PMP Aula 03 e 04 - Extrusão 2014

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(1)V - EXTRUSÃO Extrusão é a operação mais importante de processamento de polímeros. Esta operação é mais facilmente tratada por análise matemática em comparação com outras operações de processamento por uma série de razões, tais como: 1 ‐ É um processo contínuo no estado estacionário e, não descontínuo como moldagem por injeção. 2 ‐ 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. 3 ‐ Modelos de fluido viscosos têm sido adequados para a análise do processo..

(2) O significado tecnológico da extrusão e a possibilidade de análise matemática do mesmo, motivaram uma grande quantidade de pesquisa e o correspondente avanço no entendimento do processo.. V.1.1 - Funções de uma extrusora Uma extrusora é um equipamento que através da ação de uma rosca ou parafuso, converte um polímero sólido em fundido e gera pressões para forçá‐lo através de uma matriz de forma definida..

(3) Figura V.1 ‐ Diagrama esquemático de uma extrusora de rosca simples..

(4) Na grande maioria das aplicações o polímero sólido é alimentado a extrusora que o compacta e funde (ou amolece), gera pressão e controla o fluxo do polímero fundido através da matriz na vazão e temperatura desejada. Entre as diversas tarefas que podem ser executadas com o uso de uma extrusora podemos citar:. ‐ obtenção de perfis contínuos como fios, cabos, barras, tubos, canos, filmes, filamentos, chapas ‐. preparação de blendas poliméricas. ‐ desvolatilização ou remoção de componentes voláteis do material que alimenta a extrusora..

(5) O processo de extrusão é utilizado também como meio de plastificação do polímero em processos descontínuos tais como moldagem por injeção e moldagem a sopro. V.1.2 - Tipos de Extrusoras Uma classificação de extrusoras é mostrada na Tabela V.1 a seguir. As extrusora de rosca única são as de uso mais comum. Tabela V.1 ‐ Tipos de Extrusoras.

(6) Relação L/D: ‐ Varia de valores pequeno para extrusoras utilizadas apenas como bomba (alimentação já no estado fundido). ‐ Apresenta valores típicos entre 20 e 30 para extrusoras para plastificação e pode atingir valores mais elevados em extrusoras para desvolatilização. ‐ A especificação do perfil de rosca para extrusoras é uma ciência interessante e bastante complexa. ‐ Cada rosca pode ser otimizada para cada polímero sendo extrudado e de acordo com o objetivo específico tais como aumento da taxa de fusão ou de mistura ou a adição de fibras ao polímero fundido.

(7) V.1.3 - Secções da Rosca da Extrusora A Figura V.1 mostra um diagrama esquemático de uma extrusora de rosca simples convencional.. Figura V.1 ‐ Diagrama esquemático de uma extrusora de rosca simples..

(8) A ROSCA APRESENTA ‐ Filete helicoidal simples com um angulo de hélice constante. ‐ Barril é cilíndrico. ‐ Diâmetro externo da rosca é constante. ‐ Diâmetro interno da rosca varia, e portanto varia a profundidade do canal da rosca, ao longo da extrusora.. Figura V.1 ‐ Diagrama esquemático de uma extrusora de rosca simples..

(9) ‐ Na alimentação, onde o polímero sólido entra no canhão, o canal da rosca é relativamente profundo. ‐ Na região da saída, onde está a matriz, o canal é bem mais raso. ‐ Conectando estas duas regiões existe uma região de transição com profundidade de canal variável.. Figura V.1 ‐ Diagrama esquemático de uma extrusora de rosca simples.

(10) ‐ Existe basicamente três regiões (zonas) geometricamente diferentes que correspondem com as três tarefas básicas que uma extrusora devem executar:. 1 ‐ Compactar um material em granulos ou em pó alimentado em uma forma sólida densa; 2 ‐ Converter o material sólido em material fundido (ou amolecido); 3 ‐ Transportar o polímero fundido e forçá‐lo através de uma matriz que lhe dará a forma desejada..

