Tixotrópicos: viscosidade decresce quando submetida ao cisalhamento constante, se o fenômeno for reversível. Interrompendo o cisalhamento tem-se o aumento da viscosidade, até atingir um limite mínimo. Reopéxicos



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Reologia: objetivo predizer a força necessária para causar uma dada deformação ou escoamento em um corpo, ou então, predizer a deformação ou escoamento resultante da aplicação de um dado sistema de forças em um corpo. Dois aspectos principais: desenvolvimento de relações quantitativas entre deformação e força aplicada para um material de interesse, por meio de trabalhos experimentais. Outro aspecto é o desenvolvimento de relações que descrevam como o comportamento reológico é influenciado pela estrutura e composição do material e pela temperatura e pressão. Tixotrópicos: viscosidade decresce quando submetida ao cisalhamento constante, se o fenômeno for reversível. Interrompendo o cisalhamento tem-se o aumento da viscosidade, até atingir um limite mínimo. Reopéxicos: inverso do tixotrópicos, viscosidade aumenta. Todo tixotrópico é um fluido pseudoplástico e todo reopéxico é um dilatante, mas o contrario não vale. Fluidos de Bingham: substancias plásticas, pois ocorre deformação apenas a partir de uma determinada tensão de cisalhamento critico. Viscoelásticos: não-newtonianos, com propriedades deformacionais tanto elásticas quanto viscosas. Sob tensãoescoa (viscoso) e sofre deformação elástica. “efeito de Weisemberg” subir paredes de um cilindro interno quando este gira em um recipiente. Outros efeitos: Inchamento do extrudado (orientação das moléculas quando extrudado, depois recupera e incha), fratura do fundido e pele de cação. Elasticidade da borracha: moléculas ligadas tridimensionalmente por ligações covalentes. Essas moléculas têm grande flexibilidade e se encontram no “estado liquido” antes de serem feitas essas ligações cruzadas. Quando estiradas voltam à conformação inicial por não romper as ligações. Fatores que afetam o fluxo viscoso de polímeros: efeito de temperatura e pressão; efeito da história de cisalhamento; calor gerado por cisalhamento (atrito); efeito da estrutura molecular; efeito da pressão na cabeça do capilar; inchamento do extrudado e fratura do fundido.

Termoformagem: aquecimento de laminados de termoplásticos até sua temperatura de amolecimento, para depois de laminado quente e flexível ser forçado contra os contornos de um molde por meio mecânico ou pneumático. Quatro processos: MecânicoMoldes combinados e escorregamento; PneumáticoAr comprimido e vácuo. Moldes combinados: laminado aquecido até o amolecimento e prensado entre um par de moldes. Encarecido por utilizar dois moldes reforçados. Escorregamento: laminado aquecido é conformado mecanicamente ao redor de um molde macho por meio de uma prensa hidráulica de efeito duplo. A chapa é fixada apenas levemente pelas bordas, podendo escorregar sob as garras que são movimentadas por sobre a placa, assumindo a forma do molde. Evita o afinamento excessivo na conformação. Ar comprimido: material aquecido é comprimido contra uma cavidade fêmea por meio de ar comprimido a pressões de até 1 Mpa. A Vácuo: pressão atmosférica força a chapa já amolecida ao encontro do molde.  Pode ser em molde fêmea, macho, por retorno plástico, por revestimento, com embolo ou com colchão de ar. Materiais utilizados: PS, PE, PP, ABS, PC, PPO, PMMA; Propriedades importantes dos materiais: memória, resistência a alongamento e ruptura a quente, temperatura de conformação. Aquecimento deve ser rápido com mínimo gradiente entre borda e centro da chapa. Resfriamento: efeito direto na espessura, maior parte deste ocorre direto na superfície do molde.

