O processamento de plásticos por injeção, extrusão, sopro ou qualquer outro tipo de técnica moderna requer hoje uma tecnologia sofisticada. Ao mesmo tempo, a complexidade das novas resinas, blendas e exigência da qualidade dos produtos, requerem projetos de roscas cada vez mais complexos.
O avanço ocorrido na área da informática proporcionou um considerável aumento da qualidade e produtividade do setor, eliminando muitas das variáveis até pouco tempo existentes. Entretanto, para que o sistema seja ainda mais eficaz, é fundamental que a rosca utilizada seja adequada à matéria-prima, à máquina e ao processo.
O objetivo deste artigo é orientar de maneira prática a seleção dos sistemas de extrusão e antecipar alguns dos problemas que podem ocorrer no chão de fábrica.
O processamento do plástico
As seguinte considerações são importantes para proporcionar a maior produtividade e durabilidade do equipamento:
Aquecimento da extrusora
a) Com rosca vazia
Após atingir a temperatura programada nos pirômetros, é preciso aguardar de 15 a 30 minutos para que a rosca também se aqueça, e só então dar a partida na máquina com alimentação e rotação reduzidas (10 a 20 rpm), observando a operação para que a amperagem do motor não exceda seus limites.
b) Com rosca cheia
Após atingir a temperatura programada nos pirômetros, deve-se aguardar de 30 a 40 minutos até que a resina dentro da rosca esteja totalmente derretida. A rotação da rosca deve começar em 10/20 rpm. Aqui, também é preciso observar a operação para que a amperagem do motor não exceda seus limites.
Parada da máquina
A rosca da extrusora deve, sempre que possível, ser completamente purgada para proporcionar um reinício de processo mais rápido e com menor risco. Lembrando que a parada da máquina com a rosca cheia de resina faz com que so componente da extrusora (rosca, cilindro, ponteira e válvula) sofram maior efeito de corrosão e desgaste com possível quebra, o que pode ocasionar a quebra de componentes caso seja dada a partida com a máquina fria.
Perfis de temperatura
O perfil adequado de temperatura deve ser obtido por meio do balanceamento correto das duas fontes de calor disponível:
-calor gerado pelas resistências (condutivo);
-calor gerado pelo atrito (cisalhamento).
-calor gerado pelo atrito (cisalhamento).
Um perfil incorreto de temperatura e a geometria da rosca são as principais causas de desgaste de roscas e cilindros.
O calor condutivo do plástico é obtido com a compressão que a rosca gera pressionando a resina contra a parede do cilindro que está aquecido pelas resistências. Já o calor por cisalhamento é obtido pela compressão da resina na geometria da rosca forçando-a através dos canais e misturadores distributivos e dispersivos, e também pelo uso da contrapressão gerada pelos cabeçotes ou bloqueio hidráulico, no caso de injetoras.
Na hipótese do uso de uma rosca em que o cisalhamento é extremamente elevado e a principal fonte de calor, a temperatura da massa se eleva, mas isso ocorre sob alto custo energítico e elevado potencial de degradação do material com aumento significativo do desgaste da rosca e do cilindro.
O problema aumenta consideravelmente durante o processamento de materiais com cargas minerais ou fibras de vidro.
A experiência indica que o calor necessário deve ser obtido proporcionalmente das duas fontes. O perfil de rosca adequado ao processo deve manter as temperaturas de cada zona estabilizadas o máximo possível.
Perfil "ascendente"
É o perfil normamente usado pela indústria. Sua aplicação é mais adequada para máquinas com roscas com L/D acima de 24 e com materiais que tem o seu amolecimento gradativo até atingir a temperatura adequada de extrusão, como polietileno de alta e baixa densidade (PEAD, PEBD), polipropileno (PP), etc.
É o perfil normamente usado pela indústria. Sua aplicação é mais adequada para máquinas com roscas com L/D acima de 24 e com materiais que tem o seu amolecimento gradativo até atingir a temperatura adequada de extrusão, como polietileno de alta e baixa densidade (PEAD, PEBD), polipropileno (PP), etc.
Perfil "reverso"
Este perfil é sugerido quando são processados materiais que necessitam de temperaturas elevadas e maior tempo de residência para atingir o seu ponto de amolecimento, bemcomo roscas com L/D curto para o tipo de resina, o que inclui polietileno de ultra alto peso molecular (PEUADM), poliamida (PA) e outros materiais com altas cargas minerais.
Este perfil é sugerido quando são processados materiais que necessitam de temperaturas elevadas e maior tempo de residência para atingir o seu ponto de amolecimento, bemcomo roscas com L/D curto para o tipo de resina, o que inclui polietileno de ultra alto peso molecular (PEUADM), poliamida (PA) e outros materiais com altas cargas minerais.
Perfil "lombada"
É utilizado quando são processadas resinas não carregadas, mas que necessitam atingir uma temperatura elevada para o seu amolecimento. Todavia, é preciso reduzir a temperatura do material para que ele possa ser processado pelo cabeçote ou molde (levando em consideração sempre o L/D da rosca ou volume de injeção).
É utilizado quando são processadas resinas não carregadas, mas que necessitam atingir uma temperatura elevada para o seu amolecimento. Todavia, é preciso reduzir a temperatura do material para que ele possa ser processado pelo cabeçote ou molde (levando em consideração sempre o L/D da rosca ou volume de injeção).
Perfil "plano"
Às vezes, é usado quando o percentual da capacidade de extrusão é de 30% a 50% e a resina não é carregada.
É importante observar que o perfil correto de temperatura se dá sempre em função da metéria-prima, do projeto adequado da rosca, do processo e do componente a ser produzido.
Às vezes, é usado quando o percentual da capacidade de extrusão é de 30% a 50% e a resina não é carregada.
É importante observar que o perfil correto de temperatura se dá sempre em função da metéria-prima, do projeto adequado da rosca, do processo e do componente a ser produzido.
Contrapressão na rosca
Contrapressão na rosca é o resultado da aplicação de pressão hidráulica para restringir a passagem do plástico para o cabeçote com o uso de telas. Em razão disso, a rosca trabalha mais, aumentando a temperatura através do cisalhamento.
Vantagens
Como já foi discutido, o aumento da temperatura por cisalhamento forma uma massa com temperatura e viscosidade mais uniforme. A contrapressão também pode melhorar a mistura de cores e é uma forma de aumentar a plastificação quando não se tem uma rosca com geometria adequada (ou seja, com taxa de compressão baixa).
Desvantagens
A contrapressão, por outro lado, aumenta a temperatura e diminui a capacidade de produção da rosca. Como a rosca trabalha mais, ela consome mais energia, aumentando o custo de produção. A contrapressão também gera o desgaste excessivo da rosca, do cilindro, das válvulas, etc., e quando é usada com fibras de vidro, reduz as propriedades físicas da peça.
A contrapressão, por outro lado, aumenta a temperatura e diminui a capacidade de produção da rosca. Como a rosca trabalha mais, ela consome mais energia, aumentando o custo de produção. A contrapressão também gera o desgaste excessivo da rosca, do cilindro, das válvulas, etc., e quando é usada com fibras de vidro, reduz as propriedades físicas da peça.
Não existem regras fixas para o uso de contrapressão e sua utilização deverá ser usada somente em casos de emergência ou aplicações especiais.
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