(11) Figura V.1 ‐ Diagrama esquemático de uma extrusora de rosca simples..

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(13) Extrusão – Considerações Adicionais Funil de alimentação ‐ Flutuações de composição ‐ Alimentação deficiente (starving) Regiões da Rosca ‐ Região de Alimentação: ‐ Transporte de material sólido; ‐ Alta profundidade de canal; ‐ Pressurização e Aquecimento;.

(14) ‐ Aderência ‐ Rosca ‐ Polimento ‐ Barril ‐ Rugosidade ‐ Resfriamento ‐ Ranhuras ‐ Coexistência de material sólido e fundido ‐ Região de compressão: ‐ Redução a profundidade do canal; ‐ Modelo do processo de fusão Tadmor; ‐ Fusão completa.

(15) ‐ Região de Dosagem: ‐ Transporte do material fundido; ‐ Mistura; ‐ Análise de fluxo;.

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(25) V.2 - Análise da Operação de uma Extrusora de Rosca Única Correlaciona as condições de operação tais como fluxo, pressão e temperatura, com as propriedades do polímero e com os parâmetros da extrusora. Tal análise pode ser utilizada para. projetar roscas, otimizar. condições de operação ou para selecionar ou modificar as características da resina. V.2.1 - Análise aproximada do transporte do fundido (newtoniano) As aproximações principais do modelo simplificado são:.

(26) ‐ O polímero fundido é um fluido Newtoniano cuja viscosidade é independente da temperatura. ‐ A profundidade do canal entre a rosca e o barril pelo qual o fundido escoa é pequena comparado com a largura do canal e com o diâmetro da rosca mas, é grande comparado com a abertura entre a rosca e o barril. A Figura V.2a mostra um diagrama de uma região da rosca simples. Através de aproximações a complexidade geométrica da rosca pode ser substituida pela simplificação da Figura V.2b. ‐ As superfícies do canal do parafuso e do barril são planos paralelos. ‐ O movimento entre o parafuso e a carcaça fica equivalente ao movimento permanente de um plano a um angulo  relativo ao eixo helicoidal..

(27) ‐ Por simplificação de análise matemática, é convencional considerar o barril (carcaça) se movendo em relação a um parafuso estacionário. ‐ A velocidade linear Vb do barril é inclinada a um angulo  em relação a direção z ao longo do canal. ‐ A direção transversal é a direção x e a direção radial é a direção y. ‐ O fluxo é gerado nas direções z (Vz) e x (Vx), ao longo do canal e transversal a ele, respectivamente..

(28) Figura V.2 ‐ Ilustração da rosca (a) e aproximações geométricas (b)..

(29) A velocidade Vb é dada pela equação abaixo em termos de geometria da extrusora e das condições de operação.. Vb =  N Db. (V.1). onde N é a velocidade angular do parafuso (frequência de rotação). Por simetria:. Vbz = Vb cos  e Vbx = Vb sen  FORÇAS MOTRIZES ATUANDO NO FLUXO DO FUNDIDO:. ‐ Fluxo de Arraste ‐ Fluxo de Pressão. (V.2).

(30) Fluxo de Arraste: ‐ Ocorre devido ao movimento relativo entre as superfícies da rosca e barril. O fundido adere a superfície sólida. ‐ O perfil de velocidades do fluxo de arraste pode ser expresso em termos do componente de velocidade Vz, ao longo do canal, e do componente de velocidade transversal Vx. ‐ Ambos os componentes Vz e Vx são funções da distancia y da superfície do canal. Fluxo de Pressão: ‐ Fluxo contrário devido a gradientes de pressão que resultam do aumento de pressão no final do barril devido a resistência ao fluxo oferecido pela matriz. ‐ Um gradiente de pressão pode resultar também devido ao material fundido ser forçado em uma região sob pressão..

