Extrusão Continua
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EXTRUSÃO CONTINUA (SOPRO)
Integrantes Marcel Felicio
Agnaldo SolanoGabriela Bazani
Introdução (Sopro)• Embora haja uma forte similaridade entre a fabricação de frascos de vidro
e plástico, o termo moldagem por sopro pertence ao segmento dos
plásticos. Na área de industrialização de vidro usa-se o termo “sopro de
vidro”. O nitrato de celulose foi originalmente usado na modelagem por
sopro.
• O processo de sopro é um processo muito utilizado no mundo. Por
transformadores que produzem peças ocas, frascos, brinquedos e outros.
• O material mais utilizado nesse processo é o polietileno de alta densidade
(PEAD), por ser uma commodity, com preço relativamente baixo, por se
adequar com facilidade ao processo com poucas perdas e por poder ser
reprocessado e voltar ao processo, sendo que o grande desenvolvimento
comercial do sopro iniciou com a disponibilidade desse commodity
durante a segunda guerra mundial.
Extrusão Continua
No processo contínuo, a extrusora plastifica e empurra o
material plástico fundido através da matriz formando um
parison contínuo. Como a extrusão é contínua, o parison
deve ser transferido para o molde através do movimento
dos carros da sopradora, enquanto outro parison esta se
formando. Existe a possibilidade de movimento vertical,
horizontal e diagonal, como também o movimento
chamado angular ou lateral descendente, para sopro,
resfriamento e ejeção da peça.
PROCESSO DE SOPRO
• O processo de sopro permite a obtenção de peças
ocas das mais diversas formas possíveis tais como
garrafas e frascos de embalagem em geral. • O princípio geral de moldagem por extrusão-sopro
consiste em extrudar verticalmente os compostos fundidos na forma de tubo ou mangueira chamada parison, expandindo-o no interior de um molde e forçando-o a assumir o formato interior do molde. Uma vez resfriado, o produto é extraído do molde e tem início a um novo ciclo de moldagem.
Moldagem por sopro
maquina sopradora.flv
Parison
• O parison é formado pela atuação de um pistão hidráulico que
força a extrusão do composto através da matriz somente no
momento da tomada do mesmo pelo molde. Com este
processo, podemos obter peças mais volumosas, nas quais a
extremidade inferior do parison poderia sofrer excessivo
resfriamento devido ao tempo de permanência em contato com
o ar ambiente, ou ainda em peças nas quais o peso do parison
poderia promover afinamento excessivo da parede do parison
devido à elasticidade do composto fundido.
Processo continuo
• Para este tipo de aplicação, normalmente os equipamentos
são equipados com rosca simples.Para as matrizes, podemos
ter com uma cavidade ou com múltiplas, dependendo do
volume a ser processado.• Nos processos mais comuns do parison, o processo é
contínuo, ou seja, a extrusora opera constantemente plastificando e homogeneizando o composto, que é continuamente extrudado através da matriz. Entretanto há equipamentos dotados de acumulador no final da extrusora e antes da matriz, sendo esse continuamente alimentado com composto fundido.
Componentes de extrusão-sopro
• A moldagem por extrusão e sopro é composta por uma máquina, uma extrusora para produzir o plástico fundido; um sistema para formar o parison, cabeçote, conjunto macho e bucha, resistências e outros; é necessário também, um molde ou moldes, com uma ou várias cavidades com formatos diversos, utilizados para o processo de sopro.
A mangueira ou parison é extrudada para baixo, numa temperatura
que pode estar acima de 200ºC, quando o comprimento pré-
determinado na regulagem é atingido, o carro sobe, apanha o
parison, o molde fecha e aperta o parison contra a parede do molde.
O fechamento solda o parison em uma das extremidades (no caso
de sopro por agulhas o parison é soldado em ambos os lados). O
parison, quente, é soprado e refrigerado antes de ser ejetado.
Extrusion Blow Molding Machine.flv
Sopro superior
• Nas máquinas de sopro superior o molde se desloca, conduzindo o
parison para uma estação de sopro separada, isso permite que enquanto
uma peça esteja sendo soprada, outro parison esta se formando para
produzir outra peça, num processo de extrusão contínua, normalmente
com mais de um carro. Um pino de sopro é introduzido no gargalo
(superior) do parison quando o mesmo se encontra na estação de sopro,
o fluxo de ar passa através do pino de sopro, causando a expansão do
parison contra as paredes do molde, o parison adquire a forma do molde.
Essas peças são apoiadas na base. Após esse processo a peça passa
por um processo de rebarbação, impressão e outros.
Sopro inferior
• A maioria das peças é produzida por sopro superior, pois grande parte dessas
peças são frascos produzidos com gargalo calibrado, com certa precisão. Neste
caso, o pino de sopro é pressionado contra o gargalo e assim forma-se a rosca
externa se esta existir no molde.
