Você tem perguntas sobre extrusão, e Allan Griff tem as respostas. Mas o que ele não teve durante um webinar recente sobre os princípios-chave da extrusão hospedada pela PlasticsToday foi o tempo. Dúzias de perguntas foram inundadas pelos participantes e ele só pôde responder a uma mão cheia durante o tempo previsto para o evento ao vivo Q&A. Como prometido no início do webcast, no entanto, ele respondeu via e-mail a todas as perguntas deixadas sem resposta na fila. Ocorreu-nos que outras pessoas no sector da extrusão poderiam beneficiar desta troca, por isso estamos a partilhá-la aqui.
Por falar nisso, se falhou o webinar, ainda pode ouvir a pedido, sem qualquer custo. Simplesmente clique aqui, sente-se e aproveite!
E agora, vamos fazer uma análise técnica.
Q: Você pode descrever as fontes mais comuns para defeitos visuais, como manchas pretas ou géis, e o que pode ser feito para resolvê-los?
A: A degradação acontece em áreas de movimentação lenta da cabeça e morre, especialmente se o dado for deixado cheio e quente por um longo período de tempo. A resina com menor estabilidade térmica (menos antioxidante) se degradará mais cedo. A estabilidade térmica pode ser testada, mas raramente é parte de uma especificação de compra. Ela é reduzida se for usada uma regrindicação substancial na mistura, mas mais antioxidante pode ser adicionado como concentrado, como os corantes.
Drool nas bordas dos lábios externos também pode ser uma causa, especialmente com filme soprado, onde o molde é extrudado para cima e a superfície é horizontal. Auxílios de processo e ar dirigido para a linha emergente reduzirá a baba.
A alimentação contaminada pode introduzir quase tudo, mas muito pode ser capturado nas telas, dependendo da malha utilizada. Para filtração muito fina, são usadas telas de fibra metálica sinterizada. A peneiração ajudará com qualquer coisa que saia do parafuso, mas não com as formas no molde.
Os géis verdadeiros são polímeros reticulados em um estágio inicial de reação de superaquecimento – claro se o produto é claro, mas talvez amarelado, e insolúvel em solventes que dissolvem o polímero não reagido. Eles podem se formar em qualquer lugar, mesmo no parafuso, e passar através das telas, onde podem se quebrar em “chuveiros” de gel.
Q: Existe uma regra para calcular o disco de ruptura correto se eu estiver executando 3000 PSI?
A: Isso depende dos limites de segurança da máquina e das consequências de um desligamento. Todas as extrusoras comercialmente responsáveis podem levar facilmente 3000 PSI. Certifique-se de que o molde e a cabeça também possam suportar as pressões esperadas, mas a pressão máxima está na ponta do parafuso (onde o manômetro deve estar, atrás das telas) ou às vezes mais atrás no barril. O alarme do manómetro é importante e pode evitar paragens desnecessárias. Você pode definir um alarme em 4500, mas colocar em disco para 5000 ou mais.
Q: Qual é a sua opinião sobre o uso de material de recuo?
A: Use o máximo que puder sem perder a venda ou o cliente. Teste para garantir consistência e degradação mínima, mas não espere uma fidelidade de cor rigorosa. Mantenha-o limpo para evitar contaminação e concentradores de stress no produto. Se você comprar de fora, compre sabiamente para obter preços baixos e mínima perda de estabilidade térmica.
Q: Você pode comentar sobre o efeito do tamanho das partículas de retífica em relação à resina virgem no processo geral e qualidade resultante?
A: Se não for uniforme e semelhante, pode haver domínios com mais retífica (mais descolorada, talvez mais fraca) e domínios de virgem. Se pré-misturada, a virgem mais densa pode assentar na base e causar também essa desigualdade. Se a regrind não for termicamente comprometida (com o mínimo de antioxidante utilizado), pode não fazer muita diferença. Todas as partículas devem ser substancialmente menores do que a profundidade do canal na zona de alimentação. É melhor usar dois alimentadores separados, definidos nas proporções desejadas.
Q: Existem diferentes designs de parafusos (passo) para diferentes plásticos?
A: Não, a maioria dos passos são quadrados (17.6˚) ou alterados por razões específicas, tais como numa secção de barreira ou para alimentação leve e fofa.
