O design otimizado do parafuso de extrusão maximiza o rendimento e a qualidade

Del Williams | 11 de outubro de 2021

Na indústria de plásticos, os parafusos duplos estão no centro do processo de extrusão que transforma matérias-primas em tubos ou perfis de PVC rígido. Esses componentes altamente projetados são essenciais para transportar, comprimir, misturar, aquecer, resfriar, cisalhar e bombear uma variedade de substâncias viscosas através de matrizes em produtos altamente estruturados. Como tal, os parafusos também são os principais fatores no rendimento da produção e na qualidade final.

Dado o papel crítico que os parafusos desempenham no processo de extrusão, quando chega inevitavelmente a hora de substituí-los, muitos fabricantes de tubos ou perfis de PVC rígido continuam a subestimar o impacto de um design de parafuso otimizado. Com a variabilidade nas matérias-primas, receitas, aditivos e enchimentos utilizados, os parafusos não são peças prontas para uso que podem ser simplesmente “trocadas” com base na categoria do produto.

Já um design otimizado é uma abordagem consultiva em que cada parâmetro do processo é avaliado para criar uma solução customizada que se adapte à aplicação. Quando combinada com um fornecedor de parafusos de reposição com uma extensa base de conhecimento de projetos e um profundo entendimento dos processos de extrusão, a substituição de parafusos se transforma de uma tarefa em uma oportunidade para extrusoras de PVC rígido refinarem seus processos, resolverem problemas atuais de processamento e qualidade do produto, e até mesmo garantir que a próxima substituição ocorra em um futuro mais distante.

O PVC rígido é frequentemente usado para criar extrusão de tubos, mas também perfil para produtos como pisos de vinil. O processamento ideal do PVC rígido envolve um design de parafuso que permite aquecer o material de maneira muito uniforme a uma temperatura de aproximadamente 150°C com todos os aditivos distribuídos de forma consistente ao redor do grão do pó. O material/pó é então cortado e aquecido a uma temperatura final que permite gelificação ideal e homogeneidade nas propriedades. As temperaturas finais do processo são de 180°C a 200°C.

Neste processo, as extrusoras de parafuso duplo têm dois parafusos idênticos entrelaçados envoltos em um cilindro correspondente. O desenho pode ser paralelo ou cônico. Durante a extrusão de parafuso duplo, o PVC/cPVC (cloreto de polivinila clorado) usado para fazer o tubo é transportado, comprimido, desgaseificado, plastificado, cortado, amassado, fundido e homogeneizado antes de entrar na matriz.Parafusos paralelos e cônicos também são usados ​​para processar uPVC (policloreto de vinila não plastificado) e cPVC, utilizados para portas e janelas.

Entre esses tipos de parafuso, o cônico possui uma grande área de alimentação e uma caixa de engrenagens mais simples, mas com rendimento baixo a médio devido aos limites no comprimento do parafuso. Por outro lado, os parafusos duplos paralelos não são limitados em comprimento. A diferença é refletida no parâmetro chave conhecido como comprimento sobre diâmetro (L/D), que é a razão entre o comprimento voado do parafuso e seu diâmetro externo.

“Há 30 anos, os parafusos tinham cerca de 20 L/D e há 15 anos cerca de 30 L/D. Hoje, muitas roscas funcionam com 40 L/D”, diz Shayan Moin, que tem um MSE em engenharia de polímeros e é presidente da UniSol, uma empresa técnica de marketing especializado em polímeros com sede em Ontário, Canadá, com experiência na fabricação de parafusos e cilindros para linhas de extrusão de plástico.

Quer o parafuso seja cônico ou paralelo, a vida útil é um problema na extrusão de materiais desafiadores. Com PVC rígido, as extrusoras geralmente exigem a substituição do parafuso em um a quatro anos devido a cargas abrasivas ou corrosivas. “O PVC contém cargas como talco ou carbonato de cálcio que aceleram o desgaste dos parafusos. Portanto, alguns parafusos precisarão ser substituídos em um ano e meio. Outros com uma boa formulação executada com muito cuidado podem durar quatro anos”, diz Moin.

Na maioria dos casos, a evidência de desgaste do parafuso é clara, mesmo que sutil. O desgaste do parafuso pode afetar o processamento ou a qualidade do produto. Os sintomas incluem redução do rendimento, aumento do uso de aquecimento elétrico, necessidade de mais aditivos ou cheiro de material queimado durante a produção. O desgaste abrasivo também pode causar recuo na porta de alimentação principal, nos alimentadores laterais e na zona de pressurização da matriz, o que reduz ainda mais a produtividade.