Compreender a extrusão de parafuso duplo: Escolher a melhor extrusora de parafuso duplo

A extrusão de duplo parafuso é uma pedra angular do fabrico moderno, combinando os processos de fusão, mistura e moldagem de materiais numa operação única e contínua. Refere-se à utilização de dois parafusos entrelaçados e co-rotativos dentro de um barril aquecido para processar uma vasta gama de materiais, sobretudo polímeros.

Esta tecnologia é fundamental para a composição, em que os aditivos e as cargas são misturados com precisão numa base de polímero para criar materiais com propriedades específicas. Neste blogue, iremos explorar os princípios fundamentais da extrusão de duplo parafuso, desde a sua mecânica central até aos factores que influenciam a seleção da melhor extrusora de parafuso duplo para as suas necessidades específicas de fabrico.

Princípios da extrusão de duplo parafuso

A extrusão de duplo parafuso utiliza um sistema composto por dois parafusos entrelaçados e um tambor que funciona como um misturador contínuo. Com a sua capacidade única de processar materiais de elevada viscosidade, cada secção do tambor da extrusora oferece um controlo independente da temperatura, do tempo de permanência do material e da força de corte.

Vários componentes de matérias-primas, tais como polímeros, aditivos, cargas e estabilizadores, são adicionados aos parafusos de uma só vez ou por fases através de uma ou mais portas de alimentação. O material é então transportado através de diferentes zonas para completar uma série de etapas fundamentais de processamento. Estas incluem o transporte de sólidos, a fusão sob pressão, a mistura distributiva e dispersiva, a desvolatilização, o transporte da massa fundida e, finalmente, a extrusão e a moldagem.

O processo tradicional de extrusão de parafuso único utiliza geralmente um polímero de base como matéria-prima. Derrete e mistura o material através do calor externo e da fricção de cisalhamento gerada pela rotação do parafuso. O material fundido é então empurrado através de uma matriz, arrefecido e moldado para criar o produto final. Este processo envolve essencialmente alterações físicas em que o material transita de um estado sólido para um estado líquido (fluxo viscoso) e de novo para um estado sólido. A extrusão de duplo parafuso, no entanto, é muito mais avançada, permitindo a composição complexa, a mistura de materiais diferentes e até processos reactivos.

A viscosidade dos sistemas poliméricos pode mudar drasticamente durante o processamento, especialmente quando são introduzidos aditivos ou cargas. Quando a viscosidade do material é elevada, uma extrusora de parafuso único normal pode ter dificuldade em fornecer uma mistura ou pressão de transporte adequadas. A extrusão de duplo parafuso é excelente nestas condições. A ação de entrelaçamento e auto-limpeza dos parafusos pode lidar eficazmente com materiais de elevada viscosidade, proporcionando a mistura intensa necessária para criar uma mistura homogénea e combinando vários passos de processamento numa operação única e contínua.

As propriedades finais do composto extrudido são determinadas pelos materiais de base e aditivos utilizados. No entanto, o próprio processo influencia significativamente o resultado através do controlo das condições ao nível micro. Nas extrusoras de rosca dupla, a reologia (comportamento do fluxo), a transferência de calor e a intensidade da mistura desempenham um papel fundamental na qualidade do produto final, estando todos estes factores interligados e influenciando-se mutuamente ao longo do processo.

Aplicações da extrusão de parafuso duplo

A extrusão de rosca dupla tem sido amplamente utilizada na composição, mistura, desvolatilização e reprocessamento de polímeros e tem desempenhado um papel importante na modificação de materiais, na produção de masterbatch e no fabrico de plásticos de alto desempenho.