Q: Pode comentar sobre a utilidade de realizar testes de fluxo de fusão em folha extrudida, antes da secundária (ou seja termoformagem)?
A: Se você também tiver testado a matéria prima, você pode então ver o quanto, se de todo, o material se degradou na etapa de processamento. As viscosidades da solução também mostram isso para PVC, PET e alguns outros.
Q: Como você controla a mistura de diferentes polímeros?
A: Uma questão muito grande: Algumas palavras-chave incluem design de parafuso, desgaste do parafuso (às vezes ajuda), misturadores estáticos, pacote de tela mais apertado ou aberto, controle da temperatura da raiz do parafuso, resistência da matriz e seleção de portadores de concentrado que têm fluxo muito maior do que o material base.
Q: Como o conteúdo de umidade (ou material de secagem antes do processamento) afeta o processo de extrusão e o produto extrudado resultante?
A: Isso depende do polímero e dos aditivos. A maioria dos polímeros de adição (PE, PP, PS, PVC) não absorve umidade, mas seus aditivos, como fillers e pigmentos, podem absorver. Nesses casos, qualquer coisa acima de cerca de 0,1% H2O por peso ferverá à medida que deixa o molde e cria linhas pontilhadas ou bolhas na superfície extrudada. Esta quantidade de umidade pode ser removida através de um ventilador ou em um secador a ar quente, melhor montado na extrusora ou diretamente na extrusora. Alguns polímeros de adição, nomeadamente ABS e acrílicos, absorvem mais de 0,1%, especialmente em áreas húmidas. Nesses casos, pode ser necessária uma secagem mais agressiva, como um secador desumidificador ou, por vezes, um ventilador duplo. Com os polímeros de condensação (PET, PC e os nylons), a água é expulsa na reação de polimerização, e em temperaturas de fusão a água atacará e quebrará a ligação de onde ela veio. O produto é então mais fraco em resistência à tração e ao impacto, mas não menos rígido. Estes polímeros precisam ser secos a níveis muito mais baixos (0,01% ou menos); secadores desumidificadores são comuns, mas às vezes um respiro é suficiente se a extrusão for rápida o suficiente (menor tempo de residência à temperatura de fusão) para manter esta degradação em níveis toleráveis.
Q: Qual é a melhor técnica para medir a temperatura de fusão, e quais são as armadilhas mais comuns que afectam a fiabilidade da leitura da temperatura?
A: Sonda de temperatura de fusão separada na cabeça, bem depois de peneiras e misturador estático se possível; a profundidade variável é melhor mas facilmente danificada. Além disso, a medição infravermelha do extrudado emergente é boa se o calibrador for mantido firme ou montado de forma fixa. Para produtos redondos, varrer lentamente através do produto e observar o valor mais alto. O calibre duplo na ponta do parafuso é menos confiável, mas melhor do que nada. Não julgue a temperatura do cilindro ou do metal de molde, e não assuma que toda a massa está à mesma temperatura ao longo do percurso do fluxo.
Pitfalls incluem a calibração dos medidores (água fervente 212 F e etilenoglicol puro = anticongelante 387 F).
Q: A rachadura vem dos males do superaquecimento?
A: Se você quer dizer a rachadura de uma peça acabada, sim; o calor extra pode degradar o plástico, especialmente na superfície que está exposta ao ar, e torná-lo mais quebradiço. Se você quer dizer rachadura por estresse ambiental, talvez, mas teríamos que saber mais sobre o polímero em si, seu peso molecular/índice de fusão, o ambiente (detergentes?) e as tensões sobre o produto.
Q: Como você pode saber se as configurações da extrusora estão degradando a eficácia de aditivos como retardadores de chama?
A: Conheça a faixa de temperatura de decomposição do retardador. Meça a temperatura de fusão, o mais próximo da saída e o mais confiável possível, e veja se ela está próxima ou além da temperatura de fusão aceitável para o retardante.
Q: Por que as extrusoras sem caixa de câmbio de acionamento direto não decolaram? Será porque a economia de energia não valeu a pena?
