Extrusao de compostos de borracha

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Descrição do processo de extrusão e o equipamento básico utilizado - e a diferença entre seus tipos

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  • Extrusao de compostos de borracha

    1. 1. EXTRUSÃO DE COMPOSTOS DE BORRACHA Luis Tormento Novembro/2015
    2. 2. Introdução • O processo de extrusão pode ser considerado, atualmente, como um dos processos de transformação e uma das técnicas de fabricação mais importantes da Indústria da Borracha. O processo consiste basicamente em forçar a passagem de um composto de borracha através de uma matriz, obtendo-se uma tira de material cuja seção é, aproximadamente, a configuração do orifício da matriz.
    3. 3. Introdução • Os equipamentos que executam este tipo de operação chamam-se extrusoras e o material que delas provém designa-se, habitualmente, por extrudado. • A técnica utilizada para forçar o composto de borracha através da matriz está na base de uma das classificações das extrusoras. Assim, temos: – Extrusoras de êmbolo: a pressão necessária para forçar a passagem do composto de borracha através da matriz é produzida por um êmbolo; – Extrusoras de fuso ou parafuso: a pressão necessária para forçar a passagem do composto de borracha através da matriz é produzida por um fuso ou parafuso sem fim.
    4. 4. Introdução • As primeiras extrusoras para borracha remontam a meados do século XIX, concretamente 1845. Eram máquinas do tipo êmbolo e foram utilizadas para revestir fios condutores com guta-percha (Henry Bewley e Henry Brooman) (Figura 1). Em 1846 foi registada uma patente para o revestimento de cabos elétricos por este processo.
    5. 5. Introdução Fig. 1 – Extrusora de Henry Bewley e Henry Brooman
    6. 6. Introdução • As extrusoras de êmbolo conferem ao processo um carácter descontínuo e, em consequência, uma produtividade mais baixa. Deste fato resultou a busca de uma técnica com maior rendimento e assim surgiram as primeiras extrusoras de parafuso. A primeira referência, data de 1865 e deve-se ao americano A. C. De Wolfe, técnico da empresa Kerite Company, o qual criou uma extrusora de parafuso que se destinava ao revestimento de fios para as linhas do telégrafo. Técnicos alemães poderão também estar na origem do invento, pois a empresa Phoenix Gummiwerke publicou desenhos de uma extrusora de parafuso em 1873. Também os americanos W. Kiel e J. Prior reivindicam a autoria do invento, em 1876. Mas é em 1879 que é registada uma patente (Patente Nº 5056), pelo inglês Matthew Gray, de uma extrusora de parafuso que possuía dois rolos de alimentação aquecidos (Figura 2). Independentemente, desenvolveram também extrusoras de parafuso o inglês Francis Shaw, em 1879 e o americano J. Royle, em 1880.
    7. 7. Introdução Fig. 2 – Extrusora patenteada por Matthew Gray em 1879
    8. 8. Introdução • A técnica da extrusão é utilizada na Indústria da Borracha com múltiplas finalidades, aproveitando-se sobretudo o fato de ser uma operação contínua. Assim, os modernos sistemas de mistura em contínuo, de alimentação de calandras, de filtração de compostos de borracha e linhas de vulcanização em contínuo.
