Extrusora esquema

Prof. Marco-A. De Paoli

Principais tipos de aditivos para termoplásticos e suas funções:

!estabilizantes,

! plastificantes,

!lubrificantes,

!agentes antiestáticos,

!retardantes de chama,

!pigmentos e corantes,

!agentes de expansão e espumantes,

!nucleantes

!modificadores de impacto,

!agentes de reforço.



!plastificantes,

Melhoram a processabilidade e a flexibilidade de

produtos acabados. Reduzem a viscosidade do sistema

aumentando a mobilidade das macromoléculas.

Provocam um deslocamento da Tg para temperaturas

mais baixas.


Plastificantes:

A plastificação altera a viscosidade do sistema polimérico usado, ou seja aumenta a mobilidade das macromoléculas melhorando a sua processabilidade e dando um produto mais flexível.

O efeito de plastificação também é detectado pela redução da temperatura de transição vítrea. Sua concentração na formulação pode chegar a 10% m/m.

O polímero que aceita maior concentração de plastificante é o PVC.


Características que devem ser observadas nos plastificantes:

•Pureza.

•Comportamento no processamento.

•Alta permanência, ou baixa migração.

•Baixa toxicidade.

•Propriedades conferidas ao polímero em função do teor.

•Não alterar a cor do polímero, ausência de cor.

•Estabilidade térmica e à luz.

•Não ser extraível por água.

•Insípidos e inodoros.


Características que devem ser observadas nos plastificantes:

•Permanência, ou baixa migração.

Depende da volatilidade do aditivo, da sua susceptibilidade à migração na massa polimérica durante o processamento e durante o uso da peça (exsudação) e da possibilidade de extração por solventes (lixiviação).

Propriedades importantes nos plastificantes usados em embalagens de bebidas não carbonatadas e alimentos:•Não ser extraível por água ou óleos.•Insípidos e inodoros.


Como escolher o plastificante?

1. Tipo de polímero a ser plastificado e seu desempenho.

2. Tipo de produto a ser produzido, propriedades mecânicas

almejadas.

3. Tipo de processamento.

4. Propriedade, cor, odor, volatilidade, solubilidade,

viscosidade, toxicidade, temperatura de ebulição,

temperatura de decomposição, estabilidade, resistência a

ataque de microorganismos.

5. Permanência.

6. Cu$to.


Tipos de plastificantes e propriedade alterada:

Adipatos, sebacatos, ftlatos lineares.

Baixa Tg

Trimelitatos e poliméricosBaixa migração

Ftalatos de cadeia longaBaixa volatilidade

EpoxídicosEstabilidade, luz e calor

Fosfatos, parafinas cloradasRetardamento de chama

Butil benzil ftalato, tricresil ftalato, poli ésteres

Alta viscosidade

N-octil e n-decil ftalatosBaixa viscosidade

Butil benzil ftlato, butil octil ftalato

Baixa temp. gelificação

Plastificante recomendadoPropriedade desejada


Tipos de plastificantes : ésteres do ácido ftálico, ftalatos. Os mais usados e mais baratos.

COR1

O

C OR2

O


diminuidiminuiindependeProprs. em baixas temps.

independediminuivariáveleficiência

aumentaaumentadiminuisolvência

aumentaaumentadiminuicompatibilidade

AromaticidadeAlto número de ramificações

Alta massa molar

Característica

Tipos de plastificantes : ésteres do ácido ftálico, ftalatos. Os mais usados e mais baratos.


Tipos de plastificantes : trimetilatos. Menos usados, mais caros.

COR1

O

C OR2

O

CR3O

O

Propriedades:•Baixa volatilidade•Menor extração com água.


Tipos de plastificantes: epoxídicos. Óleos vegetais epoxidados.

H3CCH2

CH2

CH

CH2

CH

O

CH2

C

O

OR

8

Óleo de soja epoxidado é usado em PVC, em até 10% em massa.

•Vantagem: baixo custo, baixa toxicidade e baixa migração.•Desvantagem: susceptível ao ataque por microorganismos, biodegradação com perda de propriedades.


Tipos de plastificantes: poliméricos. Poliésteres termoplásticos lineares.

