Os defeitos que podem ocorrer durante a extrusão são (REED, 1995; SHEN, 2003):
Migração da fase: onde a fase líquida abandona a fase sólida levando a um congestionamento da boquilha, pois a mistura deixa de ter um comportamento pseudoplástico. Isso acontece devido à deficiência na formulação da mistura em ter um comportamento reológico pseudoplástico, nas tensões a que é submetida;
Defeitos de superfície no produto extrudado: isso acontece devido ao atrito que ocorre na interface entre a mistura e a boquilha;
Podem ocorrer defeitos por fluxo laminar entre dois setores do extrudado: isso acontece devido ao dimensionamento inadequado da boquilha que promove gradiente no fluxo.
2.4 ADITIVOS
Os aditivos com potencial de uso no processo de extrusão são aqueles que podem reter a água dentro da mistura quando a mesma está sendo submetida a tensões tangenciais e normais no processo. Outro tipo de aditivo útil no processo é aquele capaz de reduzir as tensões entre a parede da boquilha e a mistura, pois tensões elevadas geram imperfeições na superfície do produto elaborado. É extremamente importante a utilização de dispersante para reduzir a quantidade de água utilizada no processo, não unicamente para evitar a migração de fase, mas também para garantir a hidratação dos componentes anidros do cimento e evitar a aglomeração do cimento atuando como mecanismo eletro estérico. Para a retenção de água, apresentam-se úteis os retentores de água como o Hidroxipropilmetilcelulose, Carboximetilcelulose e Poliacrilamida entre outros. Esses aditivos não apenas retêm água na mistura, como também promovem o comportamento pseudoplástico da fase contínua. Para a redução do atrito entre a parede da boquilha e a mistura, são úteis os lubrificantes como o polipropileno glicol e o polietileno glicol, ambos solúveis em água, entre outros (ONADA, 1979; PELED, 2000; QIAN, 2003; SHEN, 2003).
Portanto, mostram-se úteis pelas considerações anteriores os aditivos dispersantes, retentores de água também conhecidos como modificadores reológicos e lubrificantes.
2.4.1 Modificador reológico
Os modificadores reológicos são aditivos que consistem de polímeros sintéticos e orgânicos solúveis em água como os éteres celulósicos, poliacrilamidas e gomas (RACMACHANDRA, 1995).
As formas de ação dos éteres celulósicos podem ser classificadas em três categorias: i) adsorção: as moléculas poliméricas de cadeia longa aderem na periferia das moléculas de água, adsorvendo e fixando parte da água do sistema e aumentando a viscosidade da mistura; ii) associação: podem surgir forças de
atração entre as moléculas adjacentes, dificultando ainda mais, a movimentação da água, causando a formação de um gel e aumento da viscosidade; iii) entrelaçamento: em altas concentrações e sob baixas tensões de cisalhamento, as cadeias poliméricas podem se entrelaçar causando um aumento da viscosidade aparente (KHAYAT, 1998).
2.4.2 Dispersante
Os dispersantes de alto desempenho são conhecidos na área de cimento como superplastificantes. Muitos dos superplastificantes são polímeros lineares contendo grupos de ácidos sulfonados ligados a estrutura polimérica. Os sulfonados melamina-formaldeidos condensados e nafhtaleno formaldeidos-condensados são os mais comuns (MINDESS; YOUNG, 1981).
A propriedade mais importante de um superplastificante é a habilidade de dispersar partículas de cimento. Baseado em teorias de forças atômicas, estudos de adsorção e evidências de potencial zeta, o mecanismo de dispersão consiste em uma combinação de repulsão eletrostática e estabilização estérica (DAIMOND; ROY, 1978; UCHIKAWA, 1997). Devido a sua capacidade dispersiva, os dispersantes reduzem drasticamente a tensão de escoamento e a viscosidade da pasta de cimento. Para a dosagem significativa de superplastificante a tensão de escoamento da pasta de cimento é reduzido próximo a zero e o comportamento do fluido se aproxima ao newtoniano (ASAGA; ROY, 1980; BANFILL, 1981).
Além de contribuir para a fluidez da pasta de cimento, os superplastificantes retardam a hidratação dessa pasta (MINDESS; YOUNG, 1981). Inúmeros mecanismos foram propostos para explicar como os aditivos orgânicos afetam a hidratação, porém ainda existem debates relacionados a esse fenômeno. É geralmente aceito que os superplastificantes são adsorvidos pelos componentes de C3A das partículas de cimento (ASAGA; ROY 1980). A adsorção e o possível desenvolvimento de estruturas complexas que atuam como barreiras da hidratação sendo finalmente removidos da solução ao serem incorporados na estrutura dos produtos da hidratação (YOUNG, 1972).
2.4.3 Lubrificante
Aditivos que tenham a capacidade de reduzir significativamente a resistência ao deslizamento são considerados lubrificantes efetivos.
A lubrificação por fluido é promovida por um filme líquido como, por exemplo, água ou óleo, que devem migrar rapidamente para a interface massa-boquilha durante a atividade das tensões tangenciais e normais, lubrificando a superfície pela redução do cisalhamento (REED,1988).
A utilização de lubrificante é de vital importância quando tem-se em questão a utilização de boquilhas de complexa configuração, uma vez que o principal efeito lubrificante ocorre na interface material extrudado e o corpo da boquilha (DAS; MADHUSOODANA; OKADA, 2002).
2.5 MISTURAS EXTRUDÁVEIS
A mistura para extrusão deve ter um comportamento reológico pseudoplástico com tensão de escoamento, esse comportamento pode ser atingido a partir das seguintes considerações:
Trabalhar com o empacotamento do material particulado e com a reologia da fase líquida: O material particulado deve ser dimensionado utilizando coeficientes de empacotamento que levem a um comportamento pseudoplástico, sem perder de vista a consideração do efeito parede (OLIVEIRA et al., 2000). Isso pode ser atingido com a utilização de modelos de empacotamento como, por exemplo, o de Andreasen ou Alfred. Para atingir o melhor desempenho mecânico possível é necessária uma configuração de partículas que cumpra o requerimento de pseudoplasticidade com a menor porosidade possível;
A fase líquida: Deve estar ajustada de tal forma que forneça água suficiente para a hidratação do cimento, assim como permitir o molhamento do restante do material particulado;
Aditivo dispersante: Calculado com o teor necessário para promover a diminuição de água necessária para hidratar as partículas de cimento;
Aditivo retentor de água: Com o teor suficiente para reter a água na mistura sem permitir o fenômeno de migração de fase.