EXTRUSÃO DO POLIETILENO DE ALTA DENSIDADE - PEAD

Resumo O Polietileno de alta densidade (PEAD) foi introduzido comercialmente na década de 50, e atualmente é o quarto termoplástico mais vendido e a segunda resina mais reciclada no mundo. Seu uso se dá nos mais diferentes segmentos da indústria de transformação de plásticos, abrangendo os processamentos de moldagem por sopro, moldagem por injeção e extrusão. A extrusão é um processo utilizado para dar forma final aos produtos, se mostrando vantajoso por sua continuidade e alta produtividade, bem como sua alta eficiência na fusão do plástico devido à fricção da rosca com o material. Além disso, as matérias-primas podem ser utilizadas em diferentes formas (pellets e cargas na forma de pó), podendo até mesmo ser recicladas. O processo de extrusão é amplamente usado para termoplásticos e elastômeros para produção em massa de itens tais como tubos, canos, mangueiras, formas estruturais, filmes e folhas, fibras contínuas e encapamento de fios elétricos.

O seu principal uso consiste na fabricação de filmes, que correspondem a cerca de 40% de seu volume [3]. Moldagem por Extrusão de Polímeros É o mais importante processo de transformação de plásticos. Extrudar significa “empurrar” ou “forçar a sair”. Muitos materiais são transformados pelo processo de extrusão: metais, argila, alimentos, plásticos etc [1]. É o processo utilizado para geração e uso de matérias-primas e sua transformação contínua em produto. Figura 1. Esquema do processo de transformação por extrusão. Fonte: ABIPLAST. • Princípio da extrusão: uma rosca inserida em um canhão cilíndrico aquecido (com espaço suficiente apenas para permitir o giro) transporta, através deste, o material peletizado ou em pó, o qual é compactado e fundido, formando uma carga de polímero altamente viscoso que é forçada em alta pressão através de uma matriz aberta que molda a sua forma.

O perfil fundido é resfriado para obtenção do produto final [4]. Por último, pode haver fluxo de material que escapa (e retorna) pelo espaço finito entre os filetes e o canhão, o Fluxo de Perda. Este também está em oposição ao fluxo de arraste e é governado pelo gradiente de pressão [4]. Assim, o Fluxo Total será: Fluxo Total = Fluxo de Arraste – Fluxo de Pressão – Fluxo de Perda - Aquecimento/Resfriamento: O cisalhamento do filme fundido gera energia para a fusão do material, para velocidades da rosca desde moderadas a altas. Quanto maior a viscosidade do material fundido, maior o calor gerado via cisalhamento do filme fundido: • Materiais rígidos geram muito mais calor no filem fundido. Por exemplo, na extrusão de PEAD, a velocidade da rosca aumentando de moderada para alta reflete na temperatura do fundido [4].

Devido à ação de bombeamento positivo, a taxa de alimentação não é crítica para a manutenção da pressão de saída. O transporte não é por fluxo de arraste, o que permite um bom controle da taxa de cisalhamento e também da temperatura [4]. Roscas contra-rotatórias conjugadas podem não ter passagem alguma para o polímero se mover ao redor da rosca, devendo mover-se axialmente em direção à matriz. Quando as roscas giram, pontos próximos em cada rosca continuam assim através da região de mistura. O plano em que se movem é inclinado em relação à rosca por um dado ângulo, mas cada ponto da rosca se move em um plano com a mesma inclinação, de maneira que não há interferência.

Fonte: ABIPLAST. Sopro: Processo usado na fabricação de peças ocas (Figura 3). Consiste na produção de um parison (pré-forma) o qual é introduzido em um molde, injeta-se gás dentro deste parison forçando-o em direção às paredes do molde. Com a solidificação da peça, o molde é aberto e a peça é removida [1]. Figura 3. Esse polímero contém menos que uma cadeia lateral por 200 átomos de carbono da cadeia principal, sua temperatura de fusão cristalina é aproximadamente 132 °C e sua densidade está entre 0,95 e 0,97 g/cm³. O peso molecular numérico médio fica na faixa de 50. a 250. O PEAD foi introduzido comercialmente na década de 50, e atualmente é o quarto termoplástico mais vendido e a segunda resina mais reciclada no mundo. Essa resina tem alta resistência ao impacto, inclusive em baixas temperaturas, e boa resistência contra agentes químicos.

Quanto maior a massa molecular de uma molécula, maior é o número de moléculas vizinhas com que ela se entrelaça. Por isso, o aumento da massa molar (MM) eleva a viscosidade no estado fundido e a tenacidade no estado sólido, melhorando as propriedades mecânicas do polímero após processamento [3]. A MM e a DMM (Distribuição de Massa Molar) influenciam a quantidade de entrelaçamentos ou emaranhamentos possíveis que as moléculas podem formar. Assim, esses parâmetros influenciam o desenvolvimento de tensões e das deformações durante o fluxo, modificando o comportamento reológico. A partir disto, verifica-se que no processo de moldagem por extrusão, as taxas de cisalhamento são altas, diminuindo a viscosidade do PEAD durante o processamento. Normalmente, o tubo de PEAD com sua superfície menos rugosa pode ser de 4% a 15% menor que o tubo de ferro dúctil, mantidas as mesmas taxas de fluidez.

A superfície de baixa rugosidade do PEAD também aumenta a resistência ao crescimento de bactérias, algas, fungos e ataques biológicos que poderiam impedir a fluidez ou causar odores [12]. O PEAD também é utilizado em uma enorme variedade de aplicações, como embalagens de sabão em pó e de leite, e até em tanques de combustível para veículos por ser resistente a vários solventes. Ele também é utilizado para fazer mesas e cadeiras dobráveis, sacos plásticos, embalagens de substâncias químicas e embalagens retornáveis. Além disso, o PEAD também é utilizado em aterros sanitários onde grandes “lençóis” de PEAD são usados para formar uma proteção para prevenir a poluição do solo e dos lençóis freáticos.

Considerações Finais A extrusora é um equipamento largamente empregado na indústria de plásticos na fabricação de produtos contínuos como filmes, perfis, tubos, chapas e embalagens. O processo de extrusão é um processo contínuo onde as matérias-primas são transportadas, passam de um estado sólido para o estado fundido e são forçadas a passar por uma matriz que molda a forma do produto final. O polietileno é um polímero largamente utilizado devido às suas características estruturais e suas propriedades mecânicas. O Polietileno de alta densidade é altamente cristalino e com baixo teor de ramificações, o empacotamento das cadeias, aumentando sua densidade e, consequentemente a resistência à tração e resistência ao impacto. Além disso, o PEAD é resistente a baixas temperaturas e possui boa resistência aos agentes químicos, podendo ser utilizado em uma grande variedade de aplicações, principalmente em produtos fabricados a partir do processo de extrusão.

SIRESP: Sindicato da Indústria de Resinas Plásticas. Disponível em: <http://www. siresp. org. br/indicadores/balanco. ufrgs. br/lapol/processamento/l_41. html>. Acesso em: 19/02/2018. Plástico Virtual. ODIAN, G. Principles of Polymerization, John-Wiley Interscience, New York, 1991. MIERTSCHIN, G. The HDPE Business Cycle. CMAI 11th. n. p. DOAK, K. W. Ethylene Polymers. S. D’ÁVILA, M. A. Reologia de Polímeros Fundidos. São Carlos: EdUFSCar, 2000. Envelhecimento físico químico de tubulações de polietileno de alta densidade empregadas em redes de distribuição de derivados de petróleo. Dissertação de Mestrado, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Abril de 2007.