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O extrusor de filme soprado é um equipamento importante para a produção de filmes plásticos, sendo amplamente utilizado em embalagens, agricultura, indústria e artigos de uso diário. Ao fundir, extrudar e soprar as matérias-primas plásticas transformando-as em filmes finos, o processo de filme soprado realiza o processo completo de conversão de partículas em filme. Então, qual é o fluxo de processo específico do extrusor de filme soprado? Este artigo iniciará com o fluxo de processo, explicando sistematicamente cada uma de suas etapas-chave e pontos de controle técnico, ajudando os leitores a compreenderem plenamente o processo de extrusão de filme soprado.
1. O que é o Extrusão de filme soprado Processo?
A extrusão de filme soprado é um processo de moldagem de plástico termoplástico, que é principalmente adequado para a produção de filmes feitos de matérias-primas como polietileno (PE) e polipropileno (PP). O plástico é aquecido e fundido pelo extrusor e extrudado da cabeça de moldagem, expandindo-se em um filme sob a ação de gás de alta pressão. Ao mesmo tempo, todo o processo de fabricação do filme é concluído por tração, resfriamento e bobinamento.
2. Composição e Estrutura do Extrusor de Filme Soprado
Um extrusor de filme soprado padrão geralmente inclui as seguintes partes:
- Sistema de extrusão (funil, rosca, cilindro, sistema de aquecimento)
- Sistema da cabeça de moldagem (para formar o embrião do filme)
- Sistema do anel de ar (resfriamento e sopro)
- Dispositivo de tração (controla a espessura e estabilidade do filme)
- Dispositivo de bobinamento (conclui a coleta dos rolos de filme)
- Sistema de controle eletrônico (controle automático de temperatura, velocidade, pressão do vento, etc.)
- Cada parte desempenha um papel fundamental em todo o processo.
3. Fluxograma do Extrusor de Filme Soprado
3.1 Preparação e Alimentação da Matéria-Prima
O primeiro passo no processo de sopro de filme é a preparação da matéria-prima. São normalmente utilizadas partículas plásticas termoplásticas, como polietileno de baixa densidade (LDPE), polietileno de alta densidade (HDPE), polietileno linear de baixa densidade (LLDPE) ou polipropileno (PP). Corantes (masterbatch), antioxidantes, lubrificantes e outros aditivos podem ser adicionados de acordo com diferentes necessidades.
Essas partículas são alimentadas para dentro do funil do extrusor através de um sistema automático de alimentação e encaminhadas para a zona de aquecimento do parafuso por gravidade ou por um dispositivo de alimentação por parafuso.
3.2 Fusão e Plasticização (Extrusão)
As partículas plásticas são gradualmente aquecidas, comprimidas e fundidas durante a rotação do parafuso. O parafuso e o cilindro são divididos em três zonas:
Zona de alimentação: o plástico começa a aquecer e avançar;
Zona de compressão: o material funde-se e a pressão aumenta;
Zona de dosagem: garante que a massa fundida seja uniforme e esteja pronta para extrusão.
Todo o processo requer um controle rigoroso da temperatura de cada seção, geralmente entre 160°C e 250°C (dependendo do material), para garantir que o material seja totalmente fundido e não se decomponha.
3.3 Moldagem por Extrusão (Embrião de Filme Tubular)
O plástico fundido é extrudado uniformemente e formado em um embrião de filme tubular através do disco anular. O design da estrutura do disco tem grande influência na uniformidade e estabilidade da espessura do filme. A temperatura do disco também precisa ser controlada dentro de uma faixa adequada, geralmente um pouco mais alta do que a seção de extrusão, para evitar que o material esfrie e aglomere no disco.
3.4 Filme Inflado
O ar comprimido é injetado no centro do molde para inflar o embrião de filme, aumentando o diâmetro original até o tamanho alvo. O diâmetro do tubo de filme formado é chamado de "índice de inflação", que geralmente varia entre 2:1 e 4:1. Ajustando a pressão interna, velocidade de resfriamento e taxa de tração, é possível controlar a espessura e as propriedades mecânicas do filme.
O processo de inflação é fundamental para o controle da moldagem e tem impacto significativo nas propriedades de tração, transparência e planicidade do filme.
3.5 Resfriamento e Moldagem
Após o embrião de filme ser inflado e moldado, ele deve ser resfriado rapidamente para manter sua forma, evitando colapso do filme ou bolhas instáveis. O método de resfriamento mais utilizado é o resfriamento por anel de ar (único ou duplo anel de ar), soprando um fluxo de ar à temperatura ambiente que envolve a bolha de filme e promove um resfriamento uniforme a partir do exterior.
