PROCESSOS: INJEÇÃO X EXTRUSÃO DE POLÍMEROS

Um assunto comum e muitas vezes confuso para alunos de Engenharia Química. E você, sabe qual é a diferença entre injeção e extrusão de polimeros?

Para que se possa entender a diferença entre esses processos, é importante conhecer as características e condições de operação que cada um apresenta. Começando com o processo de injeção, este consiste em um método versátil, pois abrange a produção de moldes simples e complexos sendo apropriado tanto para termorrígidos quanto para termoplásticos. Possui uma elevada produtividade e reprodutibilidade das peças, devido à utilização de um molde padrão. É um processo descontínuo e cíclico. Como produtos da injeção, tem-se os potes, as conexões, os brinquedos, os para-choques, os tanques de combustível e até mesmo as partes de um refrigerador.

Imagem 1 – Partes de uma injetora

De maneira bem simplificada, a Imagem 1 acima apresenta os principais componentes de uma injetora. A partir desta imagem, podem-se destacar três unidades básicas de processamento que são a injeção, a moldagem e o fechamento. Na unidade de injeção o plástico é fundido através do aquecimento realizado pelas resistências e transferido para o molde. A unidade de fechamento ou “clamping”, em inglês, é responsável por manter a o molde
fechado durante a injeção e está representada na figura como o componente “placa móvel”. Já a moldagem, como o próprio nome sugere, é onde a peça toma forma. Cada ciclo envolve o fechamento, a injeção, o recalque, o resfriamento da peça já moldada, a abertura e a extração. Todo esse ciclo, desde a entrada da matéria-prima até a concepção do produto final, pode durar em torno de 20 segundos, dependendo do processo.

Os moldes são confeccionados normalmente de aço e podem ter uma ou mais cavidades. Estes são resfriados normalmente por água a uma temperatura mais baixa. As injetoras podem ser horizontais como na Imagem 1 ou verticais como o modelo ao lado fabricado por uma empresa alemã, Dr. BOY, com capacidade de fechamento de até 25 toneladas. Alguns parâmetros importantes para este equipamento são: a capacidade de injeção e a força de fechamento. A capacidade de injeção determinada pelo fabricante é dimensionada em gramas de poliestireno. Já força de fechamento como citado no modelo ao lado é medida em toneladas.

Imagem 2 – Injetora vertical

Vídeo 1 –  Ciclo de funcionamento de uma injetora

 Vídeo 2 – Noção geral do processo de injeção

Diferentemente do processo de injeção, a extrusão é um processo contínuo utilizado para dar  forma final aos produtos. Este pode ser utilizado para outros materiais, permite a incorporação de aditivos e consiste em uma etapa intermediária de moldagem, onde o produto sai “semi-acabado”. Dentre os produtos finais deste processo podem ser citados tubos, mangueiras, revestimentos de fios e cabos, extrusão de chapas para termoformagem entre outros.

Imagem1

Imagem 3 – Esquema ilustrativo e simplificado das partes de uma extrusora

Neste processo, o polímero (mais os aditivos e cargas) é alimentado pelo funil e conduzido pela rosca ou parafuso, que o impulsiona por todo o corpo do equipamento. Esta é a parte mais importante do processo e diversas variáveis como temperatura de processamento, tipo de rosca e a velocidade do processamento devem ser consideradas. Tais variáveis dependem, obviamente, das características do material a ser processado. Os parafusos, por exemplo, podem possuir diferentes perfis como o de mono ou dupla rosca e são caracterizados pela razão L/D (comprimento/diâmetro). A rosca pode ainda ser dividida em três partes, correspondentes as etapas do processamento. São elas a alimentação, a compressão e a dosagem. O diâmetro da rosca vai aumentando ao longo dessas etapas, o que significa dizer que o raio da rosca aumenta ao longo do tambor do equipamento, o que também proporciona a geração de calor por cisalhamento, demonstrada no vídeo abaixo como “shear heat”. O polímero fundido, antes de sair da extrusora, passa por um filtro, que tem o poder de remover corpos estranhos, sujeiras e/ou materiais ainda não fundidos, o que, consequentemente, minimiza as falhas de produção. Este merece atenção e deve ser trocado sempre que houver um aumento na contra-pressão. O Vídeo 3 ilustra de maneira esquemática o processo descrito acima.