As principais aplicações das extrusoras de duplo parafuso são as seguintes

1. Composição e mistura de polímeros: Mistura de polímeros de base com agentes de reforço ou cargas para melhorar significativamente as suas propriedades físicas e mecânicas.
2. Produção de masterbatches e aditivos: Dispersão de altas concentrações de pigmentos, estabilizadores ou outros aditivos em resinas poliméricas para uma cor ou funcionalização consistente.
3. Processamento de plásticos de engenharia: Manuseamento de materiais sensíveis à temperatura e de elevada viscosidade necessários para aplicações avançadas nas indústrias automóvel e eletrónica.
4. Reciclagem e reprocessamento de plásticos: Conversão de resíduos plásticos pós-consumo ou pós-industriais em pellets de alta qualidade e utilizáveis, apoiando o fabrico sustentável.
5. Fabrico de produtos especializados: Criação de ligas e compósitos de polímeros complexos através da mistura completa de diferentes polímeros para obter caraterísticas de desempenho superiores.

Qual é a melhor extrusora de parafuso duplo?

Requisitos de equipamento para extrusoras de parafuso duplo:

1. Tempo suficiente de fusão e transformação

A extrusora deve proporcionar tempo suficiente para os materiais derreterem, misturarem e homogeneizarem. Além disso, deve haver tempo suficiente na secção de desvolatilização para remover os voláteis do produto, o que requer que a extrusora tenha uma grande relação comprimento/diâmetro (L/D).

2. Distribuição estreita do tempo de residência

A distribuição do tempo de permanência do material deve ser estreita para garantir um processamento consistente. Ao mesmo tempo, é crucial evitar que alguns materiais se degradem ou sofram outras reacções secundárias devido a tempos de permanência prolongados a altas temperaturas.

3. Excelente desempenho de ventilação

Durante a composição, é necessário remover a humidade, o ar retido e outros componentes voláteis do material. Para tal, é necessário atingir rapidamente níveis de vácuo elevados sem provocar o transbordo da extrusora ou a perda de material (fluxo de ventilação).

4. Forte capacidade de transporte e de corte do parafuso

O parafuso deve ter uma forte capacidade de transporte e de cisalhamento. Uma vez que a viscosidade da mistura de polímeros pode variar significativamente após a fusão, dificultando a mistura e o transporte, a capacidade de transporte do parafuso tem de ser melhorada. O cisalhamento intenso é também essencial para uma mistura dispersiva adequada.

5. Boa função de transferência de calor

Durante a composição de alto cisalhamento, o calor de fricção libertado deve ser rapidamente removido do sistema para evitar a degradação do material. Por conseguinte, o tambor da extrusora deve ter excelentes capacidades de arrefecimento para manter um controlo preciso da temperatura.

As máquinas utilizadas para a extrusão podem ser extrusoras de parafuso simples, extrusoras de parafuso duplo e extrusoras de parafuso de pinos alternativos. Uma comparação entre as três é a seguinte:

	Extrusora de parafuso duplo	Extrusora de parafuso único	Extrusora de parafuso de pino alternativo
Vantagens	Alta eficiência, controlo preciso, multi-funções, fácil operação, boa plasticidade e excelente mistura, transferência de calor e desempenho de exaustão.	Design simples, baixo preço, boa plastificação, baixo consumo de energia, baixo ruído, operação estável, grande capacidade de carga e longa vida útil.	Apresenta um corte uniforme, elevada dispersão e elevada capacidade de enchimento, combinando as vantagens das extrusoras de parafuso simples e duplo.
Desvantagens	A estrutura é complexa, o preço é elevado e o fluxo complexo na área da malha é difícil de analisar com precisão.	O transporte de material depende da fricção, o que limita o desempenho da alimentação. É difícil adicionar pós, pastas e enchimentos. A elevada pressão da cabeça reduz a produtividade.	A sua complexidade pode afetar a facilidade de funcionamento e aumentar os custos de manutenção.
Âmbito de utilização	Adequado para aplicações que requerem uma mistura elevada e produtos de alta qualidade.	Ideal para materiais que não requerem uma elevada uniformidade de mistura.	Utilizado para aplicações com elevados requisitos de uniformidade de mistura e efeito plastificante.

