Manual - Extrus.o Hytrel

®
DuPont Hytrel
elastômero de poliéster
Manual de extrusão
* O logotipo oval da DuPont, DuPont, The miracles of science* e Hytrel* são marcas registradas ou marcas
requeridas de E.I. du Pont de Nemours and Company ou suas subsidiárias.
Conteúdo
Páginas
1. DuPont HYTREL® elastômero de poliéster . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2. Aplicações de extrusão e escolha dos grades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
3. Propriedades do fundido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
4. Equipamento básico de extrusão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Projeto geral da extrusora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Cilindro da extrusora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Perfil da Rosca . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Telas e porta telas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Adaptador, cabeçote e matriz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Instrumentação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Manômetros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Controladores de temperatura. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Termopares para o fundido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
5. Funcionamento da extrusora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Manuseio geral das resinas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Precauções de segurança . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Absorção de umidade e secagem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Procedimento de partida, desligamento e purga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Limpeza do equipamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Reciclagem de aparas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
6. Processos de extrusão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Geral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Perfis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Extrusão livre de tubos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Calibração a vácuo de tubos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Extrusão de revestimento ("Cabeçote cruzado"). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Extrusão de filmes planos, chapas e recobrimento de tecidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Filme tubular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Coextrusão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
7. Guia de solução de problemas para a extrusão do HYTREL® . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
8. Perfis típicos de temperatura do HYTREL® . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
1. DuPont HYTREL® elastômero de poliéster
HYTREL® é a marca registrada da DuPont para a sua família de elastômeros termoplásticos de engenharia.
O HYTREL® combina muitas das propriedades mais desejadas dos elastômeros e dos plásticos flexíveis de alto desempenho. O HYTREL® apresenta: tenacidade e resiliência
excepcionais; alta resistência ao creep, ao impacto e à
fadiga; flexibilidade a baixas temperaturas; e uma boa retenção de propriedades a temperaturas elevadas. Além
disso, resiste ao ataque de muitos produtos químicos,
óleos e solventes industriais.
Os grades de HYTREL® são agrupados em quatro categorias:
1. Grades padrão exibem propriedades versáteis de processamento, custo mais baixo e são adequados para
muitas aplicações de extrusão;
2. Grades de alto desempenho proporcionam melhores
propriedades mecânicas para aplicações mais rigorosas;
3. Grades especiais apresentam performance de processamento ou propriedades especiais para aplicações específicas;
4. Concentrados contêm teores relativamente elevados
de aditivos específicos, para mistura com outros grades de HYTREL®.
2. Aplicações de extrusão e escolha dos grades
As excelentes propriedades e performance de processamento do HYTREL® o qualificam para muitas aplicações
críticas. Propriedades como resistência mecânica, desempenho sob flexão, resistência a fluidos e a produtos
químicos e uma ampla faixa de temperaturas de serviço
levaram ao emprego do HYTREL® em muitos produtos extrudados, incluindo mangueiras e tubulações, correias,
perfis extrudados, proteções para cordas e cabos, chapas e filmes.
A maioria dos grades de HYTREL® é adequada aos processos de extrusão. A escolha dos grades mais adequados para uma determinada aplicação, em termos
de propriedades e condições de aplicação, deve ser
conduzida com base nos manuais de design e propriedades do HYTREL® que podem ser obtidos junto ao seu
representante DuPont.
O desempenho dos diferentes grades de HYTREL® para
determinados processos de extrusão depende da formulação.
• Grades mais moles são mais adequados para a extrusão de perfis sólidos. Esses grades apresentam uma
dureza Shore D de até 55D, em particular os grades
com baixos índices de fluidez.
• Geralmente a extrusão de perfis utilizando dispositivos
de calibração não é possível com o HYTREL®, entretanto, pode-se obter resultados aceitáveis com grades
mais duros.
• Grades mais duros são melhores para a extrusão com
calibração a vácuo de tubos. Os grades com dureza
Shore D igual ou superior a 47D proporcionam resultados excelentes com esse processo.
3. Propriedades do fundido
A capacidade de processar o HYTREL® por uma técnica
específica de extrusão depende em grande parte das
propriedades do fundido, que são determinadas pelo
grade escolhido de HYTREL® e pelas condições de processamento.
• A viscosidade do fundido depende principalmente da
temperatura do mesmo e essa dependência torna-se
maior com o aumento da dureza.
Algumas propriedades gerais do fundido devem ser
consideradas na extrusão do HYTREL®:
• A velocidade de cristalização eleva-se com o aumento
da dureza; dessa forma, a diminuição da cristalinidade
por resfriamento torna-se mais difícil com o aumento
da dureza.
• Todos os grades possuem um ponto de fusão bem definido que se eleva (tornando-se mais definido) com o
aumento da dureza e da cristalinidade.
A viscosidade do fundido como função da temperatura e
do cisalhamento para os grades de extrusão do HYTREL® é
mostrada nas Figuras 1 e 2.
1
O HYTREL® possui uma curva de viscosidade em função
do cisalhamento relativamente plana, especialmente
para baixas taxas de cisalhamento, típicas dos processos de extrusão. Isso significa que, por exemplo, roscas
e matrizes de extrusão de alto cisalhamento não reduzem a viscosidade de fundido do HYTREL® tanto quanto
em outros polímeros, mas podem provocar aumento localizado de temperatura, o que não é desejável.
Na Figura 2, observa-se que uma alteração significativa na viscosidade do fundido pode ocorrer a partir
de uma pequena variação na temperatura do mesmo.
Assim sendo, a temperatura do fundido pode ser reduzida para proporcionar maior resistência ao material e
maior estabilidade ao produto extrudado. Isso também
significa que um bom controle de temperatura do fundido é um fator importante para a extrusão bem-sucedida do HYTREL®.
10 4
GRADE DE HYTREL®
Viscosidade Aparente, Pa.s
4275 BK
5612 BK
®
HYTREL
®
HYTREL
®
HYTREL
®
HYTREL
®
HYTREL
4068FG
5556
6356, 6358
6359FG
7246, 7248
10 3
4056
6108
®
HYTREL G5544
®
HYTREL 5556
G3548L
10 2
®
HYTREL
®
HYTREL
®
HYTREL
®
HYTREL
®
HYTREL
®
HYTREL
G4074, G4078W
G4774, G4778
G5544
10 1
10 0
10 1
10 2
-1
Taxa de Cisalhamento, s
10 3
10 4
Figura 1. Viscosidade do fundido na temperatura de processamento
10 4
Viscosidade aparente, Pa.s
4275 BK
5612 BK
4068GF
5556
6356, 6358
6359FG
7246, 7248
4056
6108
10 3
G3548L
G4074
G4078W
G4774, G4778
G5544
10 2
190
200
210
220
230
240
250
260
o
Temperatura do fundido, C
Figura 2. Viscosidade do fundido em função da temperatura a uma taxa de cisalhamento de 100 s-1
2
G3548L
4056
4068FG
G4074
G4774, G4778
6356, 6358
6359FG
7246, 7248
4275 BK
5612 BK
6108
TEMPERATURA DE
PROCESSAMENTO, ˚C
190
190
230
200
230
230
230
230
230
240
230
230
190
4. Equipamento básico de extrusão
Projeto geral da extrusora
A experiência demonstra que os melhores resultados
com o HYTREL® são obtidos em extrusoras com rosca
simples. As extrusoras com dupla rosca geram efeitos
de aquecimento provocados pelo cisalhamento excessivo, não sendo recomendadas. Máquinas com respiro
não podem ser usadas para secar o HYTREL®.
A ênfase na escolha do equipamento deve estar na uniformidade e na qualidade do fundido produzido. O fornecimento constante de um fundido homogêneo com
temperatura uniforme e a capacidade de manter a temperatura desejada do fundido ao longo de uma ampla
faixa de velocidades da rosca, devem ser os objetivos
para uma boa extrusão.
Materiais de construção
O HYTREL®, no estado fundido, não é corrosivo para os
metais. As roscas devem ter as suas superfícies endurecidas (nitretadas), mas não precisam ser construídas
com ligas resistentes à corrosão, embora muitos cilindros e roscas de extrusoras sejam construídos com estes materiais para possibilitar o processamento de uma
ampla gama de resinas.
Acionamento de extrusoras
Recomenda-se o acionamento por motores de corrente
contínua, uma vez que proporcionam bom controle de
velocidade e possibilidade de operação em uma ampla
gama de velocidades.
Esse tipo de acionamento normalmente proporciona o
corte automático de corrente para impedir a ruptura da
rosca como resultado de torque excessivo. Independente do tipo de acionamento empregado, é importante
que algum tipo de dispositivo de proteção contra sobrecarga seja incorporado ao sistema de acionamento.
Uma proteção adicional pode ser dada por meio de um
disco de ruptura instalado na zona entre a rosca da extrusora e o conjunto de porta-telas / telas de filtro, ou
por um transdutor de pressão com interruptor de alta
pressão interligado ao acionamento da extrusora.
Funil e zona de alimentação
As zonas de alimentação superiores ou tangenciais,
normalmente utilizadas em extrusoras convencionais
com rosca simples, funcionam bem com o HYTREL®. Recomenda-se o resfriamento da zona de alimentação
com água para evitar o aquecimento excessivo da resina alimentada na rosca e proteger os mancais do acionamento.
Um secador instalado sobre o cilindro não é essencial,
mas deve ser empregado, quando disponível, para proteger o polímero contra a absorção adicional da umidade. O secador também é recomendado para garantir
que a resina seja enviada à extrusora com uma temperatura e com um teor de umidade constantes, o que
pode ajudar a garantir as propriedades regulares de
alimentação e do fundido.
Um teor de umidade igual ou inferior a 0,10% é necessário para manter as tolerâncias de extrusão e para minimizar a degradação durante o processamento. Se o
teor de umidade não é definido, devido ao uso de material moído, deve-se usar um desumidificador ou estufa
de porte adequado. Para mais detalhes sobre a secagem, veja a seção “Funcionamento da Extrusora”.