    9. 9. Extrusão • Extrusão: (Grego) empurrar para fora – Uma bomba fornece um fluxo contínuo de material para um molde ou para algum outro processo de moldagem subsequente. – Materiais • plásticos • metais (esquadrias de Alumínio) • calafetagem • spaghetti e outras massas • massa de biscoito • creme dental – A extrusão é útil para formar partes com um mandril – A extrusão é a base para a moldagem por injeção e sopro – Dispositivo de fusão para adicionar cargas de enchimento, corantes, fibras na composição
    10. 10. Equipamento de Extrusão • Tooling (ferramenta Moldar associada a extrusão) – Filamentos: múltiplos orifícios com entradas cônicas – Perfis: sólidos com diferentes formas – ou tubos: extrudado oco com uso de mandril – filmes ou em folhas com diversas configurações de matriz usadas • Em forma de T, cabide • Difícil chegar em espessura uniforme em toda a largura – solução é usar barras restritoras e lábios flexíveis • Co-extrusão de 2 ou mais materiais plásticos através de um único molde • Auxiliares – Arrefecimento (banho de água), dimensionamento (forçado contra a manga externa ou contra um mandril com vácuo), pós formação (gabaritos, sapatos, rolos), corte (cortadores de lâminas), dispositivos de enrolamento
    11. 11. Características das Extrusoras • As principais características de uma extrusora são as seguintes: – Tipo de extrusora (alimentação a quente ou alimentação a frio); – Diâmetro do fuso ou parafuso; – Comprimento do fuso ou parafuso; – Relação entre o comprimento do fuso e o seu diâmetro; – Tipo de fuso; – Velocidade do fuso (RPM) ou gama de variação (velocidade mínima e velocidade máxima); – Zona de desgasificação (Sim/Não); – Débito máximo de material, em kg/h; – Potência do motor (CV, kW ou HP); – Tipo de motor; – Fluidos de aquecimento e de arrefecimento; – Sistema de regulação de temperatura (N.º de zonas controladas); – Equipamentos de controle; – A superfície que ocupa (m2); – O seu peso (kg ou ton.).
    12. 12. Extrusora tipo Fuso • Uma extrusora do tipo fuso ou parafuso é constituída essencialmente por um corpo cilíndrico, dentro do qual se encontra um fuso, parafuso ou sem-fim o qual, por movimento de rotação, força o material que é alimentado numa das suas extremidades (a sua retaguarda) forçando a passagem através de uma matriz; esta confere ao material a forma da seção pretendida (o extrudado). A matriz está instalada na parte anterior da máquina, normalmente chamada a cabeça ou cabeçote da extrusora. O fuso, gira por um movimento de rotação, movimento que lhe é transferido, através de um sistema de engrenagens, por um conjunto motor-redutor (Figura 3).
    13. 13. Extrusora tipo Fuso
    14. 14. Extrusora tipo Fuso • A fim de regular as condições de extrusão quanto a temperatura, o corpo cilíndrico, o fuso ou parafuso e a cabeça são geralmente ocos, o que permite a circulação de fluidos para aquecimento ou para resfriamento. Assim, o material que é alimentado à extrusora, no seu percurso no interior da extrusora, sofre elevações ou reduções na sua temperatura, por contato com as paredes das várias zonas da extrusora. Com o aquecimento do composto de borracha, ocorre como que um amolecimento ou plastificação; contudo, esta plastificação ocorre também, em grande extensão, pelo atrito entre o composto de borracha em movimento e as partes fixas da extrusora e pelas ações de corte provocadas pelo fuso. A extrusora pode ser alimentada com o composto de borracha previamente aquecido e plastificado em misturadores abertos (misturadores de rolos, cilindros ou moinhos); neste caso, a única função da extrusora será a de fazer passar o composto de borracha da fieira, para obtenção do extrudado.
    15. 15. Extrusora tipo Fuso • Este tipo de extrusoras são vulgarmente conhecidas por extrusoras de alimentação a quente. Apresentam, como característica principal, uma relação entre o comprimento do fuso e o seu diâmetro compreendida entre 4 e 8. Sendo alimentadas a quente, este tipo de extrusoras consome menor energia, sendo necessário para o seu acionamento um motor de potência inferior. • Com a intenção de reduzir a mão-de-obra e de aumentar a produtividade dos equipamentos, foram desenvolvidas as extrusoras de alimentação a frio. Estas máquinas caracterizam-se por fusos muito mais compridos, com configuração mais complexa, cuja função suplementar – para além a de conduzir o composto de borracha para a saída, é de aquecê-lo e de plastificá-lo. A relação entre o comprimento do fuso e o seu diâmetro varia geralmente entre 11 e 20. A energia consumida por este tipo de máquinas é necessariamente maior e, assim, terá de ser maior a potência do motor de acionamento. A velocidade de rotação do fuso das extrusoras de alimentação a frio é também variável; varia, geralmente, entre 20 e 100 rpm. As extrusoras de alimentação a frio podem apresentar ainda outras variantes: – Extrusoras com zona ou sem zona de desgasificação; – Extrusoras com ou sem pinos.