(31) ‐ O Fluxo de Pressão entre as superfícies paralelas é também paralelo a esse planos. ‐ Podemos assumir que a componente de velocidade Vy, perpendicular aos planos de contorno, é zero em todo a região a menos das vizinhanças do filete do parafuso. Fluxo de Arraste: Com as suposições acima, o perfil de velocidades é dado por: (V.3) ‐ Vx é zero em y = 0 e em y = 2H/3. ‐ Na superfície do barril (y = H) Vx = Vbx, como exigido pela condição de contorno de não escorregamento na superfície. ‐ O perfil de velocidades completo é apresentado na Figura V.3..

(32) Figura V.3 ‐ Perfis de velocidade em um canal de rosca..

(33) Embora Vx não contribua para a vazão da extrusora, uma vez que é fluxo na direção transversal do canal, ele é um parâmetro importante pelas seguintes razões: ‐ O fluxo transversal consome potência e deve ser conhecido para dimensionamento do motor da extrusora e para calculo do torque exercido na rosca. ‐ A potência consumida é dissipada como calor, podendo elevar a temperatura do fundido se não removida pôr condução ou convecção de calor. O aumento de temperatura pode diminuir a viscosidade do fundido afetando o processo e pode levar a degradação do material. ‐ O fluxo transversal é o mecanismo principal para mistura e homogeneização do fundido em uma extrusora de rosca unica. ‐ Em um fundido que reduza sua viscosidade com cisalhamento, o cisalhamento associado com o fluxo transversal pode reduzir a viscosidade do fundido alterando o perfil de velocidades ao longo do canal e a vazão da extrusora..

(34)  = QP/ QD. Figura V.3 ‐ Perfis de velocidade em um canal de rosca..

(35) O perfil de velocidades ao longo do canal pode ser obtido pela soma dos dois componentes, fluxo de arraste e fluxo de pressão, e é dado por; Vz = Vbz y/H – ½ dP/dz y (H-y). (V.4). ‐ O primeiro termo na equação acima é o fluxo de arraste. ‐O segundo termo é o perfil de velocidades parabólico do fluxo de pressão para um fluido Newtoniano. Definindo as seguintes variáveis adimensionais,  = H2/6 Vbz dP/dz (V.5) podemos reescrever a equação V.4. V =  [1 – 3  (1- )]. (V.6).

(36)  é a razão entre o fluxo de pressão e o fluxo de arraste. A vazão da secção de transporte é calculada pela integração de Vz na largura W e na altura H do canal de fluxo. Q = Vbz W H/2 - W H3 / 12 dP/dz. (V.7). Substituindo parâmetros da equação acima por valores obtidos da geometria da rosca, tais como, (V.8). e. W = L cos  =  Db tan  cos  =  Db sen .

(37) O gradiente de pressão dP/dz é medido ao longo da direção z. Este valor está relacionado com o gradiente de pressão dP/dl medido na direção do comprimento axial, l: (V.9). Fazendo essas substituições na equação V.7 para vazão obtemos: (V.10). A potência E para um canal de comprimento L é dada pela equação:. (V.11). ‐ O primeiro termo da equação é devido ao fluxo de arraste ao longo do canal. ‐ O segundo termo se origina do fluxo transversal e o terceiro termo leva em consideração o fluxo de pressão ao longo do canal..

(38) A equação V.11 pode também ser usada para determinar a eficiência da extrusora como uma bomba. A eficiência é dada por: (V.12a). ou (V.12b). V.2.2 - Análise do transporte do fundido com o fluxo da matriz. ‐ Esta análise da zona de transporte do fundido em conjunto com uma matriz é bastante útil, apesar de todas as suposições feitas. ‐ As conclusões são aplicáveis qualitativamente a situações reais ‐ A análise fornece orientação para estimar os efeitos de situações mais realistas, tais como fluxo de materiais não‐Newtonianos e fluxos não‐isotérmicos.

