Extrusão de TPU

O uso de elastômeros termoplásticos tem ganhado cada vez mais espaço no segmento de transformação de plásticos, e um dos materiais mais utilizados é o TPU – Poliuretano Termoplástico.

O TPU é um material versátil e que pode ser aplicado em diversos segmentos, como automotivos, eletrônicos, tubos e mangueiras entre outros. Dentre os processos utilizados para transformar o TPU, além da injeção de termoplásticos, também encontramos o processo de extrusão.

Neste artigo abordaremos mais detalhes das características e processamento de TPU por extrusão.

O que é TPU?

O TPU é um elastômero termoplástico de poliuretano que possui em sua estrutura proporção de segmentos rígidos e flexíveis, o qual diferencia as variedades de TPU de acordo com a variação dessas proporções, consequentemente refletindo nas propriedades mecânicas e térmicas.

Representação da estrutura de um TPU

O segmento flexível contido na estrutura do TPU, mais conhecido como Poliol, possui algumas variedades, como Poliéster, Poliéter, Policaprolactona e Policarbonato. Esses diferentes polióis também possuem características que se diferem, ou seja, dependendo do poliol usado como base na formulação do TPU, as propriedades finais podem ser diferentes.

A escolha do TPU ideal vai ser definido de acordo com os requisitos da aplicação final e do ambiente em que essa aplicação ficará exposta.

Características do TPU

Excepcional resistência à abrasão e à fadiga;
Boa memória elástica e boa resistência ao impacto e a choques;
Facilidade de coloração do que os demais elastômeros termoplásticos;
Em alguns casos, apresenta biocompatibilidade;
A inclusão de aditivos também pode melhorar a estabilidade dimensional e resistência térmica, bem como aumentar resistência à chama, aos fungos e ao intemperismo;
Temperatura de resistência de no máximo 90°C;
Boas propriedades mecânicas;
Melhor resistência a solventes não polares, como ácidos e bases, bem como melhor resistência à baixa temperatura (-60°C);
Maior compatibilidade para modificação de impacto em polímeros;
Excelente propriedade de resistência à hidrólise.

Relação entre os tipos de Polióis e a performance do TPU

Além dos TPUs de bases distintas citados neste artigo, também existem outros tipo, como:

TPU alifático;
TPU de silicone;
TPU adesivo (solvente e hot melt);
TPU bio-based;
TPU expandido/espumado.

No segmento de extrusão, as aplicações mais comuns do TPU são:

Tubos pneumáticos e de óleo;
Mangueira de incêndio;
Mangueiras em geral.

Características de preparação do material e condicionamento

Para iniciar o processamento do TPU, seja por injeção ou por extrusão, devemos considerar dois pontos importantes: a desumidificação e a limpeza da máquina.

1. Desumidificação:

Secagem por estufa NÃO é o método mais eficaz. O ideal é utilizar desumidificadores;
Causa de índices de refugo elevado devido ao material não estar seco;
O teor de água dos grânulos de TPU devem ser inferior a 0,05%;
Geralmente de 4 a 5 horas entre 95° a 110°C em média, podendo variar de acordo com a dureza do TPU e o fabricante.

2. Limpeza:

É recomendado o uso de materiais de purga adequados para esse fim;
O TPU normalmente arrasta os materiais incrustados no cilindro ou em pontos mortos, como raios do parafuso injetor devido a sua viscosidade e abrasividade. Portanto, é necessário uma boa limpeza para se evitar pintas pretas;
Não é recomendado aumentar a temperatura para limpeza.

Características importantes da extrusora para o processamento de TPU

Alguns dos pontos importantes da máquina extrusora que devem ter atenção especial ao processar TPU são:

Motor: uma vez que a viscosidade do fundido do TPU é alta, a fim de garantir que o TPU seja totalmente plastificado, a extrusora de TPU deve ser equipada com motor de alta potência.
Característica da rosca: como o TPU é muito sensível ao cisalhamento, geralmente recomenda-se o uso de um parafuso graduado ou um parafuso de mutação com uma longa seção de compressão para processamento. A razão de profundidade do filete deve estar entre 2:1 e 3:1 (taxa de compressão) e as roscas de 3 seções devem ter um passo constante de 1D.

Esquema de uma rosca de 3 sessões

Características importantes do processamento de TPU por extrusão:

Temperatura de processamento: de baixa para alta.
Velocidade de rotação do parafuso: o TPU é sensível ao cisalhamento e a velocidade do parafuso não deve ser muito alta, pois pode levar a uma redução das propriedades. Ela deve ser entre 20 a 50 RPM.
Pressão da massa: a pressão da massa depende do cabeçote, da espessura da fenda da matriz e da temperatura da massa. Normalmente a pressão máxima na altura do adaptador é de 300 bar, podendo ocorrer picos de 1.000 bar durante a partida.
Projeto da Matriz: o projeto do cabeçote é o mesmo para os de extrusão dos outros termoplásticos. Deve-se operar com seções estreitas e evitar pontos mortos na matriz.
Resfriamento e calibragem: devido a grandes distorções após extrusão, deve-se fazer um resfriamento eficiente das peças. O banho de água deve estar bem perto do cabeçote extrusor e de preferência com água gelada. É essencial providenciar um filme lubrificador de água entre a superfície extrudada e o dispositivo de calibragem, o que pode ser feito através de um anel de chuveiro de água localizado antes da entrada no banho.
Masterbach: o ideal é usar masterbatch base TPU.

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