matérias-primas durante o processo de refino do petróleo bruto, quanto do gás

natural. Antes de saber mais dos plásticos, vamos falar um pouquinho sobre o petróleo. O

chamado “óleo de pedra” é, em nosso tempo, a principal fonte de energia do mundo. Por meio

da utilização dos produtos de seu refino é possível gerar desde energia elétrica até os mais

variados produtos, como a base de um batom.

O Brasil é um importante produtor mundial de petróleo e a utilização do petróleo é

bastante antiga, com relatos de uso de betume para pavimentação de estradas antes dos

tempos cristãos. Sabe-se que os chineses perfuravam poços rasos utilizando bambu no século

IV a.C. procurando óleo bruto. Contudo, a indústria do petróleo teve início nos anos 1850,

quando houve uma série de perfurações de poços e também se chegou ao modelo de refino

que, com aprimoramentos, é utilizado ainda hoje.

Mas ninguém nunca comprou petróleo no supermercado ou num posto de

combustíveis. É que a indústria petrolífera não vende o óleo bruto diretamente extraído do

subsolo. Ele precisa passar por um processo chamado refino, que consiste em retirar suas

impurezas. Com o refino são obtidos os produtos comerciais da indústria do petróleo que

adquirimos e as matérias-primas de muitos outros.

No refino, durante o aumento da temperatura, o óleo atinge determinados níveis em

que começam a ser extraídos os diferentes tipos de derivados. O primeiro é o gás, que é obtido

quando o óleo bruto está ainda com menos de 40°C. Na faixa entre 60°C e 100°C,

aproximadamente, recolhe-se a nafta que, além de matéria-prima para a gasolina, é também o

material essencial da produção de plástico. Após a obtenção da nafta, o processo de refino do

petróleo continua com a obtenção de querosene, diesel e óleos lubrificantes. E na etapa final

do processo se obtêm ceras e base de asfalto.

Os materiais que serão utilizados para a obtenção de produtos plásticos, como a nafta e

a parafina, dão a origem de outro tipo de cadeia produtiva, a chamada Indústria Petroquímica.

Essa indústria é responsável por transformar os derivados de petróleo, por meio de processos

químicos, em uma variedade de outros materiais.

Para a produção dos plásticos, o mais comum é a utilização de nafta. A nafta passa por

um processo chamado “craqueamento”. Como diz o termo, originado da palavra em inglês

cracking, a nafta tem suas moléculas complexas divididas em moléculas mais simples, com a

“quebra” de algumas ligações químicas. Estas moléculas mais simples são denominadas

monômeros e a obtenção de vários tipos delas é que define o futuro plástico. Entre os

monômeros mais utilizados estão o eteno e o propeno.

Mas para chegar ao plástico falta um último passo. É o processo de polimerização, no

qual, novamente por meio de reações químicas, uma série de moléculas monoméricas são

agrupadas e ordenadas, dando origem ao polímero. Os polímeros derivados do eteno e do

propeno são o polietileno e o polipropileno, dois dos tipos mais comuns de plástico ou resina

plástica.

Agora que fomos do petróleo até a fabricação da chamada resina plástica podemos

continuar para entender um pouco melhor não só a complexidade como, principalmente, a

importância dos plásticos atualmente.

A história do plástico começou com Alexander Parkes que, em 1862, descobriu um

material orgânico derivado da celulose. Ele buscava um material substituto da borracha,

matéria-prima utilizada em muitos produtos na época. A parkesina, como ficou conhecida,

quando aquecida podia ser moldada e mantinha a mesma forma quando esfriava. Entretanto,

seu elevado custo de produção desestimulou os investidores.

Em 1869, o tipógrafo americano John Wesley Hyatt, para substituir o marfim na

fabricação de bolas de bilhar – esporte tão popular que já ameaçava a população de elefantes

– descobriu um material a base de nitrato de celulose tornava-se um filme sólido e flexível. A

chamada celuloide era formada por uma mistura de fibras de algodão com ácidos.

E foi há cerca 100 anos que Leo Hendrik Baekeland criou a primeira resina totalmente

sintética: a baquelita. Para criá-la, Baekeland dedicou-se a desenvolver um aparato que

permitia controlar as variações do calor e da pressão na combinação de ácido carbólico (fenol)

com formaldeído. Esses eram os grandes desafios para se fabricar uma resina plástica.

Daí para o material ocupar o papel de destaque que tem atualmente foi apenas questão

de tempo: a produção mundial de plástico passou de 1,5 milhão de toneladas em 1950 para

265 milhões de toneladas em 2010.

Desde o início do uso do material plástico nas indústrias, o homem enxergou o seu

potencial e investiu para aperfeiçoá-lo. Ao longo dos anos, pesquisadores identificaram mais

possibilidades na variação das características de cada polímero, diversificando seus tipos.

Atualmente já existem plásticos produzidos até mesmo a partir de matérias-primas

renováveis, como é o caso do chamado “plástico verde”, feito da cana-de-açúcar.

1.2 Todos os plásticos são iguais?

Basta observarmos a aparência e as características de artigos tão diferentes feitos de

plásticos, como potes de margarinas, sacolas, garrafas de refrigerantes, lentes de óculos,

brinquedos, para então concluirmos que não são iguais. No quadro abaixo podemos comparar

propriedades, composição e utilização de dois plásticos bastante conhecidos: o polietileno e o

policarbonato.

Embora apresentem diferenças marcantes na composição química e consequentemente

nas propriedades físico-químicas e aplicações, ambos os compostos recebem a denominação

de plástico, pois possuem importantes características comuns: são passíveis de ser moldados e

são polímeros.

Todos os plásticos são polímeros, porem nem todos polímeros são plásticos., Em

geral, os químicos dividem os materiais poliméricos em três categorias: plásticos, fibras e

elastômeros.

1.3 As propriedades dos polímeros

As propriedades especiais tão peculiares aos polímeros são consequência

principalmente de sua alta massa molecular. Quanto maiores as macromoléculas, melhores

suas propriedades mecânicas. Polímeros de interesse comercial apresentam geralmente

massas moleculares médias superiores a 10.000.

Os polímeros, são constituídos de moléculas formadas pelo encadeamento de milhares

ou milhões de átomos. Por serem muito longas, estas cadeias se entrelaçam formando um

emaranhado que interage fortemente. Esta é uma das razões da grande resistência mecânica

dos polímeros, o que possibilita que sejam utilizados na confecção de muitos objetos, tais

como móveis, peças automotivas e peças para construção civil.

Se as cadeias de macromoléculas estiverem não apenas entrelaçadas, mas unidas

através de ligações químicas, as chamadas ligações cruzadas, a resistência mecânica é

aumentada, permitindo a confecção de peças e objetos bastante resistentes. Estes polímeros

conseguem suportar condições relativamente drásticas de uso, como choques, atritos ou

tração. Outras vantagens da presença de muitas ligações cruzadas entre as cadeias de

macromoléculas são a estabilidade e resistência térmica.

São propriedades como resistência mecânica, resistência térmica, estabilidade frente a

substâncias químicas, resistência elétrica, permeabilidade a gases etc. que irão determinar

como o polímero vai ser utilizado.

De acordo com seu comportamento mecânico, os polímeros podem ser classificados

como elastômeros, fibras, plásticos rígidos ou plásticos flexíveis.

É possível obter polímeros com propriedades e características tecnológicas

preestabelecidas através do controle sistemático das reações de polimerização. Fatores como

condições de reação (temperatura, pressão, catalisadores etc.), introdução de substâncias

capazes de promover reticulações e/ou copolimerizações, são determinantes. Uma prática

bastante comum na indústria de polímeros é a adição de substâncias denominadas aditivos,

que conferem propriedades especiais à resina polimérica.

2. PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO PLÁSTICO

Os produtos plásticos podem ser moldados em vários processos de transformação,

onde as diversas resinas poliméricas em formato de grânulos, pó ou líquidos, depois de

aquecidas e/ou catalisadas, podem ser processadas pelos métodos de:

Extrusão;

Sopro;

Injeção;

Termoformagem;

Calandragem;

Rotomoldagem;

Compressão;

Fundição.

2.1 Extrusão

A matéria-prima é amolecida e sua saída é forçada através de uma matriz instalada no

equipamento denominada rosca extrusora, produzindo um produto que conserva a sua forma

ao longo de sua extensão, após seu resfriamento. É aplicado na fabricação de produtos

flexíveis, como embalagens, sacolas, sacos e bobinas também conhecidos como filme, após o

processo de extrusão, podem ser modelados no produto final com soldas e cortes e produtos

rígidos ou semi-rígidos, como tubos, perfis, mangueiras e chapas.

Nas indústrias metalúrgicas ou automobilísticas, a extrusão é um processo de

conformação mecânica (ou conformação plástica) de materiais plásticos ou metálicos, assim

como a trefilação, laminação ou estampagem. Podem ser extrudadas peças longas com a seção

transversal no formato que se desejar e, posteriormente, secioná-las de modo a produzir

diversas peças com a mesma seção transversal de uma só vez.

Nesse processo a peça é conformada pela ação combinada de tensões, tração e

compressão, mas o que faz com que a peça adquira o formato desejado é a resistência imposta

pela matriz (molde ou orifício) à passagem da peça. Assim dizemos que a extrusão é um

processo de conformação onde a força predominante é a compressão indireta.

A extrusão é um método muito comum que faz parte do processo produtivo de filmes

plásticos, chapas, barras e peças de metal e até mesmo de alimentos. Basicamente, seu

principal componente é a prensa hidráulica, ou extrusora, que irá forçar a passagem do

material pela matriz e controlar o curso e a velocidade de extrusão.

Os polímeros termoplásticos, que podem ser amolecidos com o aumento da

temperatura também podem ser extrudados pelo método hidrostático fluido a fluido dando

origem a tubos, bastões e diversos tipos de materiais. Os tipos de plásticos utilizados no

processo de extrusão são: polietileno de baixa ou alta densidade (PEBD e PEAD), o vinil, o

PVC, acrílico, PETG, butirato, polipropileno e poliestireno.

No processo fluido a fluido há outra câmara na saída do material extrudado com

pressão menor que a câmara anterior. Isso permite melhor acabamento da peça e controle do

processo.

2.2 Tipos de extrusão

No processo básico, denominado direto um tarugo cilíndrico é colocado numa câmara

e forçado através de uma abertura de matriz através de um pistão hidráulico. A abertura da

matriz pode ser circular ou de outro formato. A extrusão também pode ser indireta,

hidrostática ou por impacto.

Destacam-se os métodos mais usuais:

Extrusão Indireta (reversa, invertida): a matriz se desloca na direção do tarugo;

Extrusão Hidrostática: o diâmetro do tarugo é menor que o diâmetro da câmara, que é

preenchida por um fluido. A pressão é transmitida ao tarugo através de um pistão. Não

há fricção nas paredes da câmara.

Extrusão Lateral: o material do tarugo é forçado através de abertura lateral da câmara.

Os eixos do punção e da peça tem diferentes direções (ângulo reto).

2.3 O processo de extrusão do plástico

O plástico é composto por grandes moléculas formadas pela união de mais simples e é

útil na produção, embalagem de produtos diversos. O plástico é conseguido através da reação

química de óleos e moldado por calor ou pressão. Termoplásticos são fabricados utilizando a

extrusora, uma máquina que processa esses materiais. A matéria-prima na forma de pequenos

grãos é introduzido através de um funil em um tambor aquecido em um cilindro de rosca

transporta ao longo do tubo. O material se funde, o espaço para que ocupe menos, e sai em

uma final. Posteriormente, a fabricação de plástico é completado por dois processos

combinados com molde de extrusão de sopro e pressão de moldagem por injeção.

Moldagem por injeção de Pressão 

O material plástico é aquecido até o ponto de fusão é injetado em alta pressão em

moldes refrigerados, onde se resfria e solidifica na forma do objeto. O molde é construído em

duas metades, que são separadas depois da injeção para remover o artigo de plástico. O

processo gera resíduos sólidos, vazamentos de óleo hidráulico e de refrigeração de óleo uso de

ferramentas.

Extrusão e sopro combinado

O material plástico é fundido em bruto e processados através de um bocal. Em

seguida, através de uma série de operações auxiliares, podemos obter os produtos de plástico.

Este processo inclui a geração de resíduos sólidos, uso da água para o resfriamento e, em

alguns casos, solventes químicos que emitem compostos orgânicos voláteis, responsáveis pela

formação de ozônio.

