Projeto e fabricação de extrusora monorrosca com matriz de extrusão filamentar

Grandes estabelecimentos industriais estão sempre à procura de tecnologias cada vez mais sofisticadas para monitorar os processos de fabricação. Este trabalho tem por objetivo o projeto e a construção de uma extrusora monorrosca laboratorial e sua matriz de extrusão para o processamento de polímeros e blendas poliméricos, além de viabilizar estudos na área de reciclagem mecânica de polímeros. A primeira etapa do trabalho envolveu a escolha do tipo de extrusora a ser fabricada. A segunda etapa consistiu no dimensionamento e projeto do equipamento utilizando o software Solidworks. Na terceira etapa, foram selecionados os tipos de materiais componentes mecânicos e elétricos para a montagem da extrusora. Na quarta etapa, realizaram-se os processos de fabricação da extrusora e montagem dos componentes mecânicos e elétricos. Na quinta etapa, fez-se a validação do equipamento, onde foram realizados testes de temperatura e vazão mássica, além de testes mecânicos e elétricos no processamento de um polímero termoplástico, que, nesse caso, foi o polipropileno (PP). A última etapa consistiu em simular uma matriz com perfil cilíndrico, visando estudar as características do fluxo de fusão do polímero e definir como a estrutura da matriz deve ser ajustada para obter o diâmetro desejado. Após o projeto da matriz no software Solidworks, uma simulação foi realizada no software Ansys. Neste caso, estudou-se, por meio da simulação, o comportamento reológico do fundido ao passar pela matriz, analisando-se em qual parte dela são observadas as altas e/ou baixas taxas de cisalhamento quando o polímero flui através da mesma. O fluxo de arrasto e o fluxo de pressão foram então extraídos dos parâmetros da simulação, o que levou ao cálculo do ponto de operação e da pressão operacional para a matriz. Também foi possível calcular a taxa de fluxo de massa e a queda de velocidade na parede da matriz, além de otimizar o perfil da mesma para o formato circular e o diâmetro desejado.