(39) ‐ Ele fornece as bases para entendimento do princípio de operação da extrusora. A alimentação de material fundido no sistema é feito a uma dada pressão P0 no final da zona de alimentação. A vazão Q através da matriz no final da extrusora requer uma pressão Pe. A pressão varia linearmente ao longo da extrusora e podemos escrever a relação abaixo. (V.13). Substituindo a equação de dP/dl na equação de vazão na zona de transporte do fundido, Equação V.10, obtemos a vazão se as pressões P0 e Pe são conhecidas..

(40) Com a suposição de que o fundido é um fluido Newtoniano, Pe é diretamente proporcional ao fluxo Q e a viscosidade . Portanto, para a matriz, (V.14). onde, K é uma constante que caracteriza a resistência da matriz ao fluxo. Para situações onde P0 é igual a zero, podemos escrever a equação de vazão na zona de transporte do fundido (equação V.10) na forma a seguir. (V.15). onde. (V.16).

(41) ‐ As equações para vazão na zona de transporte e na matriz podem ser solucionadas algebricamente ou geometricamente como mostra a Figura V.4. ‐ Nesta figura está representado a curva característica da matriz como uma linha reta passando pela origem e inclinação K/. ‐ A curva característica da rosca é também uma linha reta com inclinação ‐C. ‐ O ponto onde as curvas se interceptam, ou seja, onde ambas as equações características têm solução, é o chamado "Ponto de Operação" da extrusora..

(42) Figura V.4 – Diagrama de operação para um fluido newtoniano em extrusão isotérmica..

(43) ‐ Para uma dada combinação de geometria de rosca, geometria de matriz e, velocidade da rosca, a combinação extrusora/matriz irá operar em apenas uma combinação de pressão e vazão. ‐ A vazão é independente da viscosidade do fundido. ‐ A única maneira da alterar a vazão neste modelo simplificado é mudando a velocidade da rosca (rotação).. Nesta análise que fizemos, duas condições devem ser satisfeitas para que a zona de transporte do fundido e a matriz sejam consideradas como um único sistema. ‐ A pressão no fundido no final da zona de transporte é a mesma pressão da entrada da matriz. ‐ A vazão através da extrusora é igual a vazão na matriz..

(44) O diagrama de operação é uma ferramenta muito útil na análise dos efeitos de variáveis de operação e da extrusora no desempenho da extrusora. A figura V.5 mostra as linhas de operação para duas zonas de transporte do fundido. A zona 1 tem canais mais profundos (maior H) correspondentemente maior fluxo de arraste que a zona 2.. e. A inclinação C varia com H3, e a linha característica da zona 1 é mais inclinada que a zona 2..

(45) Figura V.5 – Diagramas de operação para diferentes condições..

(46) Nesta mesma figura estão representadas o comportamento de duas matrizes. A matriz A oferece uma maior resistência ao fluxo do que a matriz B. V.2.3 - Efeitos de Aproximações/Simplificações V.2.3.1 - Fatores geométricos. ‐ A análise feita até agora assumiu uma geometria simplificada do canal da rosca considerado como uma tira larga e rasa, com secção transversal retangular. ‐ O estudo foi realizado considerando um fluido Newtoniano em fluxo isotérmico/ Fluido Não‐Isotermico (Análise)..

(47) ‐ Pouco estudos estenderam a análise para fluidos da lei das potencias. Os resultados são normalmente expressos como fatores de correção que são usados para ajustar os termos de fluxo de arraste e fluxo de pressão obtidos na análise simplificada. Se a condição de que o canal é largo, i.e. que H/W « 1, não for atendida, os dois termos da equação de vazão para a zona de transporte (Equação V.10) devem ser multiplicados pelos fatores de correção Fd e Fp, para corrigir o efeito de largura finita do canal. Os fatores Fd e Fp são fatores de forma atribuidos a pressão (Poiseuille) e ao arraste (Couette) e podem ser aproximados pela relação a seguir quando H/W < 0,6..