Cilindro da extrusora
Os cilindros de extrusora adequados à operação com
termoplásticos comuns, tais como nylon plastificado,
PVC ou poliolefinas também são normalmente adequados para a extrusão de HYTREL®. As relações de comprimento / diâmetro (L/D) de, no mínimo, 24:1 proporcionam melhor qualidade de fundido para a extrusão de
precisão.
As folgas existentes entre a rosca e a parede do cilindro devem ser pequenas para evitar o contrafluxo da
resina fundida e a possível alteração na vazão da extrusora. Recomenda-se que folgas radiais < 0,1mm sejam
mantidas para extrusoras com até 64mm de diâmetro.
Essas folgas devem ser periodicamente verificadas e
a reforma do cilindro ou da rosca deve ser executada
quando necessário.
Verificou-se que as extrusoras com zonas de alimentação intensamente resfriadas e cilindros com ranhuras
axiais, para auxiliar a alimentação, podem provocar
o cisalhamento excessivo do HYTREL® durante o estágio de
fusão / compressão, com o conseqüente aumento de
temperatura e maior consumo de corrente elétrica pelo
motor. Esse tipo de cilindro não é adequado para o processamento do HYTREL®.
Recomenda-se que o cilindro tenha, pelo menos, quatros zonas de controle de temperatura e que a temperatura de cada zona seja controlada por um termopar diferente e um instrumento de controle proporcional. Um
resfriamento eficiente também deve ser proporcionado
pela circulação de água ou por ventiladores, que são
controlados de forma independente pelos controladores de temperatura de cada zona.
3
excessivo de calor localizado devido à ação intensa do
cisalhamento e, normalmente, dificultam a obtenção da
temperatura desejada do fundido, bem como podem levar a alto torque do motor de acionamento.
Perfil da rosca
O elemento mais importante de uma extrusora é a rosca.
Geralmente, pode-se obter bons resultados para o
HYTREL® utilizando-se roscas com 3 zonas de comprimento aproximadamente iguais para as zonas de alimentação, transição (compressão) e dosagem.
Entretanto, verificou-se que certos perfis de rosca tipo
“barreira” funcionam satisfatoriamente com o HYTREL®,
especialmente na obtenção de propriedades constantes do fundido para operações críticas de extrusão
(como a extrusão de tubos em alta velocidade).
A relação de comprimento / diâmetro deve ser de, no
mínimo, 24:1 para uma boa uniformidade da resina extrudada (ou seja, variações mínimas de temperatura e
de pressão). As taxas de compressão devem estar entre 2,5 e 3,5 para 1, conforme determina a divisão da
profundidade do filete da zona de alimentação pela profundidade do filete da zona de dosagem (“relação de
compressão aparente”). A profundidade do filete das
seções de alimentação e de dosagem é importante; se
o filete de alimentação for muito profundo e não for suficientemente longo, especialmente com roscas de grande diâmetro, pode haver falhas na alimentação e queda
de produção com alguns tipos mais duros de HYTREL®.
Se o filete de dosagem for muito profundo, pode haver
a distribuição não-uniforme da temperatura ao longo do
fundido, enquanto que um filete de dosagem muito raso
pode resultar no superaquecimento do fundido, devido
ao cisalhamento.
O resfriamento interno da rosca não é recomendado
para o HYTREL®, embora tenha-se verificado que o resfriamento limitado da rosca na zona de alimentação
conseguiu eliminar problemas de alimentação irregular
(queda na produção) nas extrusoras de grande porte.
Telas e porta-telas
Um porta-telas para um fluxo suave (por exemplo: com
contrafuros em ambos os lados) é normalmente colocado entre a extremidade da rosca e o adaptador para
conter o conjunto de telas.
O conjunto de telas é usado para dois fins: remover
quaisquer impurezas ou material não fundido do fluxo
de resina fundida e também para assegurar suficiente contrapressão na extremidade da rosca, para auxiliar na formação de um fundido homogêneo e pressão
constante de extrusão.
Uma rosca normal de 3 zonas, com transição gradual, para
processamento do HYTREL® é apresentada na Tabela 1.
O conjunto de telas deve ser formado por duas telas
com malha 80, sustentadas por uma tela 40 a jusante,
junto ao porta-telas. Para aplicações críticas, quando é
necessária a limpeza total da resina, podem ser usadas
telas mais finas (malha 120 ou 150).
O uso de perfis complexos de rosca, incorporando zonas
de elevado cisalhamento ou dispositivos misturadores,
zonas de descompressão, etc., não são recomendados
para o HYTREL®. Esse tipo de rosca provoca o acúmulo
ZONA DE
ALIMENTAÇÃO
(20% a 33 1/3%) LF
ZONA DE
TRANSIÇÃO
(25% min.) LT
ZONA DE
DOSAGEM
(25% a 50%) LM
W
D
Diâmetro (D)
(mm)
38,1
50,8
63,5
88,9
114
Passo (P)
(mm)
38,1
50,8
63,5
88,9
114
Tabela 1. Rosca de transição gradual
4
1
PITCH
Profundidade do
filete da zona de
alimentação (h1)
(mm)
6,45
7,8
9,8
11,6
13,3
h2
Profundidade do
filete da zona de
dosagem (h2)
(mm)
2,0
2,4
2,8
3,3
3,8
Largura do
filete (W)
(mm)
3,81
5,08
6,35
8,89
11,4
Um bom aquecimento externo é essencial para a área
do porta-telas da extrusora. Uma capacidade suficiente
de aquecimento deve estar disponível para elevar rapidamente a temperatura dessa região, nas condições
normais de processamento, para assegurar que qualquer polímero residual seja totalmente fundido antes
da partida. Analogamente, como a área do porta-telas
(fixação do cabeçote) é normalmente aquela onde uma
grande quantidade de calor é perdida para o ar ambiente, a configuração das resistências desta zona é crítica.
Adaptador, cabeçote e matriz
Tanto o adaptador quanto o cabeçote devem ter um
projeto que permita o fluxo suave da resina. Os canais
de fluxo não devem conter mudanças bruscas na seção transversal, interrupções da superfície (provocadas pela montagem incorreta das peças ou danos, por
exemplo), ou outros “pontos mortos”. As áreas de estagnação de fluxo (pontos de retenção) podem levar à
degradação localizada do polímero e a correspondente
liberação de partículas de resina degradada no fluxo de
material fundido.
Resistências devidamente dimensionadas devem ser
instaladas no adaptador, uma vez que se trata de uma
grande peça de metal. É especialmente importante
controlar separadamente a temperatura do adaptador
e do cabeçote, uma vez que diferem substancialmente
no tamanho e no consumo de energia.
A matriz, onde se prolonga além do cabeçote da extrusora,
deve ter o seu próprio termopar e controlador de temperatura.
Para os projetos de cabeçote e matriz destinados a processos específicos de extrusão, tais como a extrusão de tubos,
consulte a descrição do respectivo processo na seção
“Processos de Extrusão” (páginas 9 - 17), deste manual.
Instrumentação
A função de uma extrusora é produzir um termoplástico fundido com velocidade e temperatura constantes.
Uma instrumentação sofisticada é pré-requisito para
a produção com qualidade. Para monitorar o desempenho da extrusora é importante determinar a pressão
e a temperatura do fundido, bem como proporcionar os
métodos adequados de controle.
Manômetros
A pressão do fundido deve ser monitorada durante a
extrusão, especialmente na partida. O registro e o monitoramento da pressão do fundido durante a partida
indica se o escoamento do material está correto ou se
uma situação de refluxo ou resfriamento está ocorrendo. Durante a produção, a variação da pressão também
indica variações na vazão e na viscosidade do fundido.
Para a medição precisa e respostas rápidas, recomenda-se um transdutor de diafragma com um indicador
eletrônico. O local mais comum para a instalação do
transdutor é imediatamente antes do porta-telas, pois
esse é o ponto onde, provavelmente, a alta pressão é
gerada. Entretanto, também é vantajoso instalar um segundo transdutor na área do cabeçote de extrusão para
indicar a pressão de saída junto à matriz.
Flutuações de longa ou curta duração podem influenciar a qualidade e a uniformidade do produto e, por esse
motivo, pode ser vantajoso monitorar continuamente a
pressão do fundido, conectando a saída do transdutor
a um registrador gráfico.
Controladores de temperatura
Flutuações relativamente pequenas de temperatura na
extrusora, especialmente na parte frontal e na matriz,
podem influenciar muito a qualidade do material extrudado ao processar o HYTREL®, pois a sua viscosidade
depende substancialmente da temperatura. Dessa forma, o tipo de dispositivo empregado para o controle da
temperatura é muito importante.
Para manter o controle da temperatura ótima e um fundido termicamente homogêneo, o controlador deve ser
do tipo proporcional ou do tipo de tensão variável. Um
controlador do tipo liga-desliga não é recomendado
para o processamento do HYTREL®. Uma flutuação de
temperatura de 3oC não é incomum para esse tipo de
controlador; uma variação dessa magnitude pode produzir flutuações excessivas na viscosidade, resultando
em uma variabilidade dimensional inaceitável nos processos críticos de extrusão.
A indicação de temperatura para os controladores é feita por meio de termopares corretamente posicionados
em cada zona de temperatura do cilindro, adaptador,
cabeçote e matriz. É importante que esses termopares
estejam posicionados o mais próximo possível do fluxo
do fundido para registrar, de forma precisa, a temperatura do metal que estiver envolvendo a resina fundida.
Termopares para o fundido
Os termopares que indicam a temperatura real do material fundido são recomendados para o processamento do HYTREL®. Para proporcionar respostas rápidas, eles
devem ser do tipo não-blindado e posicionados na placa do adaptador ou, preferencialmente, na matriz, ou
então, o mais próximo possível dela.
Recomenda-se o uso de pirômetro tipo agulha portátil
para verificar a temperatura real do fundido antes da
partida. A medição deve ser feita com a rotação normal
da rosca, após a purga, e por um tempo suficiente para
permitir a estabilização das temperaturas.
