Fonte: Kerry M. Dooley e Michael G. Benton, Departamento de Engenharia Química, Louisiana State University, Baton Rouge, LA

Os derretimentos de polímeros são frequentemente formados em formas simples ou "extrudatas", como pelotas cilíndricas, folhas planas ou tubos, usando uma extrusora. ¹ Os poliolefinas estão entre os polímeros extrudáveis mais comuns. A extrusão envolve o transporte e o derretimento da alimentação sólida, que às vezes é misturado com materiais não poliméricos, e o acúmulo de pressão e transporte do derretimento ou mistura. É aplicado a polímeros termoplásticos, que se deformam quando aquecidos e retomam suas propriedades anteriores de "sem fluxo" quando resfriados.

Utilizando uma simples extrusora de laboratório, o efeito das condições de operação na saída de polímero e na queda de pressão pode ser examinado e os dados resultantes podem ser correlacionados usando o modelo "Power Law" para o fluxo de derretimentos e soluções de polímeros. Este modelo é usado para escalar o processo para extrusoras mais complexas. A relação entre as condições de funcionamento e os desvios do comportamento de deslocamento teórico ("deslizamento") e a forma extrudata ("die swell") pode ser determinada.

Neste experimento, será utilizado um polímero termoplástico típico, como um copolímero de polietileno de alta densidade (HDPE) (de etileno + uma olefina de cadeia mais longa). A temperatura de operação para o dado e zonas dependem do material. A taxa de fluxo pode ser determinada pesando a saída de dado em intervalos cronometrado. Todos os outros dados necessários (velocidade do parafuso, temperaturas da zona, pressão entrando no dado) podem ser lidos no painel de instrumentos.

Para este experimento, um copolímero termoplástico típico (ExxonMobil Paxon BA50, temperatura de derretimento ~204 °C) de polietileno de alta densidade (HDPE) mais uma cadeia mais longa olefina será extrudado através de um dado cilíndrico.

1. Inicialize a Extrusora

1. Ligue o escapamento "LIGADO" quando estiver pronto para ligar a extrusora.
2. Encha o funil e extrusor com pelotas de polímero.
3. Certifique-se de que o interruptor do motor está "DESLIGADO". Em seguida, lig

A relação Q vs. ΔP foi calculada usando o modelo Power Law, e ir assume uma forma simples de fluxo em um conduíte de geometria simples, que neste caso é o dado. A partir das medidas de fluxo, velocidade e temperatura, foram calculadas as constantes da Lei de Energia e outras quantidades, como taxa de cisalhamento, estresse de cisalhamento e grau de deslizamento. Dados representativos e um ajuste à Equação 2 por regressão linear são mostrados na

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A extrusão do polímero começa derretendo resinas de polímeros que entram na extrusora através do funil. O fluxo do polímero derretido depende do comportamento de viscosidade (razão de estresse de cisalhamento para taxa de cisalhamento) da substância. O polímero sai através do dado, e é moldado às dimensões desejadas. Espera-se que o fluxo de polímero siga o modelo de Lei do Poder.

1. Principles of Polymer Processing, Z. Tadmor and C.G. Gogos, Wiley Intersicence, Hoboken, 2006 (Ch. 3, 4, 6, 9-10); Analyzing and Troubleshooting Single Screw Extruders, G. Campbell and M.A. Spalding, Carl Hanser, Munich, 2013 (Ch. 1, 3, A3).
2. Transport Phenomena by R.B. Bird, W.E. Stewart, and E.N. Lightfoot, John Wiley, New York, 1960 (Ch. 2-3) and Process Fluid Mechanics by M.M. Denn, Prentice-Hall, Englewood Cliffs, 1980 (Ch. 2, 8, 19)