(48) (V.17). Outras correções podem ser aplicadas: ‐ O canal da rosca tem finais oblíquos e não quadrados ‐ Essa correção depende do angulo Q e da razão L/Db. ‐ Suposição de que o canal é raso, i.e. H/Db « 1. Isto fez com que pudéssemos considerar o canal como uma tira reta. Se esta aproximação não for valida, devemos considerar o fluxo em um canal curvo. V.2.3.2 - Fluxo de vazamento. Fluxo de vazamento é o que ocorre na folga entre o filete da rosca e o barril..

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(50) Assim como no caso de fluxo no canal principal da rosca, existe contribuições de fluxo de arraste e de pressão dessa região para o fluxo total. A análise é bastante complexa, uma vez que o fluxo de vazamento está acoplado com o fluxo principal. De acordo com as suposições e aproximações feitas, expressões de diferentes complexidades resultam da análise dessa correção. Todas as analises levam a que o fluxo de vazamento tem efeito desprezível na vazão total da extrusora. Entretanto, a potência adicional necessária para operar o equipamento devido ao fluxo de vazamento não pode ser desprezada. A contribuição do fluxo de vazamento para a potencia é dada pela equação a seguir..

(51) (V.18). onde, e = largura do filete Por comparação, a contribuição relativa para o fluxo de vazamento em comparação com a potência para o canal principal é aproximadamente: (V.19) V.2.3.3 - Viscosidade não Newtoniana. A suposição de viscosidade constante, a taxas de cisalhamento correspondentes àquelas encontradas em uma extrusora, não é válida mesmo para polímeros com pouca dependência para com a taxa de cisalhamento..

(52) Quanto mais larga a distribuição de peso molecular, maior a dependencia com a taxa de cisalhamento. O intervalo de taxas de cisalhamento que um material fundido sofre em uma extrusora pode ser estimado em primeira aproximação pela equação abaixo. (V.20) onde, S é a velocidade da rosca em rpm; H é a profundidade do canal; R é o raio do barril e w é a velocidade angular em rad/s.. Processo de extrusão tipico: com velocidade da rosca de 30 ‐ 60 rpm, a taxa de cisalhamento no canal é da ordem de 30 a 60 s‐1. A esta taxa de cisalhamento a viscosidade do polímero fundido apresenta uma grande dependência para com a taxa de cisalhamento..

(53) Um cálculo similar pode ser feito para a taxa de cisalhamento na região entre o filete da rosca e o barril da extrusora. Como nesta região a profundidade é bem menor, a taxa de cisalhamento é consideravelmente maior para condições similares de processo. O fluxo de vazamento deve ser calculado considerando‐se a viscosidade estimada nas condições reais de taxa de cisalhamento, que é em torno de 2000 s‐1. Na zona de fusão as taxas de cisalhamento tambem são dessa ordem A dependencia da viscosidade para com a taxa de cisalhamento depende bastante do peso molecular (MW) e da distribuição do peso molecular (MWD) do polímero..

(54) No intervalo de taxas de cisalhamento que ocorrem em um processo de extrusão, a viscosidade do fundido pode variar por varias ordens de grandeza. Portanto, para predições quantitativas do desempenho de extrusoras é essencial levar em consideração o comportamento de fluxo não‐Newtoniano. A curva característica ou de operação para a rosca depende do índice de potência característico do material e do angulo de helice da rosca. Um resultado típico está ilustrado na figura V.6. A vazão adimensional é obtida pela divisão da vazão pelo fluxo de arraste Qd. A pressão adimensional é obtida pela divisão da pressão por Pmax, a pressão máxima que a extrusora pode gerar..

(55) Para um fluido Newtoniano: (V.21). Figura V.6 ‐ Curvas características de rosca para fluidos da lei das potências..