5
Nas operações de extrusão, o mais elevado grau de
limpeza possível deve ser observado na preparação,
processamento e retrabalho do material, para evitar
que partículas de poeira ou outras formas de contaminação ingressem na extrusora. Sistemas automáticos
de transporte dos grãos, funis de alimentação selados,
abertura cuidadosa dos sacos de resina virgem, bem
como o manuseio cuidadoso do material moído contribuem de forma significativa para a limpeza e a qualidade global do produto acabado.
Precauções de segurança
Todas as práticas de segurança normalmente observadas para o manuseio e processamento de polímeros
termoplásticos devem ser adotadas para o HYTREL®. O
polímero não é um material perigoso em condições normais de transporte e armazenagem.
Durante o seu processamento, se as temperaturas e os
tempos de permanência atingirem valores muito acima
dos recomendados, o HYTREL® pode se degradar e decompor com a formação de produtos gasosos.
Normalmente, nas temperaturas normais de processamento e nas condições normais de produção, a decomposição dessas resinas é mínima.
Nas temperaturas acima do ponto de fusão, um teor excessivo de umidade provoca a degradação hidrolítica
do polímero. Essa degradação resulta em propriedades
físicas deficientes, além de tornar o material quebradiço, especialmente a baixas temperaturas.
®
Grade de HYTREL
Alta
Produtividade
O HYTREL® é normalmente fornecido em sacos selados, à
prova de umidade de 25kg. Caixas com revestimento de
barreira à umidade com 500kg também encontram-se
disponíveis para grandes consumidores.
Alto
Desempenho
Manuseio geral das resinas
degradação da resina e, possivelmente, bolhas no material fundido à medida que este deixar a matriz.
Especialidade
5. Funcionamento da extrusora
Absorção de umidade e secagem
G3548W
G4074
G4078W
G4774, G4778
G5544
4056
4069
4556
5526
5556
6356
7246
8238
5,0
2,1
3,0
2,5
1,5
3078
5555HS
HTR4275BK
HTR5612BK
HTR6108
HTR8068
HTR8139LV
HTR8171
HTR8206
3,0
0,7
0,3
0,4
0,2
1,9
0,7
54
30
0,6
0,7
0,6
0,5
0,5
0,3
0,3
0,3
Tabela 2. Teores de umidade de equilíbrio para o HYTREL®
Os teores de umidade de equilíbrio dependem do grade
da resina e encontram-se na Tabela 2 (Método ASRM
D570). A velocidade de absorção da umidade para um
grade normal do HYTREL® para extrusão (5556) encontrase na Figura 3.
Entretanto, os riscos potenciais decorrentes dos produtos de decomposição gasosa incluem: “Refluxo explosivo”, incêndio e exposição a vapores tóxicos (principalmente o tetrahidrofurano).
1,0
0,8
HYTREL 5556
®
0,6
0,4
0%
Ganho de umidade % em peso
Como ocorre com todos os termoplásticos, as queimaduras resultantes do contato com o polímero fundido
são um risco potencial durante o seu processamento.
Antes de processar o HYTREL®, consulte o manual: “Precauções para o Manuseio e Processamento do HYTREL®”
e observe as precauções lá recomendadas.
Teor de Umidade de
Equilíbrio (% após 24 horas)
.
U.R
10
0,2
50%
0,1
0,08
U.R.
0,06
0,04
0,02
®
Os grãos de HYTREL são fornecidos em embalagens à
prova de umidade. Entretanto, quando expostos ao ar,
os grãos absorvem umidade. Teores de umidade acima
de 0,10% podem comprometer seriamente uma operação de extrusão, provocando grandes variações na
pressão do fundido, variação na vazão da extrusora,
6
0,01
0,1
0,2
0,4 0,6
1
2
4
6
10
Tempo, h
Figura 3. Absorção de umidade à temperatura ambiente
HYTREL® 5556
Secagem
A. Máquina Limpa
O HYTREL® deve ser seco antes do processamento.
Para ligar uma extrusora limpa e vazia, regule os controladores de temperatura da matriz, cabeçote e das zonas
de aquecimento da extrusora com as temperaturas de
operação da resina a ser utilizada (consulte a página 24).
É muito importante assegurar que a resina esteja seca
durante o processamento para possibilitar a obtenção
de peças de qualidade que proporcionam bom desempenho quando utilizadas.
No caso de operações críticas de extrusão, como a
calibrada a vácuo de tubos com pequenas tolerâncias,
verificou-se que a vazão da extrusora pode apresentar
pequenas oscilações em função dos diferentes teores
de umidade e temperatura dos grãos no funil de alimentação.
Por esse motivo, recomenda-se a secagem dos grãos
de HYTREL® em um desumidificador sob condições de
temperatura fixa e tempo regulável.
Temperatura, ˚C
O tempo e a temperatura de secagem dependem do
teor inicial de umidade no material, bem como o tipo de
secador ou estufa utilizados. Não obstante, orientações
gerais para a secagem do HYTREL®, baseadas na experiência obtida em laboratórios e na indústria encontramse na Figura 4.
Neste momento, as resistências e os controladores devem ser examinados. Quando todas as zonas atingirem
as temperaturas de operação, deixe-as nessa temperatura por 30 a 60 minutos, antes de alimentar a resina.
Abra a água de resfriamento da zona de alimentação. O
resfriamento de toda a rosca não é recomendado, mas se
houver resfriamento na zona de alimentação, isso pode
ajudar na solução de alguns problemas de alimentação.
Quando todas as zonas de aquecimento estiverem nas
suas temperaturas de operação por 30 - 60 minutos,
acione a rosca com baixa rotação (5 a 10rpm) e comece a alimentação da resina pelo funil. Quando o material
fundido começar a aparecer na matriz, ele deve ficar
“claro” após alguns minutos e tanto a temperatura do
fundido quanto a pressão do cabeçote devem variar.
150
Recomenda-se utilizar um pirômetro tipo agulha portátil
para monitorar a temperatura durante a partida. A referência sempre deve ser feita com o amperímetro e o
manômetro da extrusora, se houver. Para máxima segurança do equipamento e do operador, o manômetro deve
estar localizado entre o fim da rosca e o porta-telas.
140
B. Máquina Carregada
130
Máx. (maioria dos grades)
120
110
Máx. (grades com baixo
ponto de fusão)
100
90
0
1
2
3
4
5
Tempo, h
6
7
8
= secagem em estufa de ar circulante
= secagem em desumidificador
Figura 4. Recomendações para a secagem do HYTREL®
Tempo de secagem em função da temperatura
Procedimentos de partida, desligamento e
purga
Partida
A técnica de partida é importante, pois envolve a segurança
dos operadores e dos equipamentos. As técnicas de partida podem variar se o equipamento estiver limpo ou não.
Algumas vezes, a extrusora foi desligada quando carregada total ou parcialmente com HYTREL® ou outro polímero. Neste caso, o ponto de fusão do material residual
deve ser considerado durante a partida.
Tome cuidado ao ligar uma máquina carregada para
evitar o refluxo na zona de alimentação, o superaquecimento localizado (que pode provocar a degradação
do polímero) e pontos frios (pontos de resina não fundida que ocorrem, basicamente, no adaptador ou na
extensão do cilindro). Certifique-se de que a matriz e
o cabeçote atinjam a temperatura adequada antes da
flange e do cilindro para permitir a expansão térmica do
polímero, à medida que este fundir.
Ajuste todos os controladores (exceto o da zona de alimentação, que pode ser mantido na sua temperatura
normal de operação) com 10-20oC acima do ponto de
fusão nominal para o grade a ser processado (consulte
a página 24). Se o material residual no cilindro possuir
um ponto de fusão que estiver substancialmente acima
daquele apresentado pela nova resina, então os controladores devem ser ajustados para uma temperatura
superior ao ponto de fusão do material existente na extrusora.
7
Quando os controladores atingirem essas temperaturas
e forem mantidos nesse patamar de temperaturas por
20 a 30 minutos, aumente vagarosamente a rotação da
rosca para 10rpm, até que o polímero fundido comece a
fluir pela matriz. Nesse instante, é importante verificar
se a pressão no cabeçote ou a corrente consumida são
excessivas, o que pode indicar a presença de resina
não fundida. Inicie a alimentação da nova resina pelo
funil, verificando, mais uma vez, a ocorrência de pressões elevadas ou do consumo de corrente excessiva
pelo motor. Mantenha a extrusora em baixa rotação enquanto é feita a purga com o novo material por até 30
minutos, ou até que um polímero fundido claro comece
a sair pela matriz.
Toda a purga deve ser feita com as temperaturas dos
controladores acima do ponto de fusão da resina que
estiver sendo extraída.
Compostos especiais para purga (por exemplo: resinas
acrílicas) podem ser usados para a purga da extrusora.
Como esses materiais de ligações cruzadas não se fundem, apenas amolecem, é necessário retirar a matriz, o
cilindro, as telas e o conjunto troca-telas antes da purga. Se isso não for feito, níveis inseguros de pressão e
de corrente podem ser observados, podendo danificar
o equipamento ou ferir os operadores.
Limpeza do equipamento
Durante este processo, a rotação da rosca deve ser
ocasionalmente aumentada até atingir a rotação normal
de operação, ou acima dessa rotação por curtos períodos. Isso ajuda a liberar qualquer resina degradada ou
não fundida das superfícies internas da extrusora.
Recomenda-se a eventual desmontagem e limpeza da
rosca da extrusora e dos componentes do adaptador,
do cabeçote e da matriz. A freqüência ideal dessas desmontagens depende do número de partidas / desligamentos e da quantidade de mudanças de resinas diferentes.
Quando for observado um fluxo de polímero fundido claro, todas as temperaturas devem ser ajustadas para os
valores normais de operação e a purga lenta deve continuar até que as temperaturas voltem a se estabilizar.
O procedimento de limpeza consiste na purga da extrusora com polietileno ou poliestireno, com a conseqüente remoção da matriz, adaptador e cabeçote. Com o cabeçote removido, a rosca e o cilindro podem, então, ser
limpos usando um composto de purga acrílico.
Neste ponto, a temperatura do fundido deve ser verificada, após ter ajustado a rotação da rosca para o seu
valor desejado.