    16. 16. Extrusora tipo Fuso • Extrusoras com zona de desgasificação Nas extrusoras de alimentação a frio que dispõe de zona de desgasificação, os gases, umidade e componentes voláteis presentes no composto de borracha são eliminados com o auxílio de uma bomba de vácuo. Por este motivo, este tipo de extrusora permite o processo de vulcanização a baixa pressão ou sem pressão, como é o caso da vulcanização em banho de sais (conhecido por LCM –Liquid Curing Media), da vulcanização com micro-ondas (também conhecido por UHF – Ultra High Fequency), da vulcanização em leito fluidizado, e da vulcanização em túnel de ar quente. Os produtos extrudados e vulcanizados por estas técnicas são de excelente qualidade e isentos de porosidade. A rosca do fuso na zona de desgaseificação tem uma concepção diferente e que facilita a remoção das substâncias gasosas indesejáveis. • Extrusoras com pinos A tecnologia das extrusoras com pinos (embora destinadas à indústria alimentar) data do início do século XX. Contudo, a aplicação desta tecnologia em extrusoras para borracha foi desenvolvida em 1972 e deve-se aos alemães G. Menges e E. G. Harms, da empresa Uniroyal-Englebert, tendo sido registadas em várias patentes (Figura 4)
    17. 17. Extrusora tipo Fuso Fig. 4 – Extrusora com pinos de G. Menges e E.G. Harms. Patente alemã, N.º 2235784, concedida em 1974
    18. 18. Extrusora tipo Fuso • A partir desta data foram efetuados vários desenvolvimentos. Os primeiros pinos eram do tipo radial (Figura 5) e instalados, normalmente, em 8 a 10 planos radiais, cada um delas com 6 a 10 pinos, dependendo das dimensões da extrusora. Uma variante foi entretanto desenvolvida, com a criação de pinos radiais com comprimentos ajustáveis. A instalação dos pinos evoluiu posteriormente, a partir de 1993, para a uma instalação tangencial, tendo surgido diversas variantes (W. Baumgarten, da empresa alemã de matérias plásticas, Kleinewefers Kunststoffanlagen, GmbH) (Figura 5), culminando com a concepção tangencial mais moderna do Eng.º Ubaldo Colombo, da empresa Colmec (Itália) (Figura 6), em 2002. Neste caso, os pinos possuem também, no seu interior, canais de arrefecimento, o que permite uma regulação da temperatura. Esses canais são bem visíveis na Figura 6.
    19. 19. Extrusora tipo Fuso Fig. 5 – Extrusora com vários tipos de pinos tangenciais, de W. Baumgarten. Patente US N.º 5324108, concedida em 1994
    20. 20. Extrusora tipo Fuso Fig. 6 – Extrusora com pinos tangenciais, do Eng.º Ubaldo Colombo (Colmec SpA, Itália) Patente US N.º 6814481, concedida em 2004
    21. 21. Extrusora tipo Pino • Em geral, podemos afirmar que as extrusoras com pinos apresentam várias vantagens sobre as extrusoras convencionais. A utilização de pino contribui para: – Uma maior facilidade na extrusão dos compostos de borracha, principalmente aqueles de dureza mais elevada; – Ganhos de produtividade, em relação às extrusoras convencionais com as mesmas características dimensionais (20 a 60%); – Maior uniformidade do composto de borracha (dispersão e plastificação); – O processo de extrusão ocorre a temperaturas mais baixas; – Consumos energéticos mais baixos (Wh/kg de composto extrudado); – Facilitar a limpeza do fuso e da parede interior do corpo da extrusora.
    22. 22. Extrusora tipo Pino Fig. 8 – Extrusora do tipo “Pin Convert” (Esquemático)
    23. 23. Extrusora tipo Pino • Este tipo de equipamento, mais compacto, é altamente eficaz no aquecimento de compostos de borracha alimentados a frio. A parte anterior do fuso é muito semelhante à das extrusoras convencionais de alimentação a frio e é normalmente equipada com um rolo de alimentação. A tecnologia CTM – Cavity Transfer Mixer (Transfermix) foi desenvolvida por Martin Dale, da empresa inglesa RAPRA Technology Ltd. A inovadora concepção deste tipo de equipamento teve, como objetivo inicial, a criação de um dispositivo complementar para extrusoras, que promovesse uma ação de mistura distributiva mais intensiva. Isto foi conseguido pela criação de espaços na parede da extrusora e no próprio fuso, como pode ser observado na Figura 8.
