Parâmetros de material e estruturais do parafuso e do cilindro da extrusora de filme soprado
O parafuso de uma extrusora de película soprada é o componente central do sistema de extrusão, e a sua estrutura afeta diretamente a qualidade da plastificação, a estabilidade da extrusão e a uniformidade do filme. Um parafuso típico de extrusora de película soprada utiliza um design de parafuso único, dividido em três zonas funcionais: a zona de alimentação, a zona de compressão e a zona de homogeneização. Estas três zonas trabalham em conjunto para obter o transporte de sólidos, a plastificação da massa fundida e a saída de equalização de pressão.
Zona de Alimentação: Localizada na parte frontal da rosca, esta zona apresenta um canal da rosca relativamente profundo. A sua principal função é transportar de forma estável os granulados de plástico. O passo da rosca nesta zona é relativamente grande para garantir a entrada suave do material e evitar a formação de pontes ou bloqueios.
Zona de Compressão: A profundidade do canal da rosca diminui gradualmente e os grânulos de plástico derretem progressivamente através da compressão mecânica e do aquecimento externo. Esta zona é crucial para a transição de fase sólido-líquido; a taxa de compressão deve ser projetada para corresponder às propriedades do material (por exemplo, PEBD, PEAD, PP), tipicamente entre 2,5:1 e 3,5:1.
Zona de Homogeneização: Esta secção possui a profundidade de canal de parafuso mais rasa e constante, responsável por homogeneizar a temperatura e a pressão da massa fundida para garantir uma extrusão estável. Esta secção apresenta baixa força de cisalhamento, evitando o sobreaquecimento e a degradação, o que é crucial para a uniformidade da espessura do filme.
Os extrusores modernos de película soprada de alto desempenho empregam tipicamente um design de parafuso dividido (por exemplo, tipo BM ou Barr), adicionando nervuras no parafuso na secção de compressão para isolar fisicamente a cama sólida da cama fundida, melhorando assim a eficiência da plastificação e reduzindo as flutuações da temperatura do fundido. Algumas máquinas estão também equipadas com elementos de mistura (por exemplo, pinos ou blocos de barreira) para melhorar a uniformidade da mistura do fundido, sendo particularmente adequadas para co-extrusão multicamada ou para a adição de masterbatches. Além disso, para acomodar materiais biodegradáveis (por exemplo, PBAT e PLA), alguns parafusos utilizam tecnologia de pulverização de liga de alta velocidade e designs de anéis arrefecidos a água, melhorando a resistência ao desgaste e a precisão do controlo de temperatura.
A relação comprimento/diâmetro (L/D) do parafuso situa-se tipicamente entre 20:1 e 30:1. Um rácio L/D mais elevado permite uma plastificação mais completa e resulta numa superfície de filme mais lisa. O material é geralmente fabricado em aço de liga de alta dureza e resistente à corrosão, com maquinação de precisão e tratamento de superfície, oferecendo uma vida útil 2-3 vezes superior à dos parafusos nitretados convencionais.
Os materiais utilizados para o fuso e o cilindro de uma máquina de sopro de filme são primariamente selecionados com base nas matérias-primas a serem processadas, no ambiente operacional e nos requisitos de vida útil. Os materiais comuns podem ser categorizados em três tipos: aço de liga de alta qualidade, materiais compósitos bimetais e ligas de engenharia especiais. Dentre estes, o aço de liga 38CrMoAlA é atualmente a escolha mais convencional no mercado.
- Material Principal: Aço Legado 38CrMoAlA (Aço Nitretado)
Este é o material mais utilizado em parafusos e camisas para extrusoras de filme soprado, especialmente adequado para o processamento de plásticos convencionais como PE, PP, LDPE, HDPE e LLDPE. Após tratamento de nitretação, a dureza superficial deste material pode atingir HV950–1050, com uma profundidade da camada nitretada de 0,5–0,8 mm. Combina alta resistência ao desgaste, resistência à corrosão e boa tenacidade, resultando numa longa vida útil e baixos custos de manutenção.
Vantagens: Elevada relação custo-eficácia, processamento estável, adequado para produção de filmes em geral.
Aplicações Típicas: Máquinas de sopro de filme para sacos grandes (big bags), linhas de produção de filme para embalagens alimentares.
- Materiais de alto desempenho: Estrutura composta bimetálica (SACM645, SKD61, etc.) Para matérias-primas altamente abrasivas e corrosivas (tais como as que contêm mais de 30% de carbonato de cálcio, fibra de vidro, PVC, plásticos de engenharia ou materiais reciclados), os parafusos bimetálicos são a escolha preferida. A sua estrutura consiste numa camada exterior de liga resistente ao desgaste e numa camada interior de matriz resistente, alcançando uma ligação a nível molecular através de calcinação a alta temperatura. A sua vida útil pode atingir 2 a 3 vezes a do aço nitretado comum e, em casos extremos, até 35 vezes.
Camadas de Ligas Comuns: Ligas à base de níquel, carboneto de tungsténio, aço inoxidável 9Cr18Mov
Materiais de Base: SACM645, SKD61, 8407-XW1 Alemão e outros aços temperados totalmente endurecidos
Vantagens: Forte resistência à abrasão, adequado para cargas, materiais reciclados, fluoroplásticos e outros materiais de difícil processamento
Custo: O preço inicial é cerca de 40% mais elevado, mas mais económico a longo prazo
- Materiais de Processamento Especial: Ligas de engenharia de alta dureza (usadas para materiais de ponta como PEEK)
Ao processar plásticos de engenharia de alto desempenho, como o PEEK (polieteretercetona), são necessários materiais com resistência extremamente elevada ao calor, resistência e resistência à fluência. Empresas como a Zhejiang Huaye desenvolveram parafusos da série HPT e cilindros bimétalicos HK especificamente para PEEK, empregando processos especiais de tratamento térmico para satisfazer os requisitos de operação estável a longo prazo em temperaturas elevadas de 160–230℃.
Cenários de Aplicação: Médico, aeroespacial, embalagens eletrónicas de ponta e outros campos com requisitos extremamente rigorosos para o desempenho do filme.