Procedimentos de desligamento e purga
Para breves períodos de desligamento, menores ou
iguais a 30 minutos, nenhuma ação é necessária, além
de uma curta purga com a nova resina após a partida.
Se a extrusora for desligada por períodos mais longos,
descarregue o cilindro e desligue os controladores de
temperatura. Se a extrusora possuir um sistema de resfriamento do cilindro, ele pode ser usado para resfriar
rapidamente a resina existente no seu interior, evitando
a degradação do polímero. Durante a próxima partida,
qualquer material presente na rosca deve ser purgado,
não devendo ser utilizado. Deve-se considerar a exaustão dos gases que eventualmente podem ser gerados
(veja as “Precauções de Segurança”).
A purga com polietileno ou outro polímero normalmente não é recomendada, exceto quando for necessário
remover outras resinas utilizadas em processamentos
anteriores ou antes da desmontagem do equipamento
para limpeza (veja “Limpeza do Equipamento”). Pode
ser necessário um longo período após a partida para
eliminar completamente quaisquer sinais de polietileno
do HYTREL®.
8
A remoção completa da rosca para uma limpeza total é
necessária de tempos em tempos, pois esta é a única
forma de assegurar que as partículas duras de polímeros degradados e de outros resíduos foram devidamente removidas das superfícies da rosca e do cilindro.
Grandes quantidades de resina podem ser removidas
da rosca e de outros componentes, raspando as suas
superfícies enquanto ainda estão quentes. Após a raspagem, pode-se fazer a limpeza com uma escova de
cerdas metálicas ou com tecidos especiais para limpeza. Uma escova giratória com cerdas metálicas presa a
uma haste extensível acoplada a uma furadeira elétrica
pode ser usada para limpar toda a parte interna do cilindro da extrusora.
Resíduos difíceis podem ser removidos dos componentes do cabeçote e da matriz queimando-os com
uma tocha de propano. Esse método, entretanto, não
é recomendado pois pode haver a formação de gases
tóxicos e inflamáveis. Um método melhor é a imersão
das peças em um leito fluidizado quente que foi especialmente projetado para esse fim. Esse equipamento
utiliza óxido de alumínio fluidizado com ar quente, no
qual as peças são imersas por meio de uma gaiola de
arame. Com uma extração de vapores adequada, esse
método é rápido e completo e as peças ficam prontas
para serem reinstaladas na extrusora.
Reciclagem de aparas
A boa e incomum estabilidade térmica e a natureza totalmente termoplástica do HYTREL® permitem a reutilização de aparas do processo de extrusão. O HYTREL® pode
ser moído e misturado com o polímero virgem em uma
proporção de até 50%, aproximadamente, considerando
que o polímero tenha sido devidamente processado. Em
todas as ocasiões, deve-se assegurar que o polímero
moído não degradou e que está isento de substâncias
estranhas.
Corte as aparas em pedaços que tenham aproximadamente o mesmo tamanho dos grãos originais. Use um
moinho de aparas com facas afiadas e bem reguladas
para produzir material moído limpo e fino. Seque todo o
material moído e misture-o bem com o polímero virgem,
para garantir uma qualidade uniforme.
A verificação do índice de fluidez do fundido é uma forma prática de monitorar a qualidade do material moído
em amostras representativas e é uma ferramenta útil de
controle da qualidade, tanto para produtos acabados,
quanto para material moído. O índice de fluidez do fundido, na verdade, mede o escoamento com restrição do
polímero fundido. Quanto maior o índice, menor a viscosidade e, portanto, o peso molecular - sendo uma indicação da degradação do polímero.
Como regra geral, não se deve reutilizar aparas cuja
verificação do índice de fluidez apresente um valor que
seja, aproximadamente, 50% maior do que o índice do
material virgem.
6. Processos de extrusão
Geral
O HYTREL® é usado satisfatoriamente em muitos processos diferentes de extrusão. Juntamente com as condições de processamento de cada um dos grades de
Hytrel® (veja a página 24), há alguns pontos gerais que
se aplicam a todos os grades e à maioria dos processos
de extrusão.
A viscosidade de fundido do Hytrel® extrudado depende da temperatura do fundido. As temperaturas de fundido um pouco acima do ponto de fusão proporcionam
a maior viscosidade e, portanto, o manuseio mais fácil
na maioria dos processos de extrusão. Normalmente, a
temperatura real de fundido deve ser de 5 a 15oC acima
do ponto nominal de fusão, quando medida com um pirômetro de agulha posicionado no fluxo de material fundido, com a extrusora funcionando em rotação normal.
O perfil de temperatura empregado para obter essa
condição depende de cada extrusora e, portanto, do
tipo da rosca e da sua capacidade de plastificação.
Entretanto, é importante que as temperaturas das zonas do adaptador, cabeçote e da matriz estejam sempre
ajustadas para um valor que, pelo menos, seja igual ao
ponto de fusão nominal do grade de HYTREL® que estiver
sendo processado; caso contrário, pontos frios e partículas de material não fundido podem se acumular nas
superfícies metálicas internas, resultando na liberação
de borras de HYTREL® frio ou degradado no fluxo do material fundido. Em condições extremas, um ponto frio
pode levar a uma condição potencialmente perigosa da
pressão de fundido.
Devido à relação viscosidade / temperatura, é importante manter um bom controle de temperatura em cada
zona. Isso não depende apenas de uma instrumentação
devidamente mantida e calibrada, mas também de boas
práticas operacionais. Por exemplo, uma grande flutuação na temperatura do ar ambiente, provocada pela
abertura de uma porta, pode influenciar as temperaturas do cabeçote da extrusora e, conseqüentemente, a
viscosidade do fundido.
A atenção aos detalhes em outras partes do processo
de extrusão pode ajudar a evitar problemas potenciais.
Fatores tais como a variação da temperatura da água
de resfriamento, variação na velocidade do arraste, vibrações mecânicas e flutuação na alimentação elétrica
ou na pressão d’água da fábrica podem provocar problemas que são indevidamente atribuídos ao material
ou à extrusora.
Perfis
Perfis maciços e ocos podem ser extrudados de forma
bem-sucedida com os grades de HYTREL®, atendendo aos
vários requisitos de complexidade e forma.
Por extrusão livre
Para formas simples, tais como perfis redondos maciços ou de correias em “V”, a técnica de extrusão livre é
a melhor. Esta técnica emprega uma matriz simples que
em muitos casos pode ser feita com uma chapa plana
(normalmente de alumínio) que é fixada na frente do cabeçote da extrusora. Embora essas matrizes de chapa
apresentem a desvantagem de acumular uma camada
de polímero na parte posterior da chapa, que eventualmente se degrada e causa problemas durante longas
operações de extrusão, elas são úteis para o desenvolvimento de protótipos e curtas produções (desde que
sejam desmontadas e limpas após cada operação).
9
As matrizes de chapa devem apresentar uma espessura
de 6 a 12mm, dependendo do tamanho do perfil e devem
ser localmente reduzidas para 3 a 5mm no ponto onde o
perfil possa ter uma seção que seja significativamente
mais delgada do que o perfil principal. As dimensões
reais do orifício da matriz devem ser aproximadamente
o dobro das dimensões do perfil acabado, para proporcionar suficiente arraste do fundido durante o processo
de extrusão. Esse arraste é necessário para produzir
uma tração suficiente do material extrudado evitando a
flexão do material e variações dimensionais.
Normalmente, algumas alterações no orifício da matriz
são necessárias após os testes iniciais, para se obter a
distribuição necessária do material. Particularmente, é
comum abrir ou chanfrar quaisquer cantos internos na
parte posterior da abertura da matriz, cuidadosamente
limando ou desbastando manualmente, para permitir
um maior escoamento nessas áreas.
Onde for necessário, pode-se desenvolver o projeto definitivo de matrizes mais simples a partir da forma do
protótipo da matriz de chapa. Entretanto, observe que a
mudança de um grade de HYTREL® para outro, ou a mudança da temperatura do fundido ou da velocidade de
extrusão, pode afetar a forma final do perfil.
Embora a extrusão livre seja aceita para formas “maciças” simples, não é possível obter os perfis desejados
utilizando-se essa técnica, quando formas ou perfis com
seções mais complexas são necessários (por exemplo:
canais em “U” ou perfis com nervuras).
Nesses casos, pode ser possível instalar guias ou suportes no interior do banho d’água para “reter” a forma do material extrudado até que este fique suficientemente solidificado. Embora essa técnica não seja a
mais adequada, principalmente com os grades mais duros de HYTREL®, onde a contração diferencial pode provocar o empenamento e a distorção de determinadas
seções de um perfil. A extrusão calibrada a vácuo pode
ser mais adequada para perfis mais complexos quando
forem utilizados grades mais duros de HYTREL®.
Nota: Os melhores grades de HYTREL® para extrusão livre são aqueles que apresentam menor dureza e maior
viscosidade, especialmente quando são extrudados a
temperaturas mais baixas.
Por extrusão calibrada a vácuo
Esta técnica que está bem definida para polímeros mais
rígidos, como o PVC rígido, foi considerada como moderadamente adequada para os grades mais duros de
HYTREL®. Os grades mais moles apresentam muito atrito
contra as superfícies da matriz de calibração e tendem
a aderir às mesmas.
10
Para os grades mais duros deve ser empregado um sistema de matriz de calibração “úmida” onde o material
extrudado é lubrificado por uma película d’água fornecida por uma série de pequenos orifícios (com diâmetro
de 0,5 a 1,0mm) perfurados ao redor da entrada da matriz de calibração.
A entrada deve ser arredondada (3 a 5mm) e toda a
superfície interna deve ter acabamento jateado. Como
opção, um revestimento de Teflon® pode ser aplicado
às superfícies de calibração para reduzir a tendência
do perfil extrudado em aderir à matriz.
O projeto da matriz da extrusora deve seguir os princípios descritos para a extrusão livre, embora menos
arraste deva ser empregado. Novamente aqui as matrizes de chapa podem ser usadas para o desenvolvimento de protótipos e produções pequenas. Quando forem
usadas matrizes usinadas com melhor acabamento, a
espessura da matriz deve ser 5 a 10 vezes a espessura
do perfil.
