A Extrusão consiste na conversão de matéria prima alimentada à extrusora, num produto de secção transversal uniforme. O fundido é forçado, sob pressão, através de um orifício com configuração similar à do produto, sendo posteriormente arrefecido até que as suas dimensões se tornem estáveis.
Assim, o equipamento necessário ao processo é geralmente composto por um conjunto de elementos – designado por linha de extrusão, que compreende os seguintes:
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Extrusora – máquina que funde o polímero e o envia sob pressão para a fieira. |
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Fieira – elemento que enforma o fundido, de modo a obter-se a secção transversal desejada. |
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Equipamento acessório – conjunto de dispositivos que calibram, arrefecem, orientam ou cortam o extrudido. Para cada tipo de produto existe uma gama de componentes mais apropriada. |
De acordo com o tipo de produto a obter, assim se utilizará uma extrusora com características adequadas, nomeadamente a geometria da fieira e do equipamento acessório. Estas diferentes produções podem ser:
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Perfis |
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Tubos |
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Isolamento Condutores |
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Monofilamentos |
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Filme /Folha Plano |
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Filme Tubular |
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Moldação Sopro |
EXTRUSORA
A extrusora mais utilizada hoje em dia é a de “parafuso” que consiste fundamentalmente num parafuso de forma especial, que roda dentro de um cilindro, aquecido, provido de uma abertura para alimentação.
O parafuso é suportado e accionado por uma das extremidades, podendo a sua velocidade de rotação ser regulada por um variador de velocidades acoplado a um motor eléctrico.
Os componentes da extrusora podem ser agrupados nos seguintes sistemas funcionais:
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Sistema de Potência |
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Sistema de Alimentação |
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Sistema de Plasticização |
O Sistema de Potência, é constituído pelos órgãos eléctricos e mecânicos responsáveis pelo accionamento do parafuso, onde se incluem o motor, o variador de velocidades e o apoio do parafuso.
O Sistema de Alimentação, assegura o transporte de material a processar para o cilindro da extrusora.
A maioria dos polímeros/composições é fornecida aos processadores sob a forma granular (grânulos de 3 a 6mm), já que esta é a forma física mais conveniente para manusear, transportar, misturar, armazenar, alimentar e processar o material no equipamento existente.
A alimentação dos polímeros nas formas físicas referidas é geralmente feita através de uma tremonha, ligada à cavidade de plasticização por uma garganta. A tremonha é frequentemente desenhada como pouco mais de um funil capaz de manter uma quantidade de material suficiente à alimentação do parafuso.
Na figura seguinte, encontram-se dois tipos de escoamento de sólidos efectuados na tremonha.
Existe também o sistema de alimentação contínua, usando parafusos ou agitadores que compactam e forçam o material para a tremonha, evitam o perigo de interrupção do fluxo e paralelamente, asseguram débitos mais elevados para a mesma velocidade de rotação do parafuso.
O Sistema de Plasticização, para além dos dispositivos de aquecimento, incluem-se neste sistema o parafuso e o cilindro.
Na sua forma mais simples e frequente o parafuso da extrusora tem o canal com profundidade variável ao longo do comprimento, de modo que se definem três zonas com características geométricas diferentes:
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Zona de Alimentação, adjacente à tremonha com profundidade de canal máxima. |
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Zona de Medição, situa-se junto à descarga do parafuso, onde a profundidade de canal é mínima. |
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Zona de Compressão, é a zona que une as anteriores. |
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Figura 1 | Parafuso para extrusão |
O perfil do parafuso está intimamente relacionado com as propriedades mecânicas, reológicas e térmicas do material a processar, o que explica a variedade de desenhos encontrados na prática. Existem igualmente parafusos com secções de mistura, cuja missão é assegurar a homogeneidade do fundido antes da enformação, e outros com zonas de descompressão e desgaseificação, para a eliminação dos gases libertos durante o processamento.
FIEIRA
A fieira é o órgão que, fixo à cabeça da extrusora por um dos vários sistemas usados na prática, enforma o fundido, por forma que se obtenha a secção pretendida.
Entre o parafuso e a fieira podem existir três tipos de acessórios:
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Filtro, constituído por um grupo de redes com malhas diferentes, sobrepostas, que evita que as partículas de sujidade ou de material fundido passem para a fieira |
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Crivo, é uma placa com furos circulares, que cria uma redução da secção do canal do parafuso. |
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Válvula de regulação de pressão, vai criar uma contra-pressão para melhoria do desempenho da extrusora |
EQUIPAMENTO ACESSÓRIO
O equipamento acessório das linhas de extrusão, embora incluindo essencialmente o mesmo tipo de componentes, é em geral concebido especificamente em função da geometria do produto. Por este motivo, são exemplificadas aqui, individualmente, as linhas de extrusão típicas para os produtos mais vulgares:
Linha de Extrusão para Tubos e Perfis
Constituída por:
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conjunto extrusora /fieira |
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dispositivo de calibração (obtenção das dimensões exactas do extrudido) |
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sistema de arrefecimento ( banho ou spray) |
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rolos de puxo |
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dispositivos de corte e remoção do extrudido |
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Figura 2 | Extrusora de parafuso |
Linha de Extrusão para Filme / Folha
Constituída por:
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conjunto extrusora /fieira |
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sistema de arrefecimento através de rolos refrigeradores |
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sistema de controlo de espessuras |
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dispositivos de puxo e enrolamento do extrudido |
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Figura 3 | Linha para folha fina |
Linha de Isolamento/ Revestimento de Cabos Eléctricos
Esta linha é constituída por um elevado número de componentes, são estes:
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rolo de fio (arame) (1) |
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esticador (2) |
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cabrestante (3) |
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sistema de pré–aquecimento (4) |
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extrusora (5) |
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sistema de arrefecimento (6) |
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cabrestante (7) |
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sistema de medição de diâmetro (8) |
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esticador (9) |
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dispositivo de enrolamento do conjunto (10) |
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Figura 4 | Linha para revestir arame |
Linha de Extrusão de Monofilamentos
Constituída por:
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conjunto extrusora (A) / fieira (B) |
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sistema de arrefecimento (banho) (C) |
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sistema de tensores (D) antes e depois da orientação (E) |
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bobinagem do extrudido (F) |
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Figura 5 | Extrusão de monofilamento |
Linha de Extrusão de Filme Tubular
Constituída por:
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conjunto extrusora /fieira que produz um tubo geralmente de baixo para cima |
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sistema de fecho do tubo a juzante |
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insuflação do tubo |
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sistema de arrefecimento através de sopragem |
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sistema de dobragem do tubo quando atinge uma temperatura que permite ser achatado sem que exista perigo de colagem |
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dispositivo de enrolamento(após mais algum arrefecimento) |
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Figura 6 | Extrusão filme tubular |