    24. 24. Componentes da Extrusora • Principio – Moldar continuamente um polímero fluido através de um orifício de uma ferramenta adequada (matriz), e subsequentemente transformar num produto solido • Equipamento – A extrusora de rosca simples consiste de: • Rosca, barril, funil de alimentação, e cabeçote – Extrusoras comuns são classificadas pelo diâmetro do furo do barril (0.75” a 6”) – Extrusoras para plásticos podem ter diâmetro de 24” e 48 ft de comprimento – Aquecedor elétrico para o barril e resfriamento a ar ou água para o extrudado – Aspecto da rosca (L/D) razão = comprimento da rosca para seu diâmetro (faixa de 20-30) – Zona de ventilação para os gases formados durante o processamento – Rosca dupla – utilizada para materiais sensíveis ao cisalhamento (ex., PVC)
    25. 25. Componentes da Extrusora • Hopper- Alimentado por perolas plásticas • Zonas de aquecimento e cisalhamento – roscas rotativas simples ou duplas – Transporta material termoplástico para a zona de aquecimento e aplica cisalhamento (fricção) para fundir
    26. 26. Corpo da Extrusora • O corpo das extrusoras tem a forma cilíndrica e aloja o fuso. É construído geralmente em aço e pode ser constituído por vários elementos ou módulos, sobretudo nas extrusoras com fuso de grande comprimento. Estes módulos são ocos (parede dupla), o que permite a circulação de fluidos de aquecimento ou de resfriamento. Este fraccionamento do corpo em vários módulos vai permitir um controle independente da temperatura em cada um deles. • O corpo é revestido interiormente com uma camisa em aço de elevada dureza (900 Vickers), o que lhe confere uma elevada resistência à ação altamente abrasiva dos compostos de borracha. O diâmetro nominal da extrusora é, normalmente, o diâmetro desta camisa ou forro interior. • Em muitos modelos de extrusoras pode existir, na zona de alimentação, um dispositivo auxiliar(feed-roll), dispositivo este que permite o avanço regular e uniforme da fita ou tira de alimentação o que vai contribuir para um regime uniforme da pressão de saída, com a consequente obtenção de um extrudado com características dimensionais constantes (Figura 9).
    27. 27. Corpo da Extrusora Fig. 9 – Rolo de alimentação
    28. 28. Fuso ou Parafuso • Este órgão desempenha, essencialmente, as seguintes três principais funções: – Proporcionar um fluxo regular de material na zona da cabeça e da matriz. Fluxos irregulares de material provocam variações de pressão e, em consequência, variações dimensionais do extrudado; – Plastificar e homogeneizar o composto de borracha, elevando a sua temperatura como resultado das forças de atrito e das ações de corte provocadas pelo fuso; – Criar a pressão suficiente e uniforme para forçar a passagem do material através da fieira. • A cada uma destas funções corresponde no fuso, uma zona com geometria adequada; a configuração ou geometria do fuso varia de fabricante para fabricante, varia com o tipo de extrusora, varia com o tipo de material a extrudar e varia ainda com o tipo de operação a realizar. • Além do diâmetro e do comprimento do fuso, a configuração e profundidade dos filetes do fuso, a utilização ou não de filetes interrompidos, a existência de qualquer outro tipo de irregularidades na superfície do fuso e a eventual combinação com a colocação criteriosa de pinos (pins) no interior do corpo cilíndrico (Figura 10).