A: Os motores atuais fazem um bom trabalho, e as direções não são claramente superiores, nem em termos de preço, desempenho ou economia de energia. Eles têm um nicho onde o espaço precisa ser minimizado (alguns co-extrudados), e alguns OEMS estão a colocá-los em novas linhas mesmo onde o espaço não é limitado.
Q: É possível executar extrusões de perfis com um material de alto índice de fusão (MI) (acima de 1)? Que características existem para materiais com alto índice de fusão?
A: Os IM superiores têm moléculas mais curtas e menores e são menos rígidos (viscosidade mais baixa) como derretem, mas isso depende da temperatura para que sejam executados mais frios do que os IM inferiores. Um IM de 1 não é muito alto e deve ser possível executar a maioria dos perfis. Preste atenção à distância entre o molde e o primeiro resfriamento, pois pode ser necessário mudar isso para evitar muita flacidez nesse espaço. Você pode querer pulverizar ou pingar água de resfriamento sobre o plástico emergente neste espaço, bem como nos dispositivos de resfriamento. Não posso dizer mais sem saber mais sobre o perfil e o tipo de resina.
Q: Algumas extrusoras européias giram o parafuso consideravelmente mais rápido do que as extrusoras tradicionais de parafuso único, você vê isso como uma melhoria, ou seja, mais saída de um determinado tamanho de barril?
A: Estou menos preocupado com o tamanho do barril ou rpm, mas mais com o custo por unidade de saída de igual qualidade (mistura, força) e capacidade de manter as temperaturas sob controle. Maior velocidade significa um derretimento mais quente, mas também menos tempo a altas temperaturas, o que pode ou não compensar. Velocidade por velocidade é como nova por nova, e muitas vezes distrai da análise de custo responsável.
Q: Existem condições especiais para processar poliamidas, polilactida ou outros polímeros para ajudar a evitar a degradação? Por exemplo, quais resinas precisam ser secas? Que necessitam de ser executadas na ausência de oxigênio?
A: Para polímeros de condensação como os seus exemplos, a água atacará e quebrará as ligações entre os monômeros a temperaturas de fusão. O produto é então mais fraco em tracção e impacto, mas não menos rígido. Estes polímeros precisam ser secos a níveis muito baixos; secadores desumidificantes são comuns, mas às vezes um respiro é suficiente se a extrusão for suficientemente rápida (menor tempo de residência à temperatura de fusão) para manter a degradação a níveis toleráveis.
Poliamidas são um pouco diferentes, pois absorvem muita umidade, mas também atuam como plastificantes, de modo que você pode secar demais, obter maior viscosidade e, assim, gerar mais calor no parafuso. Existe um nível óptimo de secagem, não apenas “tão seco quanto possível”.
Como para o oxigênio, pode causar descoloração e degradação, mas não há oxigênio dentro da extrusora, exceto o ar entre as partículas, que normalmente são muito frias para reagir. Algumas linhas de filme correm sob nitrogênio, eliminando até mesmo esta chance de oxidação. As maiores preocupações com a oxidação estão relacionadas com a temperatura da superfície ao deixar o coador significa uma melhor aderência da impressão, mas uma selagem térmica mais lenta e possíveis efeitos de odor/ sabor.
Q: Você pode nos dizer mais sobre o desbaste por cisalhamento?
A: Quanto mais rápido um derretimento se move em relação às paredes do cano ou da matriz, mais fino ele fica (menos força para empurrar uma determinada quantidade = menor viscosidade). Isto é especialmente útil para fundições de alta viscosidade como PVC, ABS e PE de baixo-MI, e significa que podem ser executadas com temperaturas de fusão mais baixas, ou gerar menos calor na extrusora, ou alguns de ambos. A quantidade de cisalhamento pode ser expressa pelo expoente da lei de potência, relacionando o empurrão com o fluxo. Com um expoente de 2, o dobro do empurrão dá 4 vezes o fluxo (2 ao quadrado = 4). Com um expoente de 3, o dobro do empurrão = 8 vezes o fluxo (2 cubos = 8).
Q: Qual a melhor maneira de optimizar a temperatura de alimentação?
A: Utilize uma tremonha de secagem a ar quente, se disponível, mesmo que não seja necessária a secagem. Encontre a temperatura de alimentação apropriada por teste e sucesso. A temperatura real pode não fazer muita diferença, pois a consistência é a mais importante.