C

O

OR1

C

O

OR2

n

As massas molares variam de 8.000 a 6.000 e são usados em combinação com os ftalatos. Quanto maior a Mm, menor a migração e piores as propriedades à baixas temperaturas.


Tipos de plastificantes: poliméricos lineares.

Sebacato8

Azelato7

Adipato4

Glutarato3

Sucinato2

tipon

Vantagens:•Baixa viscosidade.•Alta estabilidade à luz.

Desvantagem:•Volatilidade elevada.

C

O

O CH2R1 C

O

OR2

n



!estabilizantes,

! plastificantes,

!lubrificantes,





!nucleantes




Lubrificantes,

Reduzem a viscosidade da massa polimérica durante o

processamento reduzindo a fricção interna e externa.

Diminuem a aderência do material fundido às paredes

do equipamento e à rosca.


Lubrificantes:

São aditivos usados para auxiliar o processamento pela redução da fricção interna e externa. Com isso pode-se aumentar a produtividade do equipamento com menor cisalhamento, menor desgaste e menor consumo de energia, sem usar um polímero de menor massa molar ou maior MFI.

São muito usados para processar PVC, devido ao mecanismo de degradação térmica deste polímero.

Geralmente são compostos orgânicos com Tm<150 ºC, no estado líquido ou na forma de pós e entram na formulação na concentração de 0,3 a 3,0 % m/m.


Como escolher o lubrificante?

•Deve reduzir a temperatura de processamento.

•Deve ser estável durante o processamento.

•Não afetar as propriedades mecânicas e elétricas.

•Não prejudicar a estabilidade térmica e/ou fotoquímica.

•Não migrar para a superfície do plástico ou exsudar.

•Ser atóxico.

•Melhorar o brilho e o acabamento superficial.

•Não atuar como plastificante.

•Não provocar turbidez ou opacidade.


Lubrificantes para PVC, relação entre o tamanho da cadeia alifática e o efeito no processamento.

CO R

C O R

O

O

PlastificanteC8H17

lubrificanteC18H37

SolventeCH3

efeitoR


Lubrificantes internos e externos:

Interno quando o lubrificante é razoavelmente solúvel no polímero, molécula polar em PVC.

Externo, quando ele atua sobre as partículas de polímero sem dissolve-lo, cera de polietileno em PVC ou molécula polar em poliolefinas apolares.


Tipos de lubrificantes:

PA , PE, PS, PVC

desmoldantesInorgânicos

PA. PE. PSSilicones e fluorados, desmoldantes

Poliméricos

PE, PVCExternos ou internos, desmoldantes

Ceras parafínicas

PE, PVCDesmoldantes com ação estabilizante

Estearatos metálicos

ABS, PE, PS, PVC

Internos e externos, baixa toxicidade, desmoldantes

Ésteres de ácidos graxos

ABS, PE, PS, PVC

Interno, com algum efeito externo, indicados para

alimentos

Amidas de ácidos graxos

PVCInternosÁcidos graxos e álcoois

aplicaçãoatuaçãotipo


Avaliação do lubrificante:

É feita em um medidor de MFI. O aumento da fluidez indica efeito lubrificante.

Pode ser feita diretamente na extrusora, avaliando o aumento de produtividade e o tempo e residência do material na mesma.


Medidor de MFI: plastômetro DSM.


Medidor de MFI: plastômetro DSM.

peso

pistão

resistências

polímero

orifício


Matriz

Alimentação

Aquecimento

Picotador

Painel de contrôle

Extrusora:


Extrusora:


Lubrificantes e agentes desmoldantes:

Alguns lubrificantes podem atuar como desmoldantes

internos, ou seja desmoldantes que fazem parte da

formulação. Sua concentração é da ordem de 0,1 % m/m.

Desmoldantes externos são aplicados diretamente na

superfície do molde para facilitar a extração da peça

processada.


Lubrificantes e agentes desmoldantes:

XRotomoldagem

XXXInjeção e sopro

XXXExtrusão e sopro

XTermoformagem

XCalandragem

XCompressão

XXXInjeção

XXExtrusão

desmoldanteexternointerno

Tipo de lubrificanteProcesso



!estabilizantes,

! plastificantes,

!lubrificantes,





!nucleantes



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