    29. 29. Fuso ou Parafuso Fig. 10 – Parâmetros do fuso (clique na imagem para a aumentar)
    30. 30. Fuso ou Parafuso • Quando a extrusora dispõe de um sistema de desgasificação, a esta função corresponde no fuso uma zona com geometria adequada; localiza-se sempre entre a zona de plastificação e a zona de compressão. • O fuso é perfurado interiormente, o que permite o seu aquecimento ou resfriamento. É também construído em aço de alta dureza, de forma a resistir à ação abrasiva da borracha. A parte posterior extrema do fuso é semi-esférica ou cónica e prolonga-se normalmente, por alguns centímetros, dentro da cabeça, o que garante um melhor encaminhamento da borracha para a matriz de saída. • Como regra de carácter prático recomenda-se que, especialmente as extrusoras que possuem um fuso de elevada relação L/D, não operem em vazio por períodos muito prolongados; devido ao seu peso próprio e à sua geometria, o fuso apresenta uma tendência para flectir, podendo assim entrar em contato com forte atrito com a camisa, podendo provocar danos graves. • Também convém chamar a atenção para o fato de, quer o fuso quer a camisa, com a uma utilização continuada, apresentam um desgaste progressivo, até um momento em que se torna imperioso a sua reparação. Quando a distância entre a camisa e os filetes do fuso se torna muito grande, a extrusora perde rendimento e o composto de borracha passa a ter um maior tempo de residência dentro da extrusora, podendo mesmo dar origem a pré-vulcanizações.
    31. 31. Cabeça ou Cabeçote • Existem vários tipos de cabeças de extrusoras, cada um deles adequado a uma determinada função da extrusora. Podem classificar-se nos seguintes tipos: – Cabeças direitas ou retas; • Cabeça para extrusão normal (tubos e perfis, por exemplo), com saídas simples, duplas ou múltiplas; • Cabeça para placas largas, a partir da extrusão de um tubo de paredes mais ou menos espessas; • Cabeça para extrusão de placas ou seções largas (para extrusão de piso para recauchutagem – camelback – por exemplo); • Cabeça para filtração (straining head); • Cabeça para alimentação de calandras (roller-head). – Cabeças angulares; • Cabeça em ângulo reto; • Cabeça com outros ângulos. – Cabeças com múltiplas entradas.
    32. 32. Cabeça Direita e Reta • Cabeça para extrusão normal É o tipo mais simples e mais corrente. A direção do eixo do fuso coincide com a direção do material extrudado; este é constituído apenas por um tipo de material e não possui qualquer tipo de inserções (têxteis ou metálicas). Este tipo de cabeça é adequado para a extrusão de tubos, perfis, cordões, etc., com saídas simples, duplas ou múltiplas (Figuras 11 e 12).
    33. 33. Cabeça Direita e Reta Fig. 11 – Cabeça reta (esquemático)
    34. 34. Cabeça Direita e Reta Fig. 12 – Cabeça reta com saídas múltiplas
    35. 35. Cabeça Direita ou Reta • Cabeça para extrusão de placas ou tiras largas a partir de um tubo A direção do eixo do fuso, neste caso, coincide também com a direção do extrudado. O cabeçote é concebido para a extrusão de um tubo de parede espessa (a espessura da placa pretendida) de grande diâmetro (o perímetro é igual à largura da placa a obter); na saída da fieira é colocada uma lâmina de corte, que abre longitudinalmente o tubo, tornando-o numa placa ou folha. Este tipo de cabeça é adequado para a extrusão de placas ou folhas para aplicações diversas (Figura 13).
    36. 36. Cabeça Direita ou Reta Fig. 13 – Cabeça reta para obtenção de placas a partir da extrusão de um tubo
    37. 37. Cabeça Direita ou Reta • Cabeça para extrusão de placas, tiras largas ou camelback A direção do eixo do fuso, neste caso, coincide também com a direção do extrudado. Neste caso a cabeça é concebida de forma a fazer convergir o material para um plano preferencial, permitindo assim obter produtos extrudados cuja secção tem uma largura substancialmente superior à sua espessura e que é, ainda, superior a 2 a 2,5 vezes superior ao diâmetro do fuso da extrusora. Este tipo de cabeça é adequado para a extrusão de pisos para a fabricação de pneus, de pisos para recauchutagem de pneus (camelback) e de folhas e tiras para aplicações diversas (Figura 14 e 15).
