A Extrusora e o Processo de Extrusão

Extrusora
Extrusora
A extrusora é um equipamento largamente empregado na indústria do plástico na fabricação de produtos contínuos como filmes, perfis, tubos, monofilamentos e etc. Além da produção de material granulado novo ou reciclado.

O processo de extrusão consiste em alimentar o funil da extrusora com o material moído ou granulado, o qual através da gravidade cairá sobre uma rosca que o transportará dentro de um cilindro aquecido por resistências elétricas, parte desse calor é provido pelo atrito do próprio material com as paredes do cilindro. Nessa fase, o material passa por 3 zonas: alimentação, compressão e dosagem.

Na zona de alimentação, a rosca possui sulcos profundos, pois a intenção é apenas aquecer o material próximo ao seu ponto de fusão e transportá-lo a próxima zona. Na zona de compressão, existe uma diminuição progressiva dos sulcos da rosca, comprimindo o material contra as paredes do cilindro promovendo sua plastificação. Na zona de dosagem, os sulcos da rosca são continuamente rasos, fazendo com que exista uma mistura eficiente do material e a manutenção da vazão através da pressão gerada.

Ao final do cilindro o material é forçado contra telas de aço que seguram as impurezas como metais e borracha, passando então a matriz onde tomará a forma do produto final. A partir desse ponto o processo segue um rumo diferente de acordo com o produto a ser fabricado, podendo ser a produção de filmes, de frascos soprados, perfis, tarugos, revestimento de fios elétricos, granulados etc.


Outros tipos de extrusora

Uma extrusora não precisa necessariamente ter apenas uma rosca, ela pode ter duas ou até quatro (esta é mais rara). A extrusora dupla-rosca é útil no processamento de materiais mais sensíveis como o PVC, na produção de masterbatch, blendas e compostos, já que sua capacidade de mistura e bombeamento do fundido é bem melhor que a de uma monorosca. Suas roscas podem ser co-rotantes (giram no mesmo sentido) como podem ser contra-rotantes, o que pode fazer diferença dependendo do que se está processando.

Qual a diferença entre extrusora e injetora?

A extrusora gera produtos contínuos, pois a rosca gira e envia material o tempo todo para a matriz. A peça produzida geralmente é resfriada em uma banheira com água enquanto na injetora o resfriamento ocorre dentro do molde, o que a grosso modo podemos dizer que equivale a matriz da extrusora. A rosca da extrusora não se movimenta para frente ou para trás, e a pressão é gerada pela progressiva diminuição dos sulcos da rosca, ao contrário da injetora, onde a rosca avança comprimindo o material fundido a fim de injetá-lo através do bico de injeção para dentro do molde.


Extrusão de Filme Tubular (Balão)

Extrusora de filmes
Extrusora de filmes
Nesse processo o material é extrudado verticalmente* através de uma matriz com a forma de um anel, onde um jato de ar soprado constantemente expande o material formando um balão. Roletes localizados acima ou abaixo da matriz achatam o filme, que posteriormente é bobinado. A espessura e a largura do filme vão depender da regulagem da velocidade da extrusora e do tamanho do balão, que pode ser controlado na matriz.

Para os polietilenos, utiliza-se o processo de extrusão ascendente: o filme saí da extrusora que está embaixo, é resfriado com ar e segue para os roletes que estão em cima. No caso do polipropileno, na maioria das vezes a extrusão é descendente, ou seja, a extrusora fica acima da estrutura e os roletes embaixo. Isso ocorre porque a refrigeração do PP é feita com água e ele não tem boa resistência a tração, então a rápida refrigeração proporcionada pela água produz um filme com maior transparência enquanto o processo descendente aproveita-se da força da gravidade para diminuir o tracionamento.

Os roletes tracionam, achatam e eliminam as bolhas de ar do filme, sendo que o rolete fixo é produzido em aço, enquanto o móvel é de borracha com a intenção de diminuir o atrito. Os roletes devem estar a pelo menos 2 metros de distância da matriz de extrusão, a fim de que o filme chegue frio até eles.

Matriz de uma extrusora de filmes
Matriz de uma extrusora de filmes
Durante o bobinamento o operador deve se certificar que o filme está completamente frio, caso contrário haverá adesão (filme colado camada sobre camada), além de verificar o tracionamento do filme para que o bobinamento não fique frouxo.

* Observação: apenas o filme sai da extrusora na vertical, a máquina trabalha na horizontal


Extrusão de Chapas

A extrusão de chapas pode ser simples, feita com um único material, ou multicamadas (co-extrusão) com o uso de material novo nas partes externas e miolo de plástico reciclado, por exemplo, reduzindo o custo sem perder qualidade no acabamento.

A princípio, existem três técnicas usadas na produção de chapas plásticas:

1 – A mais popular, com extrusão através de uma matriz plana em rolos polidos, que pode incluir o uso de uma faca pneumática;

2 – Extrusão através de uma matriz anelar em um mandril, onde o extrudado sai na forma de tubo e depois é achatado por rolos (processo usado na produção de chapas de espuma)

3 – Calandragem.

Sistema de Extrusão de Chapas
Sistema de extrusão de chapas
Também existem outros métodos de extrusão de chapas usando o resfriamento por água.

Os rolos usados na linha de extrusão geralmente têm circulação de líquido refrigerante dentro deles e suas temperaturas são controladas, mesmo porque a chapa deve ser resfriada gradualmente até que esteja solidificada o suficiente para continuar o processo.

Acima é mostrado um sistema com três rolos, onde a chapa de polipropileno é puxada entre esses rolos até chegar ao final da linha. Esse desenho permite que tenhamos idéia da importância do controle de temperatura nesse processo, já que a chapa necessita estar entre 215 e 250°C na saída da matriz; entre 155 e 175°C ao passar pelo rolo intermediário, que é uma temperatura onde o PP ainda está mole o suficiente para fazer a “curva do rolo”; e entre 100 e 120°C ao sair do rolo inferior, que já é uma temperatura abaixo do ponto de fusão do PP e apropriada para que a chapa seja tracionada pelos rolos de borracha.

Extrusora de chapas de policarbonato
Extrusora de chapas de policarbonato


Bibliografia:
HARPER, Charles A.; PETRIE, Edward M. Plastics Materials and Process: A Concise Encyclopedia. Hoboken: John Wiley & Sons, Inc., 2003.
Artigo revisado em 04/06/2012
Sobre o autor: Daniel Tietz Roda é Tecnólogo em Produção de Plásticos formado pela FATEC/ZL e Técnico em Projetos de Mecânica pela ETEC Aprígio Gonzaga. Trabalhou na área de assistência técnica e desenvolvimento de plásticos de 2008 até 2013 e atualmente é proprietário do Tudo sobre Plásticos.
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