Fácil redução de peso!

Economia de recursos - minimização de custos

Na discussão atual sobre o comummente conhecido como "Grande remendo de lixo do Pacífico" ou "Vórtice do lixo do Pacífico", não só a questão da eliminação de resíduos de plástico, mas também a redução de peso em recipientes de plástico, foi focada na indústria de processamento de plástico. Os usuários finais com consciência ambiental atribuem grande importância à economia de recursos naturais na embalagem de plásticos. W. MÜLLER GmbH em Troisdorf, na Alemanha, atuou com base nesta mudança de consciência e introduziu sua tecnologia inovadora de moldagem por sopro de espumado usando apenas agentes de expansão física.

Como um dos líderes de mercado renomados na área de sistemas de moldagem por sopro, desenvolvemos novos cabeçotes de extrusão para a produção de recipientes com redução de até 20% de peso. Independentemente disso, se as garrafas são usadas para a embalagem de produtos de higiene pessoal, produtos químicos domésticos ou produtos farmacêuticos, uma redução do uso de plástico leva a possíveis economias de custos e é de interesse, particularmente para produtos de baixa margem.

Uma possível redução adicional de custos para nossos clientes é o transporte: o custo de frete dos contêineres enviados longas distâncias ou internacionalmente, pode ser reduzido devido a um menor peso. A tecnologia de espuma recém-desenvolvida para recipientes moldados por sopro torna possível a produção de soluções de embalagens plásticas ecológicas que oferecem aspectos de poupança e proporcionam um recipiente mais leve e sólido ao mesmo tempo. Outro resultado positivo é a possibilidade de tornar as embalagens de plástico mais aceitáveis na vida diária.

A nova tecnologia de moldagem por sopro de espumado desenvolvida por W. MÜLLER é inovadora e altamente econômica.

Contrariamente às tentativas anteriores de espumar com sucesso os recipientes soprados, nosso processo é baseado na tecnologia trilayer existente e bem estabelecida com uma camada intermediária de material espumado, inserida entre uma fina camada interna natural e uma camada externa colorida. Com uma estrutura de três camadas, as propriedades mecânicas são ajustáveis. Duas camadas de cobertura fina combinadas com um núcleo de espuma proporcionam alta rigidez e peso leve ao mesmo tempo.

Em nosso sistema, a camada intermediária é espumada com nitrogênio, um processo puramente físico. A vantagem é que o agente químico de formação de espuma não é necessário. Esta solução, respeitosa com o meio ambiente e sem aditivos, está em conformidade com as leis atuais sobre embalagens de alimentos.

O nitrogênio é introduzido no cabeçote de extrusão através de um módulo de injeção. No nosso processo, o nitrogênio gasoso permanece em solução na massa plastica até o parison sair das trefilas do cabeçote, onde é formada uma estrutura celular fina, um método ideal para controlar o tamanho da célula e a qualidade da espuma.

Ao contrário de outros processos de extrusão de espumado, o gás não é introduzido e disperso na extrusora e, portanto, é independente da velocidade da extrusora. A injeção e a dispersão de gás ocorrem no cabeçote de extrusão. O misturador tem sua própria unidade para controlar a geração da estrutura celular. Para apoiar a formação da estrutura celular, adiciona-se pó natural de talco como agente de nucleação. Apenas uma pequena quantidade é necessária para construir uma estrutura celular delgada.

A extrusora existente e a rosca que entrega a camada intermediária não requer modificações. Além do sopro de espumado, nosso equipamento pode ser usado para produzir estruturas de três camadas sem um núcleo de espumado. Este é um benefício adicional que fornece uma justificativa econômica para o nosso equipamento.

Teste de campo

Exemplo: frasco de 1 LitroSem espumadoCom espumado
Peso bruto91 g73 g
Peso liquido70 g60 g
Densidade solido / espumado0.958 g/cm30.774 g/cm3
Camada exteriorPEAD + corPEAD + cor
Camada mediaPEAD + moídoPEAD + talco + