A extrusão de plásticos é um processo de fabricação de alto volume no qual o plástico bruto é derretido e formado em um perfil contínuo. A extrusão produz itens como tubos / tubulações, calafetagem , cercas, trilhos de convés , caixilhos de janelas , filmes plásticos e chapas, revestimentos termoplásticos e isolamento de fios.
Este processo começa alimentando material plástico (pellets, grânulos, flocos ou pós) de uma tremonha no barril da extrusora. O material é gradualmente fundido pela energia mecânica gerada pelos parafusos de giro e pelos aquecedores dispostos ao longo do barril. O polímero fundido é então forçado para dentro de uma matriz, que molda o polímero em uma forma que endurece durante o resfriamento.
História
Extrusão de tubos
Os primeiros precursores da extrusora moderna foram desenvolvidos no início do século XIX. Em 1820, Thomas Hancock inventou um "mastigador" de borracha projetado para recuperar sucatas de borracha processadas, e em 1836 Edwin Chaffee desenvolveu uma máquina de dois rolos para misturar aditivos em borracha . A primeira extrusão termoplástica foi em 1935 por Paul Troester e sua esposa Ashley Gershoff em Hamburgo , Alemanha. Pouco depois, Roberto Colombo, da LMP, desenvolveu as primeiras extrusoras de fuso duplo na Itália.
Processo
Na extrusão de plásticos, o material composto bruto é comumente na forma de barreiras (pequenos grânulos, freqüentemente chamados de resina) que são alimentados por gravidade a partir de uma tremonha montada no topo no barril da extrusora. Aditivos como corantes e inibidores de UV (em forma de líquido ou pastilha) são frequentemente usados e podem ser misturados na resina antes de chegar ao funil. O processo tem muito em comum com a moldagem por injeção de plástico a partir do ponto da tecnologia da extrusora, embora difira na medida em que é geralmente um processo contínuo. Embora a pultrusão possa oferecer muitos perfis semelhantes em comprimentos contínuos, geralmente com reforço adicional, isso é obtido retirando-se o produto acabado de uma matriz em vez de expulsar o polímero fundido através de uma matriz.
O material entra através da garganta de alimentação (uma abertura perto da parte traseira do tambor) e entra em contato com o parafuso. O parafuso rotativo (normalmente girando a, por exemplo, 120 rpm) força as esferas de plástico para a frente no tambor aquecido. A temperatura de extrusão desejada raramente é igual à temperatura do cilindro devido ao aquecimento viscoso e outros efeitos. Na maioria dos processos, um perfil de aquecimento é definido para o barril no qual três ou mais zonas de aquecimento independentes controladas por PID aumentam gradualmente a temperatura do barril da parte traseira (onde o plástico entra) para a frente. Isto permite que as esferas de plástico se derretam gradualmente à medida que são empurradas através do cano e reduz o risco de sobreaquecimento, o que pode causar degradação no polímero.
Calor extra é contribuído pela pressão intensa e atrito ocorrendo dentro do barril. De fato, se uma linha de extrusão estiver executando certos materiais com rapidez suficiente, os aquecedores podem ser desligados e a temperatura de fusão mantida apenas pela pressão e pelo atrito dentro do barril. Na maioria das extrusoras, os ventiladores de resfriamento estão presentes para manter a temperatura abaixo de um valor definido se muito calor for gerado. Se o resfriamento forçado for insuficiente, as camisas de resfriamento são empregadas.
Extrusora de plástico cortada ao meio para mostrar os componentes
Na frente do cano, o plástico derretido sai do parafuso e viaja através de um pacote de tela para remover quaisquer contaminantes no banho. As telas são reforçadas por uma placa de disjuntor (um disco de metal espesso com muitos orifícios perfurados), uma vez que a pressão nesse ponto pode exceder a 5.000 psi (34 MPa ). O conjunto da placa de embalagem / placa de disjuntor também serve para criar pressão de retorno no barril. A pressão de retorno é necessária para fusão uniforme e mistura apropriada do polímero, e quanta pressão é gerada pode ser "ajustada" pela variação da composição da embalagem de tela (o número de telas, seu tamanho de tecelagem e outros parâmetros). Esta combinação de placa de disjuntor e pack de tela também elimina a "memória rotacional" do plástico derretido e cria, em vez disso, "memória longitudinal".
Depois de passar pela placa de disjuntor, o plástico derretido entra na matriz. O molde é o que dá ao produto final seu perfil e deve ser projetado de forma que o plástico derretido flua uniformemente de um perfil cilíndrico para a forma do perfil do produto. O fluxo irregular nesta fase pode produzir um produto com tensões residuais indesejadas em determinados pontos do perfil, o que pode causar deformações no resfriamento. Uma grande variedade de formas pode ser criada, restrita a perfis contínuos.
O produto deve agora ser resfriado e isso geralmente é obtido puxando o extrusado através de um banho de água. Os plásticos são muito bons isolantes térmicos e, portanto, difíceis de resfriar rapidamente. Comparado ao aço , o plástico conduz seu calor duas mil vezes mais lentamente. Em uma linha de extrusão de tubos ou tubulações, um banho de água selada é acionado por um vácuo cuidadosamente controlado para evitar que o tubo ou o tubo recém-formado e ainda fundido colapse. Para produtos como folhas de plástico, o resfriamento é obtido puxando um conjunto de rolos de resfriamento. Para filmes e folhas muito finas, o resfriamento a ar pode ser eficaz como estágio inicial de resfriamento, como na extrusão de filme soprado.
Extrusoras de plástico também são extensivamente usadas para reprocessar resíduos de plástico reciclado ou outras matérias-primas após a limpeza, classificação e / ou mistura. Este material é normalmente extrudido em filamentos adequados para cortar no material de grânulos ou pastilhas para usar como um precursor para processamento adicional.
Continua...
