Como a relação comprimento/diâmetro de uma rosca extrusora de filme soprado afeta o processamento do material e as propriedades do filme?

A relação L/D mais elevada (tipicamente acima de 24:1) permite uma melhor mistura e homogeneização do polímero fundido. Com um parafuso mais longo, há mais tempo para o material ser aquecido e bem misturado. Isto pode resultar em um fluxo de fusão mais consistente e em um filme uniforme. A homogeneização adequada ajuda a garantir que os aditivos, corantes e enchimentos sejam distribuídos uniformemente por todo o material, melhorando a qualidade e o desempenho do filme. A relação L/D mais baixa pode não fornecer tempo suficiente para uma mistura fundida eficaz, levando a propriedades inconsistentes em todo o filme.

A relação L/D também afeta a capacidade do parafuso de gerar pressão para extrusão. Um parafuso mais longo (maior relação L/D) normalmente proporciona melhor desenvolvimento de pressão, o que é essencial para extrusão consistente e formação de filme. Na zona de dosagem, onde o material é pressurizado e empurrado através da matriz, um parafuso mais longo permite uma compressão mais gradual, o que pode ajudar a reduzir as flutuações da temperatura de fusão e evitar o excesso de pressurização que poderia levar a defeitos no filme. A relação L/D mais baixa pode resultar em uma mudança mais abrupta na pressão, o que pode levar a um fluxo menos uniforme, potencial inchaço da matriz ou variações na espessura do filme.

A maior relação L/D facilita uma melhor distribuição do calor pelo material, contribuindo para um melhor controle da temperatura durante a extrusão. Parafusos mais longos permitem maior tempo de permanência no cano, proporcionando transferência de calor adequada e melhor regulação térmica. Isto leva a uma temperatura de fusão mais consistente, o que é crucial para a produção de filmes com propriedades estáveis. Em contraste, uma relação L/D mais curta pode resultar num aquecimento menos uniforme do fundido, aumentando as chances de degradação térmica de resinas sensíveis ao calor ou causando propriedades inconsistentes do material em todo o filme.

Com uma relação L/D mais alta, a rosca tem mais tempo para manusear materiais com maior viscosidade ou materiais que exigem taxas de cisalhamento mais altas. Para polímeros de alta viscosidade, parafusos mais longos permitem melhor controle do processamento, pois o material pode ser aquecido e cisalhado de forma mais gradual, melhorando suas características de fluxo. Isto é particularmente benéfico no processamento de materiais espessos ou altamente preenchidos, pois a rosca mais longa proporciona mais tempo para quebrar a viscosidade. Para materiais de baixa viscosidade ou taxas de extrusão mais rápidas, uma relação L/D mais baixa ainda pode ser suficiente, mas isso às vezes pode comprometer a uniformidade do fundido e a qualidade do filme.

A relação L/D impacta diretamente a taxa de extrusão e a capacidade de produção. Uma relação L/D mais alta normalmente aumenta a eficiência da rosca no transporte de material, o que pode resultar em maior rendimento e taxas de produção consistentes. Isto é importante para operações em grande escala que necessitam de extrusão de alto volume sem comprometer a qualidade. Por outro lado, uma relação L/D mais baixa pode levar a um rendimento reduzido ou a um movimento de material menos eficiente, especialmente com materiais mais complexos ou mais espessos, resultando em taxas de produção globais mais baixas ou em produção de filme inconsistente.

A relação L/D influencia as principais propriedades do filme soprado final, como consistência, resistência e clareza da espessura do filme. Um parafuso mais longo proporciona melhor mistura, pressão mais uniforme e temperaturas de fusão estáveis, levando a um filme mais uniforme com menos defeitos como bolhas, géis ou espessura variável. O controle aprimorado sobre o fluxo de fusão também contribui para propriedades mecânicas aprimoradas, como resistência à tração e resistência ao rasgo, que são críticas para certas aplicações, como embalagens. Os filmes produzidos com parafusos com uma relação L/D mais curta podem apresentar espessura inconsistente, propriedades mecânicas mais pobres e defeitos como listras, que podem afetar a qualidade e o desempenho do filme.

Parafuso extrusor de filme soprado