(56) V.2.3.4 - Fluxo não isotérmico. ‐ A consideração de fluxo isotérmico pode não ser verdadeira na prática. ‐ Como mostrado anteriormente pela equação V.12, apenas uma pequena parte da potência total fornecida a extrusora é usada para produzir pressão para transporte do fundido contra a resistência da matriz. ‐ A maior parte do trabalho realizado é dissipado como calor. ‐ Parte desse calor pode ser removido por condução através do barril e da rosca através de circulação de água. A potência restante aumenta a temperatura do fundido e diminui sua viscosidade..

(57) ‐ A magnitude de aumento de temperatura provocadas na curva característica da rosca quantidade de calor gerado por dissipação viscosa. dependentes também da quantidade de calor condução.. e mudanças depende da Os quais são retirado por. As equações que descrevem estes processos são complexas e podem ser solucionadas numericamente sendo que estas dependem das condições de contorno assumidas. Para condições simples a curva característica da rosca depende de tres parâmetros: ‐ o ângulo de hélice da rosca ‐ o expoente da lei das potências ‐ do número de Brinkman modificado β, definido pela relação abaixo..

(58) (V.22). onde, k é a condutividade térmica do fundido.. O parâmetro adimensional β : ‐ É proporcional a razão entre a quantidade de calor produzido por cisalhamento e a quantidade de calor removido por condução. ‐ Depende da variação de viscosidade causada por um dado aumento de temperatura. A figura V.7 mostra o efeito do número de Brinkman nas características da rosca para combinações de β, n e θ. Esta dependência do números de Brinkman reflete o fato de que a importância relativa de geração e condução de calor depende da razão entre superfície e volume da extrusora..

(59) Figura V.7 ‐ Efeito do número de Brinkman nas características da rosca..

(60) V.3 - Mistura, Desvolatilização e Extrusora de Dupla Rosca V.3.1 - Mistura. ‐ Qualquer mistura ou mesmo um componente único precisa ser homogeneizado nos processos a que é submetido. ‐ A quantificação de quão bom é o processo de mistura é bastante difícil e depende do que está sendo misturado e para qual finalidade. Para a discussão de mistura é importante distinguir bem entre dois processo de mistura: "distributiva" e "dispersiva". Uma comparação entre mistura distributiva e dispersiva está ilustrado na Figura V.8..

(61) Mistura distributiva: ‐ Homogeneizar a composição de forma que um elemento de volume escolhido na mistura tem uma composição o mais próximo possível da composição média. ‐ A variação de composição permitida depende do tamanho do elemento de volume escolhido e da aplicação da mistura. Mistura dispersiva: ‐ Reduzir o tamanho de partícula do componente disperso. ‐ Na mistura de partículas sólidas em um líquido, a eficiência de mistura dispersiva aumenta com o aumento da viscosidade do fundido, entretanto, tensionamento em excesso pode ser prejudicial. ‐ A mistura dispersiva é aplicada não apenas em misturas contendo um componente sólido mas também em mistura de polímeros imiscíveis, onde um dos componentes pode formar uma fase dispersa na matriz formada pelo segundo componente..

(62) Figura V.8 ‐ Representação das mistura distributiva e dispersiva..

(63) Tamanho da fase dispersa: ‐ Cisalhamento na matriz ‐ Razão de viscosidades dos componentes da mistura. O menor tamanho de fase dispersa é obtido pela maior proximidade das viscosidade das duas fases e não pelo aumento da viscosidade do componente que constituirá a matriz. O mecanismo primário da mistura distributiva é o cisalhamento laminar durante o processamento. A Figura V.9 mostra como uma deformação cisalhante estira um elemento de volume do fluido disperso e aumenta a área de contato com o fluido circunvizinho (matriz)..

(64) Na prática, a mistura laminar apenas, não é adequada na maioria das situações: ‐ Primeiro, a sua efetividade depende da orientação do elemento disperso em relação a direção de cisalhamento, como mostra a Figura V.9. ‐ Em segundo lugar, a estrutura dispersa obtida na mistura pode não ser adequada para todas as aplicações.. Figura V.9 ‐ Mistura cisalhante laminar entre cilindros concêntricos..