A opção mais popular e prática atualmente é a extrusora de duplo parafuso

As extrusoras necessárias para as diferentes tarefas de composição são concebidas especificamente. Ao contrário das extrusoras de uso geral, os processos de composição utilizam normalmente extrusoras de duplo parafuso co-rotativas porque têm as seguintes caraterísticas

• Função de mistura altamente eficiente para melhorar a uniformidade.
• Função de desvolatilização altamente eficiente.
• Função de remoção de calor altamente eficiente para reduzir o gradiente de temperatura dos materiais.
• Tempo de permanência do material razoável.

A composição pode ser efectuada com extrusoras de duplo parafuso contra-rotativas, mas é menos comum do que com extrusoras de duplo parafuso co-rotativas.

Aplicação de extrusoras de duplo parafuso contra-rotativas na produção de compostos

São frequentemente utilizados em aplicações que requerem um baixo cisalhamento e um melhor controlo do tempo de permanência do material, como o processamento de PVC.

Em comparação com as extrusoras co-rotativas, as extrusoras contra-rotativas proporcionam um menor cisalhamento. Este facto é vantajoso para o processamento de materiais sensíveis ao cisalhamento, como o PVC, que de outra forma se poderia degradar. Embora as extrusoras contra-rotativas proporcionem uma mistura distributiva adequada, são geralmente menos eficazes do que as extrusoras co-rotativas na mistura dispersiva. Isto significa que podem não ser adequadas para aplicações que exijam uma dispersão completa de cargas.

A conceção de extrusoras contra-rotativas permite um melhor controlo do tempo de residência, o que é essencial para materiais que requerem um histórico de temperatura preciso para evitar a degradação.

Embora a composição possa utilizar extrusoras de duplo parafuso contra-rotativas, é menos comum para aplicações de uso geral devido às suas capacidades de mistura de corte inferiores. As extrusoras de duplo parafuso co-rotativas são frequentemente preferidas pela sua mistura eficiente, melhor controlo da temperatura e versatilidade, o que as torna mais adequadas para uma gama mais vasta de aplicações de composição. No entanto, para processos específicos que requerem um baixo cisalhamento e um controlo preciso do tempo de residência, as extrusoras de contra-rotação continuam a ser uma opção viável. Em última análise, a melhor extrusora de duplo parafuso depende das suas necessidades específicas.

Escolher entre extrusoras de duplo parafuso co-rotativas e contra-rotativas

As extrusoras de duplo parafuso co-rotativas são frequentemente preferidas pela sua mistura eficiente, melhor controlo da temperatura e versatilidade, tornando-as mais adequadas para uma gama mais vasta de aplicações de compostos.

Em contrapartida, as extrusoras de duplo parafuso contra-rotativas são frequentemente utilizadas em aplicações que requerem um baixo cisalhamento e um melhor controlo do tempo de permanência do material. Em comparação com as extrusoras co-rotantes, as extrusoras contra-rotativas proporcionam um cisalhamento mais baixo, o que é vantajoso para o processamento de materiais sensíveis ao cisalhamento que, de outro modo, se poderiam degradar. Embora proporcionem uma mistura distributiva adequada, são geralmente menos eficazes do que as extrusoras co-rotantes para a mistura dispersiva. Isto significa que podem não ser adequadas para aplicações que exijam a dispersão completa de cargas.

A conceção das extrusoras contra-rotativas permite um melhor controlo do tempo de residência, o que é essencial para os materiais que requerem um histórico de temperatura preciso para evitar a degradação. Embora a composição possa utilizar extrusoras de duplo parafuso contra-rotativas, é menos comum para aplicações de uso geral. No entanto, para processos específicos que requerem um baixo cisalhamento e um controlo preciso do tempo de permanência, as extrusoras de contra-rotação continuam a ser uma opção viável. Em última análise, a melhor extrusora de duplo parafuso depende das suas necessidades específicas.