    38. 38. Cabeça Direita ou Reta Fig. 14 – Cabeça reta para obtenção de placas, tiras ou camelback (esquemático)
    39. 39. Cabeça Direita ou Reta Fig. 15 – Extrusora com cabeça reta para obtenção de pisos para pneus, pisos para recauchutagem (camelback) e placas ou tiras
    40. 40. Cabeça Direita ou Reta • Cabeça para filtração – Este tipo de cabeça tem uma configuração especial, com um diâmetro superior ao diâmetro exterior do corpo da extrusora, permitindo assim a saída do material filtrado por uma área sensivelmente igual à da seção do corpo da extrusora. A matriz, neste caso, é substituída por um conjunto de elementos filtrantes – 2 a 3 redes metálicas, com diferentes aberturas; este conjunto de redes é suportado por um disco em aço, com um elevado número de perfurações, com cerca de 8 mm (para as extrusoras de maior diâmetro. – A operação de filtração visa a eliminação de impurezas contidas nos compostos de borracha. A presença de impurezas nos compostos de borracha utilizados na produção de câmaras-de-ar, membranas, revestimento de cilindros e de outros produtos é altamente crítica. – Como consequência do trabalho de filtração, obtém-se também uma sensível melhoria no grau de dispersão e de homogeneização do composto de borracha, para além da remoção das indesejáveis impurezas.
    41. 41. Cabeça Direita ou Reta • Cabeça para filtração – Os filtros podem ser de dois tipos: contínuos ou descontínuos. Os primeiros, como o próprio nome indica, permitem a substituição do elemento filtrante sem grande perda de tempo, embora originem sempre uma quebra muito ligeira no ritmo de produção. Os filtros do segundo tipo obrigam, necessariamente, a uma interrupção mais ou menos prolongada do processo, o que depende da concepção do sistema e da aptidão do operador. Estas interrupções são ainda mais prolongadas quando se trata de filtrar compostos de borracha já acelerados, pois que neste caso a parada obriga a uma completa limpeza da extrusora- filtradora, com os decorrentes desperdícios de mais tempo e de material. – As extrusoras-filtradoras são normalmente máquinas muito robustas e são acionadas, geralmente, por motores com potência superior aos que normalmente equipam as extrusoras comuns, de igual diâmetro e comprimento de fuso. – Nas extrusoras-filtradoras o fuso possui também uma configuração especial. São normalmente alimentadas a quente. Como as cabeças de filtração são normalmente pesadas, elas são acionadas eléctrica, hidráulica ou pneumaticamente; o acionamento manual, é também possível, embora mais moroso e mais trabalhoso. – O material filtrado poderá ser utilizado de imediato, se estiver acelerado, ou poderá aguardar para uma fase subsequente. – As extrusoras-filtradoras são também equipamentos essenciais numa linha de produção de borracha regenerada, de boa qualidade.
    42. 42. Cabeça Direita ou Reta Fig. 16 – Extrusão de artigos de borracha com filtração simultânea (sistema de filtração estacionário)
    43. 43. Cabeça Direita ou Reta • Cabeça para alimentação de calandras A configuração geométrica deste tipo de cabeças assemelha-se ao bocal de um assobio; este fato permite que a saída do material se faça diretamente entre os dois rolos de uma calandra. Esta técnica, que combina uma extrusora e uma calandra e dois rolos permite substituir as mais onerosas calandras de 3 ou 4 rolos, com a vantagem de possibilitar a obtenção de materiais calandrados com espessuras de 2 a 25 mm, isenta de bolhas de ar. Esta mesma operação quando realizada nos equipamentos tradicionais é difícil, custosa (concretizada normalmente em várias fases – 2, 3, 4 ou mais passagens – e nem sempre isenta de imperfeições. Na Figura 17 é mostrada uma cabeça deste tipo.
    44. 44. Cabeça Direita ou Reta Fig. 17 – Cabeça para alimentação de calandras (roller- head)
    45. 45. Cabeça Angular • Neste tipo de cabeça, o eixo do fuso faz um determinado ângulo com a direção do extrudado. Quando esse ângulo é de 90º, temos a chamada cabeça reta. Com este tipo de cabeça é possível produzir extrudados com inserções têxteis ou metálicas; é o caso do revestimento de cabos eléctricos e da inserção de fitas de aço perfuradas em perfis para a indústria automóvel (Figuras 18 e 19).