• As peças produzidas pelo processo de sopro inferior são apoiadas no gargalo. O
parison cai sobre o pino quando o comprimento programado é alcançado, o molde
fecha-se e esse fechamento pode formar, quando for o caso, a seção do gargalo e
solda a outra extremidade do parison, ao introduzir-se o sopro através do pino, o
parison é inflado. Em alguns casos ao invés de pino de sopro, utilizam-se agulhas
de sopro. Essa agulha é introduzida no parison após seu fechamento, através de
canal apropriado no molde, em seguida o ar de sopro é introduzido para inflar a
peça.
Sopro lateral
O processo de sopro que utiliza agulha lateral é um
processo específico para algumas peças. Após a extrusão
do parison, o molde fecha, e as agulhas são introduzidas
lateralmente através de canais apropriados, introduzindo o
ar de sopro na peça e inflando a mesma. Este processo é
bastante utilizado para a produção de brinquedos e outros
artigos cujo não haja problemas com o furo da agulha de
sopro na lateral da peça.
Componentes do processo
• Há vários tipos de equipamentos para moldagem por
sopro disponíveis no mercado. Todos eles, porém,
seguem no seu projeto e construção os mesmos
princípios.• Os estágios do processo de moldagem por sopro são:• - Fusão e plastificação do termoplástico;• - Formação da parison ou pré-forma;• - Posicionamento do parison dentro do molde;• - Insuflamento do parison;• - Resfriamento e ejeção da peça moldada.
Cilindro de plastificação e rosca
O conjunto cilindro/rosca extrusora normalmente é denominado
pelo diâmetro da rosca (D) e pela relação entre o comprimento
da rosca (L) rolo diâmetro (L/D). Cada tipo de material requer
um desenho especifico de rosca e uma taxa de compressão
adequada. A taxa de compressão é a relação entre o volume do
primeiro e do último passo da rosca.
Uma rosca normalmente é dividida em três zonas e a maioria
ainda possui uma ponta misturadora.
Cabeçote • O cabeçote é uma continuação da extrusora. Uma de suas funções é mudar
em 90° a direção do fluxo da resina fundida. A extrusora está na posição
horizontal e a pré-forma é extrudada verticalmente, para baixo.
• Quando o polímero fundido entra no cabeçote ele se divide no mandril, porém
ao sair do corpo da matriz o fluxo já deve ter sido unido e sem nenhuma área
fraca para que um parison bastante uniforme possa formar uma peça soprada
bem acabada e sem nenhuma imperfeição.
• O projeto do cabeçote exige sempre aerodinâmica nas passagens, por isso
são necessárias usinagens e polimento superficial para impedir “pontos
mortos”, o que provocaria estagnação do polímero e consequentemente sua
degradação térmica.
Matriz
• A matriz ou fieira é constituída de um
macho, pino, pinola ou mandril e uma
bucha ou anel externo. O espaço entre o
pino e a bucha denomina-se anel e é ai
que o parison se origina.• Tipos de matriz:• - Matriz convergente ou tulipa;• - Matriz divergente ou cogumelo;• - Matriz paralela;• - Matriz convergente com saída
convergente.
Programador de parison • Alguns cabeçotes, independente de serem por acumulação ou
contínuo, possuem um equipamento muito importante e que facilita enormemente a produção, chamado programador de Parison. Funciona movimentando a bucha ou o macho da trefila, fazendo com que a espessura do material que está saindo varie no ponto da peça onde haja urna mudança grande de geometria e consequente afinamento da peça caso não houvesse este equipamento para fazer a compensação. Em resumo, serve para manter a espessura da parede do produto final constante, independente do formato. Estes programadores são compostos por urna parte mecânica que são as válvulas, cilindro, bomba, tanque, etc e por urna parte eletrônica que faz o controle de todas as funções e interage com o painel da sopradora
Trefila
• Outra regulagem importante feita na Trefila, e a de manter as distâncias entre
macho e bucha iguais, para evitar que a mangueira ao sair tenda a entortar
ou possuir espessura diferente ao longo do diâmetro do Parison. As trefilas
podem ser convergentes ou divergentes quanto ao ângulo de saída do
Parison.
• A Trefila ou trafila pode ainda ser chamada de ferramenta, é composta por
duas peças que são o macho e a bucha, e mais o sistema de centralização
que normalmente é feito de quatro parafusos dispostos 90° um do outro. Um
bom dimensionamento de trefila é o principal responsável por uma boa
produtividade de máquina, caso contrário teremos um alto índice de peças
refugadas e uma enorme dificuldade em manter o processo estável.
Mesa• Outro componente da máquina é a mesa que serve para fixar o molde e tem
ainda à função de mantê-lo fechado durante o sopro, além de possuir
estrutura mecânica suficiente para suportar o peso do molde. A força
hidráulica que o fecha deve ser bem maior do que a pressão interna do
molde gerada pelo ar comprimido contra as paredes da peça.
• A força de fechamento exerce também um papel fundamental na qualidade
da linha de solda, pois deve promover um amortecimento no fechamento do
molde e logo após entrar com pressão suficiente para mantê-lo fechado e
esmagar as paredes do Parison.
• A entrada de ar no molde se da através de um orifício pré-determinado neste
mesmo molde e com o auxílio de um pino do sopro ou agulha. A agulha é
mais utilizada, já o pino de sopro se usa quando precisamos de um orifício já
calibrado numa determinada medida.