 Vídeo 3 – Esquema básico de funcionamento de um extrusora.

O processo de extrusão apresenta-se vantajoso, como já comentado, por sua continuidade e alta produtividade, sua alta eficiência na fusão do plástico por receber calor não somente da parte externa do equipamento, como na injeção, mas também pela ficção da rosca (calor por cisalhamento) e além disso, as matérias-primas podem ser utilizadas em diferentes formas (pellets, cargas na forma de pó) podendo ser até mesmo recicladas. Em contra partida, quando a peça final possui perfis muito complexos, a extrusão não é o processo mais indicado, pois ela possui limitações nas matrizes (definição da sua forma sólida/moldagem).

A empresa Vitopel apresenta o processo de produção do BOPP – Polipropileno Biorentado, no qual o filme de polipropileno é proveniente da extrusão da matéria-prima. Acesse o link abaixo e veja o processo explicado por etapas.O esquema nos trás uma visão geral da utilização de processos como este em uma indústria.

http://www.vitopel.com/index.php?option=com_content&view=article&id=89&Itemid=201&lang=pt-br

            Com uma noção geral sobre o funcionamento básico de tais processos, é possível entender a diferença entre eles e também a importância de se conhecer as variáveis com que se irá trabalhar, bem como compreender a influência que a alteração de tais terá no seu processo e, acima de tudo, saber aplicá-las, escolher o melhor aditivo, o melhor lubrificante e etc. Fica claro que há, para nós, engenheiros químicos em formação, muito para se estudar e aprender, até mesmo por trás de processos aparentemente simples e corriqueiros.

Referências Bibliográficas

UFRGS. Características de uma extrusora. Disponível em:<http://www.ufrgs.br/lapol/processamento/l_42.html>. Acesso em: 19/04/16

SIQUEIRA, Maria Inês Neves. Injeção e Extrusão. Disciplina de Ciência e Tecnologia de Materiais. Departamento de Engenharia Química – UNIVILLE. Acesso restrito. Acesso em: 17/04/2016

Vitopel. Processo de Produção. Disponível em:<http://www.vitopel.com/index.php?option=com_content&view=article&id=89&Itemid=201&lang=pt-br>. Acesso em: 19/04/16

Web Artigos. Disponível em:<http://www.webartigos.com/artigos/como-funcionam-as-injetoras-de-plasticos/45958/>. Acesso em: 18/04/2016

IMAGEM 1- http://4.bp.blogspot.com/-o3WpGs1Hfd0/UAbJ46WPr8I/AAAAAAAAACk/0CkSUDVHYlo/s1600/Sem+t%C3%ADtulo5.jpg

IMAGEM 2 – Injetora Vertical. Disponível em:< . https://l2.cdnwm.com/in/sunnyvale-nova-injetora-da-dr-boy-tem-tecnologia-similar-a-de-tablets-para-controle-das-operacoes-nova-injetora-da-dr-boy-25-e-vv-tem-tecnologia-similar-a-de-tablets-para-controle-das-operacoes-960734-FGR.jpg?imgmax=800>. Acesso em: 19/04/2016

IMAGEM 3 – Esquema ilustrativo e simplificado das partes de uma extrusora. SIQUEIRA, Maria Inês Neves. Injeção e Extrusão. Disciplina de Ciência e Tecnologia de Materiais. Departamento de Engenharia Química – UNIVILLE. Acesso restrito. Acesso em: 17/04/2016

Vídeo 1 – Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=cANvFsvY0Aw>. Acesso em: 19/04/2016

Vídeo 2 – Disponível em: <https://www.youtube.com/watch?v=eUthHS3MTdA>. Acesso em: 19/04/2016

Vídeo 3 – Disponível em: <http://www.youtube.com/watch?v=WaB-dsB1Kfk>. Acesso em: 19/04/2016

Autora: Thaís Silva Teodoro (UNIVILLE)

 

Errata: Normalmente tanques de combustível  são fabricados pelo processo de sopro. “Parafuso” é tradução errônea para se designar a rosca, ou mais tecnicamente falando, o fuso de máquinas extrusoras.  A BetaEQ agradece a participação de Priscila Paula Franciso.