Monofilamentos
A extrusão de monofilamentos é feita diretamente, utilizando-se grades de HYTREL® de média viscosidade.
Equipamentos normalmente empregados para resinas
tais como nylon e PBT também podem ser utilizados
para o HYTREL®. As temperaturas de processamento podem ser um pouco mais altas para a extrusão de monofilamentos do que para outros processos de extrusão.
Normalmente, devem ser utilizadas temperaturas de
fundido com 15 a 20oC acima do ponto nominal de fusão
do grade específico de HYTREL®. A relação de arraste,
medida pelo diâmetro da matriz em relação ao diâmetro
do monofilamento que sai do primeiro banho de resfriamento d’água, deve estar entre 4:1 e 10:1.
A quantidade de orientação e as temperaturas para
alongamento e recozimento devem ser determinadas
para o grade específico de HYTREL® que estiver sendo
usado e pelas especificações das propriedades finais.
Extrusão livre de tubos
Tubos de pequeno porte podem ser produzidos em
HYTREL® através de extrusão livre.
Este método é amplamente utilizado para a fabricação
de tubos com até 6mm de diâmetro externo. Tamanhos
maiores podem ser fabricados utilizando-se o método
de formação por pressão diferencial (também denominado de formação a vácuo - veja “Extrusão Calibrada a
Vácuo de Tubos”).
são ajustada através do macho para funcionar como um
suporte interno. Uma válvula de controle muito sensível
ou um pressostato deve ser empregado para minimizar
as pequenas variações de pressão que podem resultar
em alterações no diâmetro da tubulação.
Uma configuração típica para extrusão livre encontrase na Figura 5. O processo consiste na extrusão de um
tubo de resina, puxando-o através de água fria. Um ou
mais anéis metálicos de elevada precisão podem ser
instalados sob a superfície da água para auxiliar na
manutenção da forma do tubo. O processo não é caro,
pois uma ampla gama de dimensões podem ser obtidas
a partir de uma combinação de matriz e macho, variando-se apenas a dimensão da(s) placa(s) formadora(s), a
rotação da rosca, a velocidade de arraste e a pressão
de ar interna (se for empregada).
A escolha dos diâmetros da matriz e do macho da extrusora para uma determinada dimensão de tubo depende
da intensidade do arraste aplicado. Para a maioria dos
grades de HYTREL®, pode-se obter resultados satisfatórios quando a matriz e o macho são escolhidos com
diâmetros aproximadamente iguais ao dobro dos diâmetros externo e interno do tubo, respectivamente.
Para evitar a deformação do tubo durante a extrusão livre, algumas vezes é necessário alimentar ar com presPARAFUSOS DE
REGULAGEM DA MATRIZ
EXTRUSORA
ALIMENTAÇÃO DE
AR CONTROLADO
BANHO DE
RESFRIAMENTO
PUXADOR
BOBINADEIRA
DE TUBOS
ANÉIS FORMADORES
(opcional)
Figura 5. Extrusão livre de tubos
Calibração a vácuo de tubos
O método de extrusão livre não é geralmente empregado para tubos de HYTREL® com diâmetros iguais ou superiores a 6mm, uma vez que a circunferência é difícil
de ser controlada. O procedimento mais popular para
a formação de tubos maiores é a técnica da formação
a vácuo ou por pressão diferencial. Uma configuração
típica é mostrada na Figura 6. Este método não requer
pressão interna de gás para sustentar o tubo, permitindo que o tubo seja cortado em qualquer comprimento,
sem a interrupção do processo.
MATRIZ DE
CALIBRAÇÃO
VÁLVULA DE
SANGRIA
TANQUE DE
VÁCUO
Um método de calibração é feito utilizando-se um conjunto de placas de alumínio ou de latão, cada uma contendo um orifício com diâmetro bastante preciso. Porém
o sistema preferido consiste em uma matriz de calibração tubular geralmente feita de latão com orifícios periféricos perfurados na parede do tubo para permitir que o
vácuo existente atue no tubo extrudado. A parte interna
deve ser jateada e conter ranhuras rasas ou “raias” para
diminuir o atrito superficial do tubo extrudado. Tanto a
matriz de placas quanto o calibrador tubular são normalmente construídos com um tamanho entre 3 e 15% maior
para compensar a contração do material extrudado.
BANHO DE
RESFRIAMENTO
água aerada
bomba
DRENAGEM
EXTRUSORA
tanque de
acumulação
PUXADOR
BOBINADEIRA
UNIDADE DE CALIBRAÇÃO POR
PRESSÃO DIFERENCIAL
Figura 6. Extrusão de tubos com calibração por pressão diferencial
11
Uma matriz que apresenta bons resultados com todos
os grades de HYTREL® com dureza até 40D encontra-se
na Figura 7.
ENTRADA D'ÁGUA
TANQUE DE VÁCUO
CANAL
D'ÁGUA
SAÍDA
DO
TUBO
FENDA
ANELAR
PARA SAÍDA
DA ÁGUA
PLACA
FRONTAL
A combinação correta de matriz e macho deve ser escolhida como segue.
1. A matriz da extrusora deve ter entre 2 e 2,5 vezes o
diâmetro externo do tubo, para tubos com até 20mm de
diâmetro, para serem processadas com velocidades
moderadas (até 25m/min.).
Quando são produzidos tubos com diâmetros maiores
ou quando tubos com diâmetros menores são extrudados a alta velocidade (mais de 25m/min.), a matriz
da extrusora deve ter entre 1,5 e 2 vezes o diâmetro
externo do tubo.
2. O pino da extrusora deve ser escolhido de tal forma
que seja maior do que o diâmetro interno do tubo
aplicando-se um fator de, aproximadamente, 90% do
utilizado para determinar o diâmetro da matriz.
Por exemplo, para extrudar um tubo com 8mm de diâmetro externo e 6mm de diâmetro interno, com uma velocidade de linha de 30m/min.:
Diâmetro da matriz da extrusora = 8 x 2,0 = 16mm
E o pino da extrusora = 6 x 1,8 = 11mm
FLANGE PARA
FIXAÇÃO AO
TANQUE DE VÁCUO
Figura 7. Matriz de calibração tubular
Deve haver uma lubrificação adequada entre o polímero extrudado e a superfície metálica do calibrador.
Normalmente, isso pode ser feito com uma delgada película de água através dos furos existentes na frente da
matriz tubular ou através de um dispositivo com anel
d’água na entrada da matriz.
Normalmente, as matrizes de calibração devem ser de
3 a 5% maiores para os tubos que são extrudados com
velocidades moderadas (até 25m/min), enquanto que os
tubos com pequenos diâmetros (inferiores a 12mm) que
são extrudados em altas velocidades requerem uma
matriz de calibração 10 a 15% maior.
Em geral, os grades de HYTREL® com dureza 35 e 40 Shore D
não podem ser satisfatoriamente processados utilizando-se o método de formação por pressão diferencial,
tanto com a matriz de placas quanto com a matriz tubular.
A sua natureza muito emborrachada e a sua menor
velocidade de cristalização fazem com que o polímero fique “preso” à matriz de calibração. Entretanto, em
certos casos, é possível extrudar tubos com grandes
diâmetros e paredes finas utilizando-se esses grades e
uma matriz de calibração com um vácuo muito fraco.
12
A escolha do pino e da matriz de acordo com esses parâmetros resulta em uma relação de arraste de, aproximadamente, 4 para 1 (a relação de arraste é definida
como sendo a relação entre a seção transversal do
material extrudado à medida que sai da matriz da extrusora e a seção transversal do tubo acabado). Relações
de arraste entre 3 para 1 e 4 para 1 foram consideradas
ótimas para a extrusão de tubos de HYTREL®, utilizando-se
a técnica de formação a vácuo.
Em todas as operações de formação a vácuo, deve
haver uma provisão para o ajuste fino do vácuo para
precisamente controlar e manter o diâmetro externo do
tubo extrudado. Vácuo com 50 - 255mm Hg foi usado
satisfatoriamente para manter um controle dimensional preciso dos tubos de pequeno diâmetro feitos com
HYTREL®.
Outros fatores que merecem atenção especial são:
• Perfil adequado da rosca para proporcionar uma produção constante e uma variação mínima na temperatura do fundido. Isso é especialmente importante
para a extrusão de tubos a alta velocidade e quando
for necessário manter dimensões exatas por grandes
comprimentos.
• A alimentação da água de lubrificação com pressão
constante para a matriz de calibração, preferencialmente a partir de um tanque de alimentação colocado
a, pelo menos, 1,5m acima da matriz.
• Temperatura constante da água no banho a vácuo,
utilizando um trocador de calor e um controlador de
temperatura em um sistema de circulação fechada,
ou com provisão para uma descarga adequada e reposição de água fresca em um sistema aberto.
• Temperatura e teor de umidade uniformes para a alimentação do material. Obtêm-se melhores resultados
utilizando-se um sistema de secagem no funil de alimentação ou um secador com transferência automática para um funil fechado.
A
C
B
D
B
F
E
C
A
Extrusão de revestimento (“Cabeçote cruzado”)
A maioria dos grades de HYTREL® é usada para recobrir
vários tipos de produtos, incluindo mangueiras, cordas,
cabos e fios. O equipamento básico necessário inclui
uma extrusora equipada com um cabeçote cruzado,
um sistema desbobinador com um freio ou dispositivo
tensionador, um banho de água de resfriamento, um
sistema puxador com velocidade variável e uma bobinadeira.
A disposição do cabeçote cruzado e da matriz podem
ser de dois tipos:
• Cabeçote cruzado com matriz de pressão (envolvente), ou
• Cabeçote cruzado com matriz de tubo (manga).
A extrusão com matriz de pressão envolve o material
extrudado, ficando em contato com o núcleo (por exemplo: mangueira, fio, etc.) no interior do cabeçote, resultando em alguma pressão que é aplicada ao material
fundido, forçando-o a penetrar em quaisquer interstícios do material do núcleo. Essa técnica é preferida
quando é necessária uma boa adesão ou um diâmetro
externo suave e regular aplicado sobre um material irregular ou áspero do núcleo.
