Noções básicas de extrusão: quente pode ser bom, mas é uma questão de grau

Alan Griff | 16 de julho de 2023

Está quente lá fora agora e, em alguns lugares, muito chuvoso. Mas as pessoas ainda acham difícil acreditar que a água é um produto químicocomposto e natural, também (veja a coluna do mês passado). A química é apenas um código para ajudar pessoas de diferentes países a conversarem entre si. Para todos nós, uma molécula de água consiste em dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio, ou H2O. O mesmo vale para vapor e gelo (embora o gelo fique mais complicado, ainda é H2O).

Essas traduções começaram há muito tempo, quando a imprensa foi inventada (Gutenberg, 1455), logo usada por Martinho Lutero para traduzir a Bíblia do latim para o alemão, e por Paracelso, um médico suíço que fez o mesmo com o conhecimento médico da época. Ele é lembrado pelos estudantes de medicina até hoje por sua ênfase no quanto importa, uma lição que ele aplicou à medicina, mas que ainda hoje é ignorada por pessoas que acusam os plásticos de toxicidade, mas negam a química benigna, a indigestibilidade e a incapacidade de passar do material. nossos minúsculos capilares e circulam no sangue. Eles são o exemplo de hoje: “Se parece químico, tenha medo!”

Se você quiser entender os plásticos e os aditivos, deixe seus medos da ciência impessoal de lado e aprenda o código dos elementos mais importantes: H = hidrogênio, O = oxigênio, N = nitrogênio, C = carbono e Cl = cloro. É diferente se você fala outra língua materna, mas ainda assim é bastante simples. Para mais detalhes, veja minhas colunas da Simple Science. Para mais elementos e suas combinações (compostos), use seu telefone para obter símbolos para todos os 92 elementos.

De volta ao calor. Não existe frio. O calor é uma medida de quão rápido os átomos estão se movendo. Quando eles não se movem, estamos no zero absoluto. Acontece que são -273°C (-460°F), e você não pode ficar mais frio do que isso.

Para extrusar, precisamos levar o plástico a algo entre 150° e 315°C (300° e 600°F) para que ele possa fluir através do sistema. Os números reais dependem do plástico – quão longas e ramificadas são as suas cadeias, quão rápido ele se move – e às vezes dos aditivos. Algumas ceras atuam como lubrificantes e a viscosidade mais baixa permite temperaturas mais baixas e, portanto, é necessário menos estabilizador/antioxidante. Alguns sólidos minerais em pó e agentes de reticulação podem aumentar a viscosidade, por isso precisam funcionar mais quentes. Os aditivos também alteram o custo e outras propriedades, por isso não podemos assumir uma temperatura de fusão ideal sem experiência, testes ou ambos.

Isso também é um problema. Mesmo se medirmos a temperatura de fusão na extrusora – na ponta do parafuso, na cabeça ou na matriz, por exemplo – a temperatura em outros pontos não será a mesma. O material está em movimento, por isso está sujeito ao calor do atrito, além de aquecimento ou resfriamento, dependendo das configurações da parede do barril. Onde o resfriamento é desejado, geralmente é feito com água vegetal, mas algumas extrusoras não possuem esses circuitos. A matemática e a tecnologia computacional atuais podem sugerir configurações quando a relação viscosidade-temperatura é conhecida, mas isso também será afetado pelas taxas de fluxo, mesmo que todas as outras dimensões permaneçam as mesmas. Além disso, cada lote de material não terá exatamente a mesma relação viscosidade-temperatura, e isto pode ser inconsistente mesmo dentro de um lote.

É tentador acreditar que o desgaste do parafuso é importante, mas não é tão comum. A reconstrução é cara e interrompe a produção, a menos que você tenha um sobressalente, e conseguir um novo é ainda mais caro e exige uma decisão sobre suas dimensões e composição metálica. A medição frequente de parafusos ainda é uma boa ideia, e os fornecedores de parafusos podem ser solicitados a fornecer recomendações, pois puxar e manusear um parafuso grande requer planejamento e equipamento apropriado. Estamos medindo todo o comprimento ou apenas parte dele? Se for uma parte, qual parte? Estamos medindo o calor ou considerando a expansão térmica? Onde o colocamos quando puxado? Limpamos quando está desligado e observamos onde parece superaquecido? Se houver desgaste, é fundamental saber onde está para entender os remédios. Estamos considerando a curvatura natural da rosca quando ela ainda está na extrusora apoiada apenas em uma extremidade? Tire fotos – fácil de fazer hoje, mas alguém ainda precisa planejar para fazer isso.