Molde• O molde pode ser feito em aço, ligas de alumínio, zinco, cobre-
berílio ou Zamak, sendo este último mais comum para peças de maior volume, esse materiais são usados geralmente devido à sua boa condutividade térmica. Sua principal característica deve ser a linha de corte para conferir além de uma boa linha de solda, um bom acabamento no produto final, com relativa facilidade de extrair as rebarbas. O molde é composto de duas placas móveis que quando são fechadas formam no seu interior uma ou mais cavidades com o formato da(s) peça(s) que se pretende obter. Não menos importante é a refrigeração que pode possuir um grande reservatório de água conhecido como piscina, juntamente com serpentinas colocadas no momento da fundição da parede do molde.
PERIFÉRICOS
• Outros equipamentos periféricos que normalmente estão presentes
no processo de sopro são:- Moinho granulador.- Alimentador pneumático.- Geladeira.
Materiais usados no processo de sopro
• Inicialmente a industria de transformação que utiliza o processo de
extrusão sopro utilizava-se o polietileno de baixa densidade (PEBD).
• Posteriormente passou a utilizar o cloreto de vinila (PVC), o
polietileno de alta densidade (PEAD), atualmente utiliza-se o
polipropileno (PP), o polietileno tereftalato (PET) e outros.
• Pode-se ressaltar que 56% de todos os materiais utilizados para o
processo de sopro é o PEAD, por ser uma commodity, ter um custo
relativamente baixo e com boas propriedades para várias aplicações.
ANÁLISE DAS DIFERENÇAS DOS PROCESSOS VIA INJEÇÃO EXTRUSÃO E INJEÇÃO.
Vantagens Desvantagens
Moldagem por sopro via extrusão
Moldados com rebarbas.
Deforma lentamente.
Altas velocidades de produção.
Maior versatilidade com respeito à produção.
Mais difícil de controlar a espessura da parede.
Necessária a operação de corte.
Moldagem por sopro via injeção (e injeção com
estiramento)
Moldados sem rebarba.
Bom controle de espessura do gargalo e da parede.
Mais fácil de produzir objetos não-simétricos.
Não há necessidade de acabamento.
Processo lento.
Mais restrito no que concerne à escolha dos moldados.
São necessários dois moldes para cada objeto.
Algumas das vantagens e desvantagens dos processos de injeção a sopro e do processo de extrusão a sopro aparecem na tabela abaixo:
Variáveis que intervêm na operação
• Temperatura da massa • Temperatura do molde • Velocidade de fechamento do molde• Pressão de ar.
ProblemasGuia de resolução de problemas
Defeito Causa provável
Peça com baixo peso
Espessura de parede do parison muito finaIndice de fluidez da resina muito altoTemperatura do parison muito altaVelocidade de extrusão muito alta
Ciclo de resfriamento excessivo
Parede da peça muito espessaPressão de ar de insuflação baixaResina com baixa densidadeTemperatura da preforma muito altaTemperatura do molde muito alta
Molde sem brilhoÍndice de fluidez muito baixoTemperatura da matriz muito baixaTemperatura do parison muito baixa
Parison com marcas de matrizCavidade do molde não polida ou sujaDensidade da resina muito altaSujeira no lábio da matriz
Plastificação insatisfatória
Contra pressão baixaMistura de resina imprópriaPerfil de temperatura inadequadoRosca imprópria
Rugas no parison
Velocidade de extrusão muito rápidaBaixa temperatura do fundidoResina com baixo índice de fluidezCoroa da matriz muito curtaPressão de insuflação muito baixa
Contração dimensional
Curto ciclo de resfriamentoDensidade da resina muito baixaEspessura de parede muito finaPressão de ar de insuflação muito baixaResina com densidade muito baixaSopro de ar precoceTemperatura do parison muito altaTemperatura do molde muito baixa
Afinamento ou estiramento da linha de solda do moldado
Alinhamento do molde incorretoInsuficiente força de fechamentoPressão de ar muito altaResfriamento do molde inadequado
Velocidade de insuflação de ar muito baixa
Área de soldagem fraca
Alta pressão do ar de insuflaçãoCoroa da lâmina estreitaLamina da área de corte inadequada
Pressão de fechamento do molde muito altaTemperatura do parison muito baixaTemperatura do molde muito alta
Velocidade de fechamento do molde muito alta
Conclusão
• O processo de sopro deve ter perfeito sincronismo entre a formação da pré-
forma e o fechamento do molde para garantir a qualidade e a repetibilidade
do precesso, a máquina deve estar bem dimensionada ao produto à ser
soprado, o molde deve possuir encaixe bem preciso para não permitir
vazamentos durante o sopro, a refrigeração deve ser eficiente à fim de se
obter produtividade e qualidade no processo.
• O processo de sopro é muito simples, mas exige certo conhecimento para
fazer o ajuste fino. É um processo bastante flexível, haja vista que permite
a utilização de vários tipos de matéria-prima. E também em relação à
infinidade de produtos que podem ser produzidos com esse processo.
Boa Noite
Muito Obrigado