    46. 46. Cabeça Angular Fig. 18 – Cabeça angular reta (90º), para obtenção de extrudado com inserções têxteis ou metálicas
    47. 47. Cabeça Angular Fig. 19 – Cabeça angular reta (90º) esquemático
    48. 48. Matriz • A matriz confere ao material extrudado a forma desejada. Depende do tipo de cabeça em que a matriz vai ser instalada; mas esta consiste, habitualmente, numa placa de aço de configuração cilíndrica ou paralelipipédica (Figura 20). • A construção de uma matriz é um trabalho mais ou menos complexo; esta complexidade pode resultar, sobretudo, da geometria da seção pretendida e do tipo de material a extrudar.
    49. 49. Matriz Fig. 20 – Aspecto de uma matriz para extrusão de uma seção quadrada (b) - para compostos com inchamento à saída da matriz
    50. 50. Matriz
    51. 51. Matriz • A execução de uma matriz exige, do seu executante, uma grande experiência e, em especial, um bom conhecimento dos equipamentos de extrusão e dos materiais a utilizar. O ponto de partida pode ser um desenho devidamente cotado e que tenha devidamente assinaladas as cotas críticas, ou pode ser, simplesmente, um pedaço de extrudado, que serve de amostra daquilo que o cliente pretende. • Uma matriz bem concebida deve proporcionar uma saída equilibrada do extrudado, isto é, sem apresentar distorções ou tendência para encurvar; a calibragem de matrizes é um trabalho que requer muita experiência. A calibragem consegue-se pela colocação de obstáculos, devidamente posicionados no cone de saída, ou pelo alargamento de zonas que possam constituir um estrangulamento ao fluxo do material a extrudar. Embora a experiência seja um fator importante, muito deste trabalho pode ser resolvido com o recurso a técnicas CAD (Computer Aided Design) e mesmo com simuladores de fluxo de polímeros (dinâmica de fluidos computadorizada), técnicas nem sempre acessíveis a todas as empresas. • A matriz deve ser aquecida a uma temperatura adequada, a fim de se obter um extrudado com uma superfície bem lisa e a correta definição de todas as suas arestas. No início da operação pode ser aquecida com um maçarico a gás ou pela combustão de álcool desnaturado; colares de aquecimento eléctrico, munidos com termostatos, constituem também uma técnica utilizada.
    52. 52. Motorização • As extrusoras de alimentação a quente são normalmente acionadas por motores de corrente alternada, com velocidade constante. Por combinação adequada de rodas dentadas na engrenagem de transmissão, podem obter-se 2 ou 3 diferentes velocidades. Uma solução mais moderna consiste na utilização de um motor de corrente alternada com um conversor de frequência, o que permite uma variação contínua da velocidade. • As extrusoras de alimentação a frio são normalmente acionadas por motores de corrente alternada ou contínua, de velocidade variável. Com motores de corrente contínua, a utilização de tiristor permite uma variação contínua de velocidade com uma precisão de 0,5%. • Quando as extrusoras dispõem de caixas de redução, estas devem proporcionar, no mínimo, duas velocidades, o que possibilita uma apreciável economia de energia, além de permitir a utilização de um motor de potência inferior. • A potência de acionamento é tanto maior quanto maior for: – O diâmetro do fuso; – A relação L/D; – O número de RPM. • Para extrusoras com o mesmo diâmetro de fuso, a mesma relação L/D, trabalhando ao mesmo N.º de RPM, a potência de acionamento é maior se a extrusora possuir um sistema de desgasificação. O fato da potência de acionamento ser tanto maior quanto maior for a relação L/D significa que, para um mesmo diâmetro, a extrusora de alimentação a frio necessita de uma maior potência de acionamento.
    53. 53. Referência • http://ctborracha.com/ • http://www.sealanddesign.com/images/chap ter2.pdf • http://www.distrupol.com/images/Sarlink(T M)_Extrusion_Guidelines.pdf • Professor Joe Greene CSU, CHICO - Presentations
    54. 54. Contato LT Quimicos Av. Pedro Severino Jr., 366 Cjto 35 04310-060 – São Paulo – SP – Brasil Luis Tormento NPD Director Luis.tormento@ltquimicos.com.br Tel: +55 (11) 5581-0708

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