A = Matriz
D = Material do núcleo (mangueira, fio, etc.)
B = Macho
E = Comprimento da parte cilíndrica interna da matriz
C = Fundido
F = Distância entre o macho e a matriz
Figura 8. Cabeçote para revestimento com matriz de pressão
A extrusão com matriz de tubo (manga) é ilustrada na
Figura 9. Nesta técnica, o HYTREL® é extrudado na forma de um tubo e é puxado para encontrar a superfície
do material do núcleo. Isso é normalmente feito com o
auxílio do vácuo que é aplicado no interior do torpedo e
atua através da abertura do macho (pino). A relação de
arraste (RA) ideal encontra-se na faixa de 5 a 20:1 e os
diâmetros da matriz e do macho podem ser calculados
a partir da relação de arraste escolhida, como segue:
RA = DD2 - DM2
DC2 - DW2
Onde: DD =
DM =
DC =
DW =
Diâmetro da matriz
Diâmetro do macho
Diâmetro do núcleo recoberto
(corda, cabo etc.)
Diâmetro do núcleo sem
cobertura
A Figura 8 mostra uma matriz de pressão normal.
O diâmetro da matriz deve ser aproximadamente 5%
maior do que o diâmetro de cobertura desejado. O comprimento da parte cilíndrica interna da matriz (E) deve
ser igual ao diâmetro final do revestimento, mas consideravelmente menor para revestimentos muito delgados (menos de 0,5mm).
A
C
E
B
D
B
A folga entre o núcleo a ser recoberto e a parte interna do
“torpedo” ou macho deve estar entre 1 e 5% do diâmetro
do núcleo (dependendo do material e da regularidade da
superfície do núcleo).
A distância entre a ponta do macho e a entrada da matriz (F) deve ser regulável, mas é normalmente ajustada
para que seja igual ou maior à espessura do revestimento a ser aplicado.
C
A
A = Matriz
D = Material do núcleo (mangueira, fio, etc.)
B = Macho
E = Comprimento da parte cilíndrica interna da matriz
C = Fundido
Figura 9. Cabeçote para revestimento com matriz de tubo
13
As vantagens da extrusão com matriz de tubo são o melhor controle da espessura da parede do revestimento
e a facilidade de remover o revestimento do núcleo (por
exemplo: aplicações de revestimento de fios).
Alguns outros pontos que podem ser importantes para
a extrusão de HYTREL® com cabeçote cruzado:
• Se um material condutor térmico estiver sendo recoberto (por exemplo: condutor elétrico, mangueira de
aço trançado etc.), pode ser necessário pré-aquecer o
núcleo utilizando uma chama ou um túnel de ar quente
antes de ingressar no cabeçote cruzado. Isso ajuda a
evitar o rápido resfriamento do fundido quando este
entrar em contato com o núcleo metálico, que pode
resultar em uma penetração insuficiente do material
do núcleo. Da mesma forma, núcleos fibrosos (por
exemplo: cordas têxteis ou tecidos trançados) podem
precisar ser secas, passando-as por um túnel de ar
quente ou armazenando-as em uma área quente antes de revestí-las, para evitar o aparecimento de bolhas de umidade através da capa de HYTREL®.
• Para a extrusão a alta velocidade, especialmente
quando são usados recobrimentos com paredes delgadas, pode ser necessário elevar as temperaturas
do cabeçote e da matriz e, possivelmente, também do
cilindro da extrusora para atingir uma velocidade de
escoamento suficiente com uma pressão de fundido
aceitável. Temperaturas de fundido com 40oC acima
do ponto nominal de fusão da maioria dos grades de
HYTREL® podem ser seguramente empregadas para reduzir a viscosidade do fundido, verificando se o desenho do adaptador, cabeçote e demais peças não
aumentam a temperatura de quaisquer pontos de retenção, onde pode ocorrer a degradação térmica.
EXTRUSORA
• Embora a temperatura da água no banho de resfriamento geralmente não seja crítica (normalmente
utilizamos de 10 a 20oC), pode haver casos onde um
resfriamento gradual do revestimento de HYTREL® com
água quente (por exemplo: 60oC) pode ser vantajoso.
Algumas vezes é o que ocorre com a proteção de fibras óticas ou condutores elétricos com pequenos
diâmetros, onde a rápida cristalização provocada
pela água fria pode resultar em tensões indesejadas
quando do resfriamento do HYTREL®.
Extrusão de filmes planos, chapas e recobrimento de tecidos
Filmes planos
No processo de extrusão de filmes planos, o HYTREL® fundido é extrudado através de uma matriz plana passando
para um rolo metálico polido - normalmente conhecido
como “calandra resfriada” - que serve para resfriar o
material fundido. Da calandra resfriada, o filme passa
por uma série de outros rolos destinados a guiá-lo e
mantê-lo livre de rugas no bobinamento. A Figura 10
apresenta uma linha típica de extrusão plana. Este processo proporciona um alto grau de controle sobre as
propriedades do filme, especialmente claridade óptica.
A espessura do filme é controlada pela relação entre
a vazão da extrusora e a velocidade superficial da calandra refrigerada.
Os filmes de HYTREL® produzidos por este processo de
extrusão podem apresentar espessuras tão finas quanto 0,013mm.
MATRIZ PLANA
ROLOS
EMBORRACHADOS
PUXADORES
ROLO PUXADOR
CORTADOR
TANGENTE À
CALANDRA
RESFRIADA
EXTRAÇÃO DE APARA
ROLOS LIVRES
BAILARINO
SUPERIOR
ROLOS LIVRES
CALANDRA
RESFRIADA
RESFRIAMENTO
COM ÁGUA
(INDIVIDUAL)
Figura 10. Configuração típica para extrusão de filmes planos
14
BOBINADEIRA
GIRATÓRIA
AUTOMÁTICA
A calandra resfriada é internamente refrigerada por
água gelada ou por uma mistura de água / glicol. Com o
HYTREL®, água quente ou óleo quente podem ser usados
para controlar a temperatura em algumas aplicações
(veja a discussão sobre os efeitos da temperatura nas
propriedades dos filmes). O controle de tensão deve
ser preciso e muito suave com os grades mais flexíveis
do HYTREL® para produzir filmes sem rugas e com boa
conformação da bobina (planicidade da bobina). Jatos
de ar podem ser usados para prender as extremidades
do material fundido à calandra resfriada, minimizando a
formação de dobras e vincos. Deve-se tomar cuidado
para que os jatos de ar não atinjam os lábios da matriz, pois isso pode provocar o resfriamento desigual da
matriz e uma uniformidade dimensional deficiente no
filme.
As condições de processamento como a temperatura
do fundido, a temperatura da calandra resfriada, a distância entre a matriz e a calandra e a velocidade de
extrusão influenciam as propriedades dos filmes, mas
a temperatura da calandra e a distância entre esta e a
matriz têm os maiores efeitos. As seguintes condições
gerais mostram como cada uma delas afeta as propriedades dos filmes. O quanto cada propriedade é afetada
depende do grade de HYTREL® que estiver sendo usado.
Aumento da temperatura do fundido:
• Aumento da transparência
• Aumento do brilho
• Diminuição da opacidade
• Diminuição do módulo e resistência no limite de escoamento (tração)
Aumento da temperatura de resfriamento:
• Aumento do módulo e resistência no limite de escoamento (tração)
• Aumento da opacidade
• Diminuição do brilho
• Diminuição da transparência
Aumento da distância entre matriz e calandra resfriada:
• Aumento da opacidade
• Diminuição do brilho e da transparência
• Aumento do módulo e resistência no limite de escoamento (tração)
Aumento da velocidade de extrusão:
• Diminuição opacidade
• Aumento da transparência e do brilho
Para obter a máxima claridade do filme, é necessário
que a calandra resfriada tenha uma temperatura abaixo
de 0oC. Um filme com módulo e opacidade elevados
pode ser obtido aumentando-se a temperatura da calandra resfriada.
Para evitar a adesão de material, as temperaturas da
calandra não devem exceder 50oC para os grades moles
do HYTREL® (grades com dureza 35D e 40D), 80oC para
resinas com dureza 47D a 63D ou 100oC para grades
com dureza igual ou superior a 72D.
Chapas
O termo “chapa” normalmente descreve materiais com
espessura igual ou superior a 0,25 mm. A extrusão de
chapas de HYTREL® com espessuras de aproximadamente 0,5 mm pode ser executada no mesmo equipamento
utilizado para a extrusão de filmes planos, dependendo
do ângulo da matriz e da capacidade de se obter uma
adesão leve e controlada do material na calandra resfriada.
A extrusão de chapas com maior espessura é feita utilizando-se um sistema de calandra com três cilindros
de acabamento, como mostra a Figura 11. São empregados tanto sistemas mecânicos quanto pneumáticos
para tensionar a bobina.
Como nos demais processos de extrusão, o projeto da
matriz e o controle das temperaturas são os pontos críticos.
A abertura dos lábios da matriz deve ser de 10 a 20%
maior do que a chapa mais espessa a ser produzida;
uma chapa mais delgada pode ser feita com a mesma
abertura da matriz, aumentando-se a velocidade dos rolos. A temperatura do fundido deve ser mantida a mais
baixa possível, consistente com a produção uniforme
da extrusora. A distância entre a matriz e a calandra
resfriada deve ser a menor permitida pela geometria do
equipamento. A reserva de material fundido entre os
cilindros puxadores também deve ser mantida a menor
possível para minimizar a degradação por oxidação;
entretanto, se houver pouco material, a sua falta pode
provocar variações dimensionais na chapa produzida.
As temperaturas dos cilindros devem ser controladas
individualmente. As temperaturas normais para a extrusão de chapas de HYTREL® são as seguintes:
Grade de HYTREL®
(Dureza Shore D)
35D e 40D
47D a 82D
Temperatura da
Calandra, oC
15 a 30
40 a 70
A temperatura do cilindro superior é limitada pela temperatura na qual a chapa adere ao mesmo e, normalmente, é mantida a mais baixa possível.
