Noções básicas de extrusão: Água, água, em todos os lugares (mas mantenha fora do alcance

Alan Griff | 11 de setembro de 2017

A inundação no Texas, crítico de plástico, me lembrou que produtos plásticos resistentes à água - barcos, lonas, sacolas de todos os tipos - estão salvando muitas propriedades e até vidas, mas na extrusão, como em Houston e na Flórida, a água costuma ser um inimigo .

Isso acontece de duas maneiras (ou ambas):

O Antigo Marinheiro de Samuel Taylor Coleridge, que disse: "água, água por toda parte, nem uma gota para beber", é ilustrado aqui por Gustave Doré. Observe como a viga do mastro se parece com um parafuso extrusor.

Cosmético — a água absorvida pela resina ferverá e virará vapor quando sair da matriz e criará bolhas, cavidades ou linhas pontilhadas na superfície do produto. Fica bem acima de 100° C (212° F) dentro da extrusora, mas as pressões são muito altas para permitir a fervura e a água permanece na forma líquida até que sua pressão caia ao passar pelos lábios da matriz.

Como regra geral, qualquer coisa acima de 0,1% de água (uma garrafa de água de 16 onças em um Gaylord) deixará marcas visíveis, mas a formulação, a velocidade de saída da matriz e a redução também terão efeitos.

Muitos polímeros (como ABS e PMMA) absorvem mais do que isso da atmosfera normal; outros (PS) são limítrofes o suficiente para aparecer em alta umidade; e alguns (PE, PP, PVC) não absorvem umidade alguma.

No entanto, isso não os deixa escapar, pois podem conter aditivos como corantes brancos ou pretos e cargas como madeira ou carbonato de cálcio. Ou, os polímeros podem ter se molhado por serem armazenados ao ar livre na chuva ou dentro de casa sob um telhado com vazamento, ou mesmo de um cano de água fria sobre um funil aberto, no qual a água do ar quente está se condensando.

Reação química —alguns polímeros são polímeros de condensação, notadamente os poliésteres (como o PET), os policarbonatos e a família do nylon (poliamida). Todos eles são feitos pela reação de um -H de um monômero com um -OH de outro, para fazer H-OH = H₂O = água.* A água é eliminada no processo de fabricação, as duas pontas soltas se unem e o polímero resultante é realmente resistente à água. No entanto, se ficar quente o suficiente, como quando derretida em uma extrusora, quaisquer moléculas de água ao redor querem voltar para onde vieram e, assim, quebrar a cadeia formada quando reagiram originalmente. A quantidade de água que pode danificar seriamente as correntes é muito menor do que a necessária para evitar marcas visíveis (cosméticas) - é mais como uma colher, em vez de uma garrafa de 16 onças, de água em um Gaylord.

Então o que nós podemos fazer? As duas formas mais comuns de evitar esses problemas são pré-secagem e ventilação. Com a pré-secagem, a alimentação é aquecida com ar quente em sua tremonha acima da extrusora, ou em um recipiente similar próximo, e alimentada à extrusora continuamente. A tremonha deve ser grande o suficiente para permitir tempo de secagem suficiente para o material a ser seco. A alimentação é, portanto, quente, embora ainda sólida, e as condições de extrusão não são as mesmas da alimentação à temperatura ambiente.

Com ventilação, o barril tem um orifício - em parafusos simples, cerca de 70% a jusante da alimentação; em gêmeos, a localização varia. Os projetos de parafuso são diferentes dos sistemas não ventilados, com canal(is) profundo(s) no local ventilado para funcionar parcialmente cheio lá, então nada sai do respiradouro (embora às vezes saia). No momento em que o material chega ao respiro, ele está quente o suficiente para evaporar a água que está lá, especialmente se for aplicado vácuo. O vácuo também remove o ar, conforme necessário com a maioria das linhas alimentadas com pó.

Qualquer um dos processos costuma ser suficiente para as resinas PE-PP-PS, mas não necessariamente para ABS, PMMA e os polímeros de condensação. Para estes, o método tradicional é um secador-funil desumidificador, no qual o ar é passado por um dessecante e depois pelo material em um funil grande o suficiente para fornecer o tempo de secagem necessário. Isso pode levar até seis horas, dependendo da resina, tamanho da partícula, temperatura do ar e construção do secador. Existem outros métodos de secagem - congelamento, infravermelho, vácuo - mas os respiradouros se tornaram uma alternativa viável, especialmente (mas não apenas) para PET em máquinas de rosca dupla. Para remover umidade suficiente para quebra mínima da corrente, essas linhas devem funcionar rapidamente (tempo de residência reduzido) e a taxa de alimentação deve ser otimizada.