2.4 Vantagem: Processo de extrusão apresenta baixo custo

O método de extrusão de plásticos é utlizado na fabricação de inúmeros itens como

ferramentas e objetos domésticos e de escritório. Um processo simples que pode fabricar um

volume alto de produtos com custos mais baixos em comparação com outros métodos de

produção de borracha e de peças acabadas de borracha. Por isso, a extrusão é uma

das técnicas de confecção de plástico mais comuns nas indústrias. Os tipos mais comuns de

plásticos extrudados incluem perfis, bastões, canaletas, tubulação plástica, acabamentos,

folhas plásticas e muitos outros elementos.

Este método  é muito linear, e por isso, os dispositivos de plástico extrudado podem

ter uma vida útil bastante duradoura. O processo de extrusão é customizável e pode produzir

peças em alto volume de fabricação, tanto em pequenos lotes quanto em grandes lotes,

tornando a extrusão do plástico muito econômica na fabricação desse material. Alguns

produtos como recipientes e materiais escolares fazem uso de folhas de plástico em

processos determoformagem à vácuo e termoformagem de pressão.

Muitos tipos de polímeros termoplásticos são aproveitados no processo de extrusão de

plástico, incluindo o polietileno de baixa densidade (PEBD), PETG, polietileno de alta

densidade (HDPE), butirato, PVC, vinil, acrílico, poliestireno e polipropileno. As técnicas de

extrusão podem servir para fazer moldagem por sopro e coextrusão, um método de adesão de

diversas camadas durante a extrusão. O plástico extrudido não serve apenas para a fabricação

de produtos industriais, mas também para embalagens, garrafas de plástico, recipientes de

plástico, entre outros.

2.5 Equipamentos - Extrusoras

CONCLUSÃO

Os plásticos são polímeros de extrema importância no mundo atual, pois estão

presentes em grande parte dos materiais que consumimos, desempenhando funções que o

vidro e a cerâmica desempenhavam antigamente com mais praticidade e eficácia.

A descoberta do plástico revolucionou nossa sociedade, introduzindo uma grande

variedade de produtos leves, resistentes, flexíveis com diversas utilizações. Embora eles

tenham o problema do descarte, para alguns tipos de plástico é possível fazer reciclagem.

Além disso, novas pesquisas sobre biopolímeros podem permitir a produção de novos

produtos bioplásticos de fontes renováveis que sejam biodegradáveis e melhores para nosso

meio ambiente. Um exemplo do uso do plástico de forma sustentável é o plástico verde, que

em pouco tempo estará sendo produzido em nossa região. O processo se dará pela extração do

etanol da cana de açúcar, que será desidratado e seu produto, o eteno, servirá de monômero

para o plástico polietileno.

BIBLIOGRAFIA

http://www.manutencaoesuprimentos.com.br/conteudo/2187-extrusao-de-plasticos/

http://www.cimm.com.br/portal/material_didatico/6503-tipos-de-extruso#.VjOYbdKrTcc

FREUDENRICH, Craig. Como funcionam os plásticos. São Paulo. Disponível em:

http://ciencia.hsw.uol.com.br/plastico.htm. Acesso em: 13 de junho de 2010.

GORNI, Antonio Augusto. Introdução aos plásticos. São Paulo. .Disponível em:

http://www.torresnetworking.com/Sociesc/INTRODUCAO_AOS_PLASTICOS.pdf. Acesso

em: 13 de junho de 2010.

PARENTE, Ricardo Alves. Elementos estruturais de plástico reciclado. São Paulo: 2006.

Disponível em: /url?sa=t&source=web&cd=1&ved=0CBIQFjAA&url=http%3A%2F

%2Fwww.set.eesc.usp.br%2Fpdf%2Fdownload

%2F2006ME_RicardoAlvesParente.pdf&ei=P0YaTKi1AoH6lweh5dCbCw&usg=AFQjCNEl

CKOox9ChI3XXDRN2RhaajBV_mA. Acesso em: 14 de junho.

ROCHA, Wagner Xavier. Reações de polimerização: polímeros de adição e de condensação.

São Paulo: 2007. Disponível em:

http://www.mundovestibular.com.br/articles/777/1/POLIMEROS-DE-CONDENSACAO/

Paacutegina1.html. Acesso em: 13 de junho de 2010