15
Recobrimento de tecidos
O recobrimento de tecidos com HYTREL® pode ser feito
em uma linha de extrusão com três ou quatro cilindros
que em princípio é semelhante à linha de extrusão de
chapas apresentada na Figura 11. O tecido é introduzido sobre o HYTREL® extrudado, entre os cilindros superior e intermediário. Uma configuração mais comum
é a linha de recobrimento padrão da Figura 12. Neste
processo, o fundido é extrudado através de uma matriz
plana sobre o tecido ou outro substrato entre a calandra resfriada e os cilindros de compressão.
O fundido entra em contato com o substrato pouco antes de encontrar a calandra resfriada que o solidifica
ou resfria. O material fundido normalmente estende-se
um pouco além das extremidades do substrato, entrando em contato tanto com a calandra refrigerada quanto
com os cilindros de compressão.
Para evitar qualquer possibilidade de adesão nesses
cilindros, o seu revestimento com Teflon® FEP tem apresentado bons resultados.
Uma calandra resfriada com 300 a 600mm de diâmetro é
normalmente utilizada na linha de recobrimento. A sua
temperatura é normalmente mantida entre 20 e 40oC.
A estabilidade do fundido antes de entrar em contato
com a calandra resfriada depende em grande parte
do projeto correto da matriz de extrusão bem como da
temperatura do fundido, a distância entre a matriz e a
calandra e da velocidade da linha.
Como ocorre na extrusão de filmes planos, o controle
minucioso da tensão na bobinadeira é muito importante
para minimizar a formação de rugas e assegurar uma boa
conformação à bobina.
Uma operação de recobrimento bem sucedida depende
de muitos fatores, sem esquecer da habilidade e da experiência do operador da linha.
MATRIZ
CORTADOR
ROLOS
PUXADORES
BOBINADEIRA
EXTRUSORA
ROLO DE
APARA
INDIVIDUALMENTE
AQUECIDAS OU
RESFRIADAS
ROLOS
TENSIONADORES
Figura 11. Extrusão de chapas
CILINDRO DE COMPRESSÃO
LAMINADOR DA DESBOBINADEIRA
ROLOS CORTADORES RESFRIADOS
CILINDRO DE ENCOSTO
CALANDRA RESFRIADA
TENSIONADOR
DESBOBINADEIRA
AUTOMÁTICA GIRATÓRIA
CILINDRO
FLUTUANTE
PRÉAQUECIMENTO
LAMINADORA
PLATAFORMA
REBOBINADEIRA
AUTOMÁTICA GIRATÓRIA
Figura 12. Linha de recobrimento típica. O substrato é alimentado a partir da desbobinadeira automática giratória à esquerda.
Após o pré-aquecimento, ele recebe o material extrudado na estação laminadora (ao centro). Após o resfriamento, o
produto acabado é rebobinado à direita.
16
• Compatibilidade das duas resinas em termos de fusão
ou soldabilidade.
Filme tubular
O HYTREL® pode ser processado em extrusoras convencionais de filme tubular, como mostra a Figura 13. A elevada resistência do fundido dos grades de moldagem
por sopro do HYTREL® facilita o seu manuseio e a possibilidade de obter filmes com até 250 microns, utilizando-se
razões de sopro de até 3:1. Outros grades de HYTREL®, especialmente os de menor dureza (35D e 40D), também
podem ser usados para obter filmes com espessuras de
150 microns, com razões de sopro de aproximadamente
2,8:1. Entretanto, agentes anti-blocantes como o Kenamide B 1 ou o Crodamide SR 2 (ou produtos semelhantes) podem ser necessários para evitar a adesão entre as
paredes do filme e entre o filme e os cilindros.
CILINDROS DE ARRASTE
BOBINADEIRA
SAIA
BARRAS DO
SANFONADOR
BALÃO
ROLETES DE GUIA
MACHO
• Proximidade dos pontos de fusão ou das temperaturas
normais de processamento.
• Similaridade das características de fluxo no interior
da matriz, de contração e da velocidade dos efeitos de
cristalização após sair da matriz.
• Desenho da matriz de coextrusão.
A experiência demonstrou que o HYTREL® é extremamente compatível com os mais rígidos e flexíveis dos
compostos de PVC e que os equipamentos normalmente usados para coextrudar o PVC rígido e flexível apresentaram bons resultados com o HYTREL®. Os grades de
HYTREL® com pontos de fusão mais baixos geralmente
proporcionaram os melhores resultados.
Outros polímeros que foram coextrudados de forma
bem-sucedida com o HYTREL® incluem a borracha sintética Alcryn®, a resina termoplástica de poliéster Rynite®
PET e o PBT. As resinas que normalmente não são consideradas como compatíveis ainda podem ser coextrudadas desde que uma camada intermediária adequada
ou de “adesivo” seja usada para proporcionar a adesão
entre os outros materiais.
ANEL DE
RESFRIAMENTO
ENTRADA DE AR
EXTRUSORA
SEÇÃO
REGULÁVEL DA MATRIZ
MATRIZ
VÁLVULA
ALIMENTAÇÃO
DE AR
Figura 13. Extrusão de filme tubular
Coextrusão
A coextrusão do HYTREL® com outros tipos de resinas foi
bem avaliada para outras aplicações, como mangueiras e tubos, perfis, chapas e filmes. Nesta técnica, o
HYTREL® é levado junto à segunda resina em uma única
matriz, onde os dois materiais são fundidos, formando
camadas distintas e bem aderidas em um único produto
extrudado.
Comprovou-se que o uso de uma matriz com coletores múltiplos, onde os diferentes materiais fundidos
ingressam na matriz separadamente e se unem pouco
antes do seu orifício final, proporciona a maior liberdade em termos de escolha de polímeros. Essas matrizes
normalmente geram menor distorção na interface dos
materiais e melhor controle da espessura individual da
camada, especialmente quando são usados polímeros
com grandes diferenças nas propriedades de fluxo.
1 Produto da Humko Sheffield Chemical Division, Caixa Postal 398, Memphis, Tennessee,
E.U.A.
2 Produto da Croda Universal Limited, North Humberside, DN14 9AA, Inglaterra.
Através da coextrusão, o produto acabado pode combinar as vantagens de dois ou mais polímeros de forma
econômica.
O processamento bem-sucedido do HYTREL® na coextrusão depende dos seguintes fatores:
17
7. Guia de solução de problemas para a extrusão do HYTREL®
Problema
Causas prováveis
Soluções sugeridas
Bolhas
1. Degradação da resina devido às
altas temperaturas ou longos tempos de residência após a parada da
extrusora
1. a. Reduzir as temperaturas
b. Aumentar a velocidade de extrusão
c. Verificar a estagnação (pontos mortos) na
extrusora ou matriz
d. Verificar a operação de resistências,
controladores, termopares
e. Usar uma extrusora menor para diminuir
o tempo de residência
g. Usar a rosca adequada
Deixar a extrusora funcionando por vários
minutos após a partida
2. Retenção de ar
2. a. Aumentar a temperatura na parte traseira
do cilindro
b. Usar a rosca adequada
c. Aumentar a contrapressão
d. Verificar os controladores
3. Umidade na resina
3.
Bolhas (na superfície) ao ser
aplicado sobre substratos
1. O substrato contém substâncias
voláteis (água, óleo etc.) (por exemplo.: ao ser aplicado sobre materiais
têxteis)
1. a.
b.
c.
d.
Contaminação
1. Manuseio incorreto da resina
1.
Manter a resina limpa
2. Limpeza incorreta da extrusora
2.
Limpar a extrusora, remover todos os
vestigios das outras resinas ou HYTREL®
degradado
3.
Usar apenas material moído limpo e seco
4.
Colocar o conjunto correto de telas
Se a resina estiver úmida, seque-a antes
de extrudá-la
Pré-aquecer ou secar o substrato
Limpar o substrato
Aumentar a velocidade de extrusão
Diminuir a distância entre matriz e a
calandra
e. Aplicar vácuo através do macho
3. Má qualidade do material moído
4. Conjunto de telas incorreto
Contração excessiva (revestimento
de fios e outras operações com
cabeçote cruzado)
18
1. Excesso de orientação durante o
arraste
1. a. Reduzir a relação de arraste
b. Reduzir a velocidade de resfriamento
(aumentando a distância entre matriz e
puxador / usar resfriamento com água
quente)
c. Pré-aquecer o material do fio / núcleo
d. Elevar a temperatura do fundido e da matriz
Problema
Causas Prováveis
Soluções Sugeridas
Deformação da circunferência
– concentricidade deficiente ou
material extrudado deformado
(tubos ou revestimento com cabeçote cruzado)
1. Matriz ou pino / macho com circunferência deformada ou empenada
1.
Substituir ou reusinar a matriz ou pino
2. Revestimento dobra antes do seu
resfriamento, ou o material extrudado dobra antes de entrar no banho
d’água ou a matriz de calibração
(tubo)
2.
Geralmente deve-se aumentar a tensão do
material fundido: reduzir a temperatura do
fundido, aumentar a velocidade de arraste
aumentando a velocidade de extrusão,
encurtando o comprimento do cone (mais
vácuo através do macho) ou aumentar
a relação de arraste, reduzir a distância
entre a matriz e o tanque de resfriamento
ou a matriz de calibração
3. A pressão aplicada pelas correias
do puxador ou outro equipamento
está muito alta e causa deformação
do extrudado
3. a. Reduzir a pressão das correias
b. Aumentar a capacidade de resfriamento
para garantir que o material extrudado
esteja frio antes de que entre em contato
com o arraste, cabrestante, etc.
4. Velocidade de resfriamento desigual
4. a. Ajustar a centralização da matriz
b. Assegurar o resfriamento uniforme da
água ao redor do material extrudado
5. Matriz sem regulagem
5.
6. Pino ou macho excessivamente flexível (geralmente isso pode resultar
em variações na circunferência)
6. a. Reprojetar o pino
b. Usar um pino menor
7. Orifício muito grande no macho
para o núcleo ou fio que está sendo
coberto
7.