(65) Para um arranjo inicialmente aleatório de orientação de interfaces, o aumento de área interfacial neste processo é diretamente proporcional a deformação de cisalhamento γ. (V.23). Uma maneira de aumentar a eficiência de mistura é reorientar a direção de cisalhamento (fluxo). Quantitativamente, se um misturador for dividido em N seções, cada uma causar uma deformação de cisalhamento  /N e entre cada seção os elementos de fluido forem reorientados aleatóriamente, a área interfacial seria então dada por (V.24).

(66) Extrusoras de rosca única promovem principalmente deformação de cisalhamento, portanto, elas não são bons equipamentos de mistura. Uma grande variedade de elementos de rosca desenvolvidos para melhorar mistura dispersiva e distributiva têm sido utilizados, bem como misturadores estáticos que são acoplados na saída da extrusora para melhorar a mistura distributiva..

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(70) V.3.2 - Desvolatilização. Devolatilização é normalmente uma etapa necessária durante o processo de extrusão. Ela pode ser utilizada para: ‐ Remover solvente ou monômero residual após uma reação de polimerização..

(71) ‐ Alterar o equilíbrio de reações reversíveis de condensação durante a extrusão pela retirada de sub‐produtos voláteis da reação. Alguma desvolatilização pode ocorrer pelo transporte de gases da compactação na zona de transporte de sólidos de volta para o funil de alimentação. Para a remoção de grandes quantidades de voláteis, as extrusoras são equipadas com zonas de descompressão. ‐ A zona de transporte do fundido é interrompida por uma seção da rosca com uma profundidade mais elevada de canal (zona de descompressão). ‐ A pressão do fundido se reduz a zero e, como mostra a Figura V.10, a difusão de voláteis do fundido para o espaço vazio do canal é facilitada..

(72) ‐ Os gases são retirados da extrusora por aberturas especiais no barril para degasagem, podendo ser utilizado pressão atmosférica ou vácuo.. Figura V.10 ‐ Região de descompressão em uma extrusora..

(73) A desvolatilização, tal como o processo de mistura, pode ser executado de uma maneira mais eficaz através de uma extrusora de dupla‐rosca com perfil apropriado do que por uma extrusora de rosca única. V.3.3 - Extrusoras de Dupla-Rosca. As extrusoras de dupla‐rosca foram desenvolvidas para eliminar duas desvantagens principais inerentes de extrusoras de rosca única: ‐ Nas extrusoras de 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..

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(75) ‐ A segunda desvantagem é que o processo de mistura em uma extrusora de rosca única não é satisfatório. As extrusoras de rosca‐dupla têm componentes mais complexos e custos também mais elevados. A Figura V.11 ilustra as possíveis combinações de padrões de fluxo obtidos pela variação de direção de rotação, grau de entrelaçamento, e o perfil do filete.. Figura V.11 ‐ Tipos de arranjos de parafusos duplos..

(76) ‐ Além dessas combinações, uma grande flexibilidade de projeto é possível devido aos elementos modulares de barril e de rosca. ‐ Esses elementos de rosca são especiais para transporte com passo e angulo do filete variável, blocos de malaxagem para mistura, e elementos reversos. O padrão de fluxo em uma extrusora de dupla‐rosca é consideravelmente mais complexo do que em uma extrusora de rosca única, como pode ser observado na ilustração na figura V.12. As extrusoras de dupla‐rosca apresentam grande flexibilidade na preparação de compostos e blendas poliméricas também pelas opções de alimentação em diferentes posições ao longo do barril da extrusora..

(77) Uma aplicação de grande interesse atual é a extrusão reativa. As extrusoras, principalmente as de dupla‐rosca, são utilizadas como reatores contínuos para processos de polimerização, modificação de polímeros ou compatibilização de blendas poliméricas.. Figura V.12 ‐ Fluxo em um extrusora dupla rosca..

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