A eficiência de refrigeração afeta diretamente a velocidade de produção e a transparência do filme. Modelos de alta velocidade normalmente são equipados com sistemas de refrigeração a ar de alta eficiência.
3.6 Tração e Dobramento
O cilindro de filme resfriado é puxado para cima pelo rolo de tração e entra no dispositivo de nivelamento. O rolo nivelador pressiona o filme cilíndrico transformando-o em um filme plano de dupla camada, aparando as bordas ao mesmo tempo para preparação do enrolamento. A velocidade de tração é um parâmetro importante para ajustar a espessura do filme, geralmente sincronizada com a taxa de extrusão.
O sistema de tração deve possuir função automática de controle de tensão para garantir uma tensão uniforme do filme e espessura estável.
3.7 Enrolamento em Bobinas
O filme plano final é enviado para o sistema de bobinamento e enrolado em um rolo de filme a uma velocidade pré-definida. As modernas máquinas de sopro de filme geralmente são equipadas com mecanismos de bobinamento por atrito superficial ou central e possuem suporte para função automática de troca de rolo. Um bom efeito de bobinamento pode melhorar a eficiência das etapas subsequentes de processamento, como impressão e corte.
4. Fatores Críticos que Afetam a Qualidade do Filme Soprado
4.1 Técnicas de Otimização do Controle de Temperatura
O controle térmico preciso mantém a integridade do polímero durante a extrusão. Sistemas modernos utilizam aquecimento de barril por múltiplas zonas com feedback em malha fechada (precisão de ±1°C) para evitar degradação. Os gradientes de temperatura do duto devem ser minimizados por meio de aquecedores segmentados.
4.2 Cálculos da Relação de Expansão e Propriedades do Filme
A relação de sopro (BUR) quantifica a expansão do filme como o diâmetro da bolha dividido pelo diâmetro do duto. Valores padrão de BUR variam entre 1,5–4,0:
| Faixa de BUR | Resistência à Tração | Transparência | Resistência ao impacto |
|---|---|---|---|
| 1,5 a 2,5 | Moderado | Alto | Baixa |
| 2,5-3,5 | Equilibrado | Médio | Médio |
| 3,5-4,0 | Alto | Baixa | Alto |
4.3 Paradoxo Industrial: Equilibrar Velocidade de Produção e Qualidade dos Cristais
A produção em alta velocidade frequentemente entra em conflito com a perfeição cristalina. Quando a velocidade da linha excede 40m/min, o resfriamento rápido suprime a formação cristalina em 15–30%, enfraquecendo as propriedades de barreira. Sistemas avançados resolvem isso por meio de anéis de ar modulados que aplicam resfriamento diferencial.
5. Solução de Problemas nas Operações do Extrusor de Filme Soprado
5.1 Resolvendo Problemas de Variação de Espessura do Filme
A espessura inconsistente do filme frequentemente resulta de desbalanceamentos na folga do duto ou irregularidades no resfriamento. A calibração do duto deve garantir uma distribuição uniforme do material fundido – tipicamente dentro de uma tolerância de ±5%.
5.2 Prevenindo Fenômenos de Instabilidade da Bolha
A instabilidade da bolha decorre de inconsistências na viscosidade do material ou flutuações de pressão do ar. Mantenha a estabilidade da viscosidade por meio do controle de umidade do resina (<0,02%) e temperaturas uniformes do parafuso. Os reguladores automáticos de pressão devem modular o fluxo do anel de ar dentro de uma tolerância de ±2,5 Pa.
Perguntas Frequentes
1. O que é extrusão de filme soprado?
A extrusão de filme soprado é um processo que envolve a extrusão contínua de resina fundida para formar uma bolha que é inflada e estirada em filmes.
2. Quais são os benefícios da extrusão de filme soprado?
O processo permite a produção de filmes personalizados, desde embalagens de barreira simples até laminados complexos com múltiplas camadas, com propriedades mecânicas ajustáveis.
3. Quais materiais são comumente utilizados na fabricação de filmes soprados?
Polímeros comuns utilizados incluem polietileno (LDPE, LLDPE, HDPE), polipropileno, PVC e polímeros especializados biodegradáveis ou projetados, como EVOH.
4. Como posso evitar a instabilidade de bolhas durante a extrusão?
Manter a estabilidade da viscosidade e garantir uma pressão de ar uniforme com reguladores automatizados pode ajudar a prevenir fenômenos de instabilidade de bolhas.