Ajustar a centralização da matriz
Reduzir o tamanho do orifício no macho
Falta de concentricidade
Ver "Deformação da circunferência" – concentricidade deficiente ou material extrudado deformado
Furos, protuberâncias, rasgos,
separações ou rupturas cônicas
1. Contaminação
1.
Ver "Contaminação"
2. Relação de arraste excessivamente
elevada
2.
Reduzir a relação de arraste
3. Temperatura do material extrudado
muito baixa
3.
Elevar a temperatura do fundido e da
matriz
4. Dispersão deficiente de materiais
ou pigmentos ou excesso de carga
4.
Melhorar os procedimentos de mistura do
componentes
5. Protuberâncias de resina degradada
liberadas a partir do cabeçote ou da
matriz
5. a. Limpar o cabeçote e a matriz
b. Verificar se o projeto do cabeçote não
apresenta pontos de retenção ou danos
nas superfícies
19
Problema
Causas Prováveis
Material extrudado amassado
Ver "Deformação da circunferência" - material extrudado dobrado ou amassado
Material extrudado deformado /
dobrado / empenado
1. Tensão desigual / insuficiente do
fundido
1. a.
b.
c.
d.
Aumentar a relação de arraste
Reduzir a temperatura de fundido
Ajustar a centralização da matriz
O orifício no macho pode estar muito
grande e deve ser menor (revestimento
com cabeçote cruzado)
2. Rebarba ou outra imperfeição na
face da matriz ou pino
2.
Remover a imperfeição
3. Velocidade de arraste muito elevada
(revestimento de fios)
3.
Reduzir a velocidade de arraste aumentando o cone (reduzir o vácuo)
4. Relação de arraste muito elevada
(tubos)
4.
Reduzir a relação de arraste
5. Contração desigual (perfis)
5. a. Aumentar o suporte do perfil no banho
d’água
b. Reduzir a temperatura de fundido
c. Utilizar grades de HYTREL® com menor contração / cristalização lenta
1. Temperaturas do cilindro muito
baixas
1.
2. Densidade muito baixa de potência
das resistências
2. a. Trocar as resistências para aumentar a
potência
b. Diminuir a velocidade de extrusão
3. Relação de compressão da rosca
muito baixa
3. a. Mudar a rosca para o perfil recomendado
b. Aumentar a densidade do conjunto de telas
4. Conjunto de telas inadequado
4.
5. Ponto(s) frio(s) na extrusora
5. a. Verificar o funcionamento das resistências,
controladores e termopares; recalibre-os
se necessário
b. Elevar as temperaturas ou agregar
capacidade adicional de aquecimento
à extensão do cilindro, adaptador, área
do conjunto troca-telas, ou matriz; usar
controles separados para essas áreas
c. Aumentar a contrapressão com o conjunto
de telas
d. Reduzir a abertura da matriz
e. Mudar o perfil de temperaturas – elevar a
temperatura da zona posterior e reduzir as
temperaturas da zona frontal podem ajudar
Partículas não fundidas ou solidificadas no material extrudado
20
Soluções Sugeridas
Elevar os parâmetros dos controladores
Aumentar a densidade do conjunto de telas
Problema
Causas Prováveis
Partículas solidificadas no material
extrudado
Ver "Partículas não-fundidas ou solidificadas no material extrudado"
Rasgos
Ver "Furos, protuberâncias, rasgos, separações ou rupturas cônicas"
Revestimento solto
(revestimento com cabeçote
cruzado)
1. Resfriamento muito rápido
1. a. Aumentar a distância entre cabeçote e
matriz de calibração
b. Reduzir a velocidade de extrusão
2. Cone muito comprido (o material
esfria antes de ser arrastado
sobre o núcleo)
2.
1. Fratura do fundido (“casca de
laranja” ou superfície áspera)
1.
2. Imperfeições na matriz
2. a. Verificar a presença de rebarbas etc. e
removê-las
b. Verificar o bom acabamento na matriz
e pino
3. Contaminação
3.
Ver "Contaminação"
4. Vibração do fio ou núcleo
(revestimento com cabeçote
cruzado)
4.
Usar guias para amortecer as vibrações
5. Núcleo / substrato ásperos
5.
Verificar núcleo / substrato
6. Acúmulo de material na face da
matriz
6.
a. Manter a face da matriz limpa
b. Aumentar a temperatura da matriz
7. Degradação da resina (Para
determinar se a rugosidade
deve-se à fratura do fundido ou à
degradação, pare a rosca momentaneamente. Se houver fratura do
fundido, ela desaparece quando a
rosca estiver parada. Sintomas de
degradação [bolhas e descoloração] persistem ou pioram)
7.
Ver degradação da resina como causa
de "Bolhas"
8. Umidade na resina
8.
Ver "Bolhas"
9. Temperatura da matriz muito
baixa
9.
Aumentar a temperatura da matriz
Rugosidade superficial
Soluções Sugeridas
Encurtar o cone aumentando (ou aplicando) vácuo através do pino / macho
Geralmente, deve-se reduzir o cisalhamento na matriz:
a. Reduzindo a velocidade de extrusão
b. Aumentando a temperatura da matriz
c. Aumentando a temperatura do fundido
d. Aumentando a abertura da matriz /
aumentando a relação de arraste
21
Problema
Causas Prováveis
Rupturas cônicas
Ver "Furos, protuberâncias, rasgos, separações ou rupturas cônicas"
Separações
Ver "Furos, protuberâncias, rasgos, separações ou rupturas cônicas"
Sobrecarga da extrusora
1. Temperatura muito baixa na zona
traseira
1. a. Elevar a temperatura na zona traseira
b. Verificar o termopar e o controlador da
zona traseira
2. Perfil incorreto da rosca
2.
3. Restrições na área do cabeçote ou
do adaptador / conjunto troca-telas
3. a. Verificar partículas não fundidas
b. Aumentar as temperaturas do adaptador
/ cabeçote
c. Verificar o projeto do cabeçote
1. Contrapressão incorreta do fundido
1. a. Usar maior rotação da rosca
b. Verificar o perfil da rosca
2. Variações de temperatura
2.
3. Refluxo na seção de alimentação
(intermitente)
3. a. Impedir o refluxo através da redução das
temperaturas traseiras
b. Verificar os controladores na zona de
alimentação
c. Usar a água de resfriamento na seção de
alimentação
d. Fazer mudanças rápidas na velocidade da
rosca para deslocar o refluxo
4. Refluxo na seção de transição
4. a. Aumentar a temperatura nas zonas traseira e central do cilindro
b. Usar rosca com seção de alimentação
mais longa
5. Escorregamento no arraste ou variação de velocidade
5.
Tensionar correias, verificar a velocidade
6. Desgaste do cilindro ou da rosca
6.
Recuperar o cilindro e a rosca
Variação
22
Soluções Sugeridas
Usar o perfil correto de rosca
Verificar os controladores de temperatura
Problema
Causas Prováveis
Variações no diâmetro ao longo
do comprimento extrudado (perfis
redondos, tubos ou revestimento
com cabeçote cruzado)
1. Variação na vazão da extrusora
1.
2. Variação na velocidade do arraste
3. Oscilação de temperatura
2. a. Verificar o controle da velocidade do
arraste
b. Aumentar a pressão nas correias do
puxador
4. Relação de arraste muito baixa
3. a. Usar controladores proporcionais
b. Verificar o funcionamento dos controladores, incluindo a faixa de ajuste ou
proporcional
c. Verificar a temperatura constante do material no funil (uso de secador / preaquecedor no funil pode ajudar)
5. Variações no diâmetro do substrato
(revestimento)
Soluções Sugeridas
4.
Ver "Variação"
Aumentar a relação de arraste
Verificar o substrato
6. Atrito excessivo na matriz ou nas
placas de calibração (extrusão de
tubos)
Vazios internos (no centro da
seção)
5. a. Verificar o projeto da matriz de calibração
b. Reduzir o vácuo na matriz de calibração
c. Regular a distância entre cabeçote e
matriz de calibração
6. d. Aumentar a vazão de água de lubrificação
na frente da matriz
1. Resfriamento muito rápido
1.
Reduzir a velocidade de resfriamento
(resfriamento a ar ou alternativamente
água / ar)
2. Seção muito espessa
2.
Reprojetar para reduzir a espessura
3. Uso de um grade com elevada
contração / cristalização rápida
3.
Usar um grade com menor contração
ou cristalização mais lenta
23
8. Perfis típicos de temperatura do HYTREL®
Ponto de
Grade de Fusão
Nominal**
HYTREL®
4056
G3548L
G4078W
G4074
G4774
5556, 5586
5555HS
G5544
6356, 6358
8241
7246, 7248
8238
6108
4068
Temperaturas
Típicas de
Extrusão*
Traseira
Centro- Centrotraseira frontal Frontal
148
156
169
173
208
202
202
215
5 (190°C)
10 (190°C)
5 (190°C)
5 (190°C)
12 (230°C)
7 (220°C)
8 (220°C)
13 (230°C)
150-160
150-160
160-170
160-170
195-210
195-210
195-210
200-215
160-170
160-170
170-180
170-180
205-215
205-215
205-215
210-220
160-175
160-175
170-180
170-180
205-215
205-215
205-215
210-220
160-175
160-175
170-180
170-180
205-215
205-215
205-215
210-220
160-180
165-180
175-185
175-185
210-225
210-225
210-225
215-230
165-185
165-185
175-195
175-195
210-225
210-225
210-225
215-230
213
219
223
173
195
9 (230°C)
13 (240°C)
12 (240°C)
5 (190°C)
9 (220°C)
200-215
205-220
210-225
160-170
190-200
210-220
215-225
220-230
170-180
200-210
210-220
215-225
220-230
170-180
200-210
210-220
220-235
220-230
175-185
200-210
215-230
220-235
225-240
175-185
205-215
215-230
220-235
225-240
175-195
205-220
* As condições de processamento aqui apresentadas corespondem àquelas normalmente utilizadas ou preferidas.
** Pico da endotérmica através de calorimetria de varredura diferencial (DSC)
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Cabeçote Matriz Fundido
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