Calandragem: É basicamente um processo onde uma material amolecido é puxado através de uma região estreita entre dois ou mais rolos corotacionais de tal forma a produzir um filme ou lamina. As calandras tbm servem para dar acabamento superficial como brilho e rugosidade. Variáveis importantes: espessura da chapa, diâmetro e velocidade dos rolos. Geralmente as calandras são compostas por 4 rolos (L, Linvertido, Z,Z inclinado). A alimentação é feita na primeira abertura (entre os dois primeiros rolos) e controla a vazão, a segunda e terceira abertura controla a espessura do material. O material é retirado por outro rolo com velocidade maior. Vantagens: Elevada taxa de produção, taxa de cisa baixa, processo eficiente para polímeros que se degradam facilmente(PVC); processo especial para polímeros susceptíveis a degradação térmica (pode processar grandes quantidades de fundidos com baixo consumo de energia). Como possui estabilização demorada só é viável para grandes produções.
Extrusão: operação mais importante de processamento de polímeros. De uma maneira geral, todo polímero é submetido a um processo de extrusão em alguma etapa de sua conversão em produto acabado. É um processo continuo no estado estacionário e, não descontínuo como moldagem por injeção; para o modo de operação mais comum, não existem superfícies livres dentro da extrusora, de tal forma que as condições de contorno podem ser prescritas nas superfícies conhecidas; o comportamento viscoelástico não tem um papel muito importante e modelos de fluido viscosos têm sido adequados para analise do processo. Funções de uma extrusora: equipamento que através da ação de uma rosca ou parafuso, converte polímero sólido em fundido e gera pressões para forçá-lo através de uma matriz de forma definida. Entre as diversas tarefas podemos citar: obtenção de perfis contínuos como fios, cabos, barras, tubos, canos, filmes, filamentos, chapas, preparação de blendas poliméricas, devolatilização ou remoção de componentes voláteis do material que alimenta a extrusora. Secções da rosca da extrusora: a rosca apresenta um filete helicoidal simples com um ângulo de hélice constate. O barril é cilíndrico e o diâmetro externo da rosca é constante, diferente do interno, que faz com que haja variação na profundidade no canal da rosca ao longo da extrusora. Na alimentação, onde o polímero sólido entra no canhão, o canal da rosca é relativamente profundo. Na região de saída é bem mais raso. Existem três regiões geometricamente diferentes com as tarefas básicas que uma extrusora pode executar: compactar um material em grânulos ou em pó alimentado em uma forma sólida densa; converter o material sólido em material fundido; transportar o polímero fundido e forçá-lo através de uma matriz que lhe dará a forma desejada. Fluxo de arraste: ocorre quando o fundido adere à superfície sólida, um em movimento em relação ao outro. O perfil de velocidade do fluxo pode ser expresso em termos da velocidade ao longo do canal (Vz) e da velocidade transversal (Vx). Fluxo de pressão: ou fluxo contrário devido a gradientes de pressão que resultam do aumento de pressão no final do barril devido à resistência ao fluxo oferecido pela matriz. Conhecimento de Vx: fluxo transversal consome potência e deve ser conhecido para dimensionamento do motor; potência consumida é dissipada como calor, podendo elevar a temperatura do fundido se não removida; o fluxo transversal é o mecanismo principal para mistura e homogeneização do fundido em uma extrusora de rosca única; Diagrama de operação para um fluido newtoniano: para uma dada combinação de geometria de rosca, geometria de matriz e, velocidade da rosca, a combinação extrusora/matriz irá operar a apenas uma combinação pressão (Po) e vazão (Q). Esta é independente da viscosidade. Mistura: qualquer mistura ou mesmo componente único precisa ser homogeneizado nos processos a que é submetido. Distributiva: homogeneização da composição, de forma que um elemento de volume escolhido na mistura tenha uma composição o mais próximo da composição media. Dispersiva: reduzir o tamanho da partícula do componente disperso. Na mistura de partículas solidas em um liquido, a eficiência aumenta com o aumento da viscosidade do fundido. // || \\ o tamanho da fase dispersa depende do cisalhamento na matriz e da razão de viscosidades dos componentes da mistura, quanto maior a “semelhança”, menor o tamanho da fase dispersa. Devolatilização: normalmente é necessária durante a extrusão (extrusoras são equipadas com zonas de descompressão). Pode ser utilizada para remover solvente ou monômero residual após uma reação de polimerização ou para alterar o equilíbrio de reações reversíveis de condensação durante a extrusão pela retirada de subprodutos voláteis da reação. Dupla-rosca: desenvolvida para eliminar duas principais desvantagens da rosca única: os processos de transporte de sólidos e fusão estão acoplados com a zona de transporte de fundido e bombeamento. A relação entre pressão e vazão depende, portanto, do comportamento no final da alimentação da extrusora. A segunda desvantagem é que o processo de mistura em uma extrusora de rosca única não é satisfatório.

Extrusão de filmes tubulares: Extrusora funde o polímero – força-o através de uma matriz anular – polímero extrudado na forma de tubos é direcionado para cima através de rolos- ocorre um estiramento – polímero é resfriado por uma anel de refrigeração- é introduzida uma qtde de ar no tubo entre matriz e o rolo de puxamento – o tubo infla formando uma bolha – ocorre solidificação do polímero na linha de congelamento- o tubo continua a se mover p/ cima e frio o suficiente entra em contato com os rolos puxadores formando um filme plano.

Injeção: é um dos processos mais comuns na indústria de plásticos e, devido a sua versatilidade e a fração de polímeros que são transformados por esse processo, é também um dos mais importantes. Amplamente utilizada para termoplásticos além de termofixos e elastômeros. Objetivo é produzir um artigo livre de vazios e chupagem, sem empenamento e com resistência e rigidez adequada para sua aplicação. Processo: dois processos distintos: geração do fundido, mistura e pressurização e fluxo, o qual é realizado na unidade de injeção da máquina; conformação do produto, o qual ocorre na cavidade do molde. Etapas básicas: Polímero é fundido; material fundido é injetado na cavidade do molde sob pressão elevada; molde é resfriado; aberto para retirada do artigo; molde se fecha para repetição do ciclo. Tipos: Pistão( simples, taxa de aquecimento limitada) e Parafuso recíproco(uso +comum, a função do parfuso é fundir, misturar e homogeneizar o material e injetar na cavidade do molde). Fatores de controle: primários aquecimento, pressão, velocidade de injeção e tempo de ciclo. Secundários distribuição de temperatura e pressão, projeto do molde, etc. // devido as complexidades envolvidas, apesar dos esforços intensivos para analisar o processo de preenchimento de moldes, o projeto de moldes conta na pratica com bastante empirismo.

Sopro: utilizada principalmente para produção de artigos como ocos como garrafas, embalagens e brinquedos. O processo envolve a formação de um parison ou tubo fundido; este é posicionado entre duas metades do molde e é soprado ar dentro dele, tomando sua forma. Etapas: fusão do material; conformação do parison; fechamento do parison nas extremidades; expansão do parison dentro do molde; resfriamento da parte moldada; retirada do artigo. Via extrusão: parison é formado sem suporte e temos duas subdivisões, ou seja, continuo e intermitente. O primeiro é empregado para peças menores que 5 litros, enquanto o segundo propicia melhor controle de espessura e é utilizado para peças maiores. Via injeção: utiliza parison suportado em um núcleo metálico. O processo de injeção produz uma pré-forma que é então transferida para o molde de sopro. Vantagens não são necessárias operações adicionais; controle dimensional do gargalo e da espessura da parede é melhor; não existem marcas a serem cortadas ou aparadas. Desvantagens produção limitada a peças pequenas e médias; custo do molde de injeção. Propriedades da resina: deve ser estável ao calor (minimiza a degradação do polímero durante o processamento) e possuir boa resistência ao fundido (evita que o parison se estire e afine.

Rotomoldagem: O processo de rotomoldagem ou moldagem rotacional consiste na rotação de um molde dentro de um câmara aquecida para formar as peças ou produtos. Processo adequado para formação de peças grandes, sem junções, livres de tensões residuais e ocas. Usa moldes baratos e simples. E o plástico nunca é totalmente fundido. Etapas: Carregamento (pesagem do material e o carregamento é feito manual no molde), aquecimento (em fornos com ciclo longos), resfriamento (não para a rotação, o molde é que é levado para estações de resfriamento), descarregamento (as vezes necessita de acabamentos). Os materiais utilizados para moldes(alumínio fundido, aço e cobre). Os materiais utilizados neste processo (termoplásticos como polietileno, nylon, PVC e policarbonato).

Vantagens: baixa pressão, moldes de baixo custo, cantos mais espessos, peças de grande dimensões possíveis, equipamentos de baixo custo, peças livres de tensão, facilidade de troca de cor, resina e moldes. Desvantagens: Formas simples apenas, controle de tolerância dimensional ruim, paredes mais espessas em geral, ciclos longos, ppde mecânicas inferiores. Para escolher resina: facilidade de moagem, tamanho de partículas com distribuição estreita, facilidade de fusão e escoamento.



Extrusão Reativa

Possui elevado interesse comercial.

Número de patentes elevado.

Publicações técnicas aumentando.

Ainda muito sigilo.

Extrusora pode fundir, bombear, homogeneizar, misturar, compostar, devolatilizar.

Reações química em polímeros.

Usualmente em sistemas diluídos – problemas de alta viscosidade.



Algumas vantagens de reações de extrusora VS. Solvente:

Economia de energia para recuperação do solvente utilizado no processo.

Não é utilizando solvente diluente, não haverá emissão destes poluentes para a atmosfera.

Economia de espaço na planta devido a equipamento não mais necessário

Solvente utilizado em torno de 5-20 vezes o peso do polímero.

Versatilidade da extrusora como reator.



Aplicações da extrusão reativa.

Exemplos:

Controle da reologia: Degradação controlada do polipropileno via radicais livres, para produzir material de estreita MWD.

Graftizacao de anidrido maleico via radicais livres.

Halogenação (cloro, bromo) de poliolefinas a baixas temperaturas.



Princípio:

Para cada reação ou sistema, é desejável desenvolver ou adaptar um reator com geometria e características apropriadas.

Contraste com reações em solução.

Extrusora como reator – vantagens e limitações

Longitudinal (quase plug-flow).

Capabilidade múltipla de funções.

Uso de fluxo de arraste para misturar e transportar polímero de alta viscosidade.

Possível utilizar amplo intervalo de pressões e temperaturas.

Exemplos:

Controle da reologia do polipropileno.

Graftizacao de anidrido maleico em poliolefinas via radicais livres.

Problemas encontrados:

Mistura incompleta – condições de reação indefinidas

Uso excessivo de peróxido – custo, cor, formação de gel.

Exposição do operador

Limitação do nível de graftizacao

Aumento controlado de temperatura

Aumento do comprimento do reator/extrusora



Modificação Química de Polímeros

Novos copolímeros

Copolímeros funcionalizados

Polímeros com reticulação controlada

Blendas poliméricas compatibilizadas

Estruturas reforçadas



Alguns aspectos de extrusoras reatores

Requisitos de tempo de residência: alguns segundos a 20 min

Requisitos de energia:

Polimerização por adição: grande liberação de energia com a quebra de ligações; Importante a remoção eficiente de calor e controle de temperatura – critico.

Polimerização por abertura de anel: melhor controle da reação – calor liberado e consumido similares.

Polimerização por condensação: candidatos para extrusão reativa com calor de reação baixos.



Estruturas Co-extrudadas

Extrusão de dois ou mais termoplásticos simultaneamente para produzir filmes laminados de características diferenciadas. A diversidade de aplicações de embalagens flexíveis requer laminados com propriedades que atendam às exigências dos produtos acondicionados em termos de estabilidade.

 melhores propriedades  altos preços

Estruturas podem ser:

Fina camada: material mais caro e de melhor desempenho.

Restante  Material mais barato.

 combinação de propriedades que um único material não apresenta.

Aplicação

Alimentos



Outras: decorativas, outdoor, decoracao para casas.




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