O que é uma extrusora? Como montar uma extrusora?

O que é uma extrusora?

Uma extrusora é um equipamento amplamente utilizado no processo de fabricação. Ela é usada principalmente para dar forma a matérias-primas em produtos com formas específicas, aquecendo-as, fundindo-as e extrudando-as. Esse processo é chamado de extrusão e é comumente usado para produzir uma variedade de materiais, incluindo plásticos, produtos de borracha, metais, alimentos e muito mais.

Princípio de funcionamento

O princípio de funcionamento da extrusora baseia-se num processo simples e eficiente. Primeiro, as matérias-primas (geralmente materiais granulares) são alimentadas na extrusora por meio de um sistema de alimentação. Dentro da máquina, um parafuso gira e empurra a matéria-prima para um cilindro aquecido. Aqui, a matéria-prima é aquecida e fundida até atingir um estado fluido extrusável. Por fim, o material fundido é extrudado através de uma matriz para formar a seção transversal desejada e, posteriormente, é resfriado e solidificado até se tornar o produto final.

Componentes principais

A extrusora é composta principalmente por vários componentes-chave, como o sistema de alimentação, o parafuso e o cilindro, e a matriz.

• Sistema de alimentação: Responsável por transportar as matérias-primas para o interior da extrusora.
• Parafuso e cilindro: O parafuso gira no cilindro para comprimir, aquecer e fundir as matérias-primas.
• Cabeça de matriz: Ela determina a forma final do material extrudado. Cabeças de matriz de diferentes formas podem ser projetadas conforme as necessidades do produto.

Áreas de aplicação

• Indústria plástica: Produz diversos produtos plásticos, como tubos, chapas, filmes, etc.
• Indústria da borracha: fabricação de vedações de borracha, mangueiras, etc.
• Processamento de metais: Extrusão de materiais metálicos para uso em construção, automóveis e outros campos.
• Indústria alimentícia: Produz diversos alimentos, como macarrão, salgadinhos, etc.

A ampla gama de aplicações das extrusoras fez delas equipamentos indispensáveis na manufatura moderna, e sua eficiência e flexibilidade fazem com que elas desempenhem um papel fundamental em diversas indústrias. Com o contínuo avanço da tecnologia, o design e o sistema de controle das extrusoras também estão em constante inovação para se adaptarem às mudanças nas necessidades do mercado.

Diferentes tipos de extrusoras

As extrusoras podem ser divididas em muitos tipos segundo suas estruturas e princípios de funcionamento, entre os quais as extrusoras de parafuso único e as extrusoras de parafuso duplo são dois tipos comuns.

Extrusora de parafuso único

Estrutura e princípio de funcionamento:

Uma extrusora de parafuso único consiste em um parafuso que gira dentro de um cilindro. A rotação do parafuso empurra a matéria-prima até a saída da extrusora, onde ela é aquecida e fundida para finalmente formar a forma desejada do produto.

Âmbito de aplicação:

As extrusoras de parafuso único são adequadas para processar alguns materiais relativamente simples, como grânulos de plástico comuns. Elas são comumente usadas na produção de tubos, filmes, fios, etc.

Extrusora de parafuso duplo

Vantagens e cenários de aplicação:

Uma extrusora de parafuso duplo possui dois parafusos que trabalham juntos ou giram em sentido oposto um ao outro. Em comparação com as extrusoras de parafuso único, as extrusoras de parafuso duplo têm maior eficiência de extrusão e maior aplicabilidade. Elas permitem uma mistura e processamento mais uniformes de uma variedade de materiais, incluindo misturas complexas. Portanto, as extrusoras de parafuso duplo são amplamente utilizadas em borracha, ligas plásticas, alimentos, equipamentos médicos e outras indústrias.

Compare as vantagens e desvantagens das extrusoras de parafuso único:

Em comparação com as extrusoras de parafuso único, as extrusoras de parafuso duplo têm melhores efeitos de mistura e capacidades de produção superiores. No entanto, a estrutura de uma extrusora de parafuso duplo é complexa, e a manutenção e operação podem ser relativamente complicadas. Na escolha do tipo de extrusora, há trade-offs baseados nas necessidades específicas de produção e nas características dos materiais.

Como configurar a extrusora?

O desempenho e a eficiência de produção da extrusora são afetados por múltiplos parâmetros-chave. A configuração correta desses parâmetros é essencial para garantir um processo de extrusão estável e excelente qualidade do produto.

Controle de temperatura:

Efeito da temperatura de extrusão: A temperatura afeta diretamente a fusão e a fluidez das matérias-primas, o que tem um impacto importante no desempenho e na aparência do produto final.

Como configurá-la: Diferentes tipos de matérias-primas e produtos podem exigir temperaturas de extrusão diferentes. Normalmente, as extrusoras possuem várias zonas de aquecimento onde as temperaturas podem ser ajustadas individualmente para garantir uma fusão e formação adequadas.

Controle de pressão e fluxo:

A importância da pressão: A pressão afeta diretamente a velocidade de extrusão e a forma das matérias-primas, tendo um impacto direto sobre o tamanho e a aparência do produto.

Otimização da taxa de fluxo: A otimização da taxa de fluxo pode melhorar a eficiência de produção e garantir uma extrusão uniforme.

Velocidade do parafuso

Afeta a velocidade de extrusão e o efeito de mistura: A velocidade de rotação do parafuso afeta diretamente a velocidade de extrusão e o efeito de mistura, e precisa ser ajustada conforme as características das matérias-primas e as exigências do produto.

Método de configuração: Controle a velocidade de rotação do parafuso ajustando a velocidade do motor.

Sistema de resfriamento:

Controle da velocidade de resfriamento: A velocidade de resfriamento afeta diretamente o tamanho e a aparência do produto. Resfriamento muito rápido ou muito lento pode causar problemas.

Método de configuração: Ajuste o fluxo e a temperatura da água do sistema de resfriamento para garantir uma taxa de resfriamento adequada.

Projeto e ajuste da matriz:

Afeta a forma do produto: O projeto e o ajuste da cabeça da matriz determinam diretamente a forma do material extrudado e precisam ser ajustados com precisão conforme as exigências de projeto do produto.

Método de configuração: Controle a forma do produto ajustando a abertura e a forma da matriz.

Velocidade de operação da máquina:

Eficiência de produção: A velocidade de operação está diretamente relacionada à eficiência de produção da extrusora e precisa ser definida razoavelmente conforme as especificações e requisitos de qualidade do produto.

Pressão do cilindro:

Afeta a fusão das matérias-primas: A configuração da pressão do cilindro está diretamente relacionada ao processo de fusão das matérias-primas no cilindro e precisa ser ajustada conforme o ponto de fusão e a fluidez das matérias-primas.

Configurar adequadamente esses parâmetros-chave pode melhorar a eficiência de produção da extrusora e garantir uma qualidade estável do produto. Ao ajustar os parâmetros, é necessário monitorar de perto o estado de operação da extrusora e fazer ajustes oportunos conforme a situação real para atender às exigências de processamento de diferentes materiais e produtos.

Como selecionar os parâmetros do parafuso para diferentes matérias-primas?

PC

Caraterísticas:

Plástico amorfo, sem ponto de fusão evidente, temperatura de transição vítrea 140°~150°C, temperatura de fusão 215°C~225°C, temperatura de moldagem 250°C~320°C.

Possui alta viscosidade e é sensível à temperatura. Tem boa estabilidade térmica dentro da faixa normal de temperatura de processamento. Basicamente não se decompõe quando permanece a 300°C por longo tempo. Começa a se decompor quando ultrapassa 340°C. A viscosidade é pouco afetada pela taxa de cisalhamento.

Altamente absorvente.

Seleção de parâmetros do parafuso:

• L/D apresenta características de boa estabilidade térmica e alta viscosidade. Para melhorar o efeito de plastificação, deve-se selecionar um grande relação comprimento-diâmetro sempre que possível. Devido à sua ampla faixa de temperatura de fusão, utiliza-se um parafuso progressivo. L1=30% do comprimento total, L2=46% do comprimento total.
• A relação de compressão ε precisa ser adaptada à taxa de fusão a partir do gradiente A, mas a taxa de fusão não pode ser calculada atualmente. Segundo as características de processamento do PC desde a fusão de 225°C até 320°C, o valor do gradiente A pode ser relativamente médio. O valor superior, quando L2 é maior, o parafuso gradual comum ε=2~3.
• Outros parâmetros como e, s, φ e o espaço com o cilindro podem ser iguais aos de outros parafusos comuns.

PMMA

Caraterísticas:

• A temperatura de transição vítrea é de 105°C, a temperatura de fusão é superior a 160°C, a temperatura de decomposição é de 270°C e a faixa de temperatura de moldagem é muito ampla.
• Alta viscosidade, pouca fluidez e boa estabilidade térmica.
• Forte absorção de água.

Seleção de parâmetros do parafuso:

• L/D selects a gradual screw with an aspect ratio of 20 to 22. Depending on the accuracy requirements of the product molding, generally L1=40% and L2=40%.
• Compression ratio ε is generally selected from 2.3 to 2.6.
• In view of its certain hydrophilicity, a mixing ring structure is adopted at the front end of the screw.
• Other parameters can generally be designed according to the universal screw, and the gap with the barrel should not be too small.

PA

Caraterísticas:

• There are many types of crystalline plastics, different types have different melting points, and the melting point range is narrow. The melting point of commonly used PA66 is 260°C ~ 265°C.
• Low viscosity, good fluidity, relatively obvious melting point, and poor thermal stability.

Seleção de parâmetros do parafuso:

• L/D selects a mutant screw with an aspect ratio of 18 to 20.
• The compression ratio is generally selected from 3 to 3.5, among which h3=0.07 to 0.08D to prevent overheating decomposition.
• Because of its low viscosity, the gap between the non-return ring and the barrel should be as small as possible, about 0.05, and the gap between the screw and the barrel is about 0.08. If necessary, depending on the material, the front end can be equipped with a non-return ring, and the nozzle should be Self-locking.
• Other parameters can be designed according to the general screw.

PET

Caraterísticas:

• The melting point is 250℃~260℃, and the molding temperature of blow molding grade PET is wider, about 255℃~290℃.
• Blow molding grade PET has a high viscosity, temperature has a great influence on the viscosity, and has poor thermal stability.

Screw parameter selection

• L/D is generally taken as 20, three-section distribution L1=50%-55%, L2=20%.
• Use a screw with low shear and low compression ratio. The compression ratio ε is generally 1.8 to 2. At the same time, shearing and overheating will cause discoloration or opacity h3=0.09D.
• There is no mixing ring at the front end of the screw to prevent overheating and material accumulation.

PVC

Caraterísticas:

• It has no obvious melting point, becomes soft at 60℃, becomes viscoelastic at 100℃~150℃, melts at 140℃ and decomposes at the same time, decomposes rapidly at 170℃, the softening point is close to the decomposition point, and it decomposes and releases HCl gas.
• Thermal stability is poor, temperature and time will cause decomposition, and fluidity is poor.

Seleção de parâmetros do parafuso:

• The temperature control is strict, and the screw design should be as low as possible to prevent overheating.
• The screw and barrel must be corrosion-proof.
• The injection molding process needs to be strictly controlled.
• Generally speaking, the screw parameters are L/D=16~20, h3=0.07D, ε=1.6~2, L1=40%, L2=40%.
• In order to prevent material accumulation, there is no non-return ring, and the head taper is 20°~30°, which is more suitable for soft rubber. If the product requirements are higher, a separated screw without metering section can be used. This kind of screw is suitable for hard PVC. It is more suitable, and in order to cooperate with temperature control, cooling water or oil holes are added inside the screw in the feeding section, and cold water or oil tank is added outside the barrel. The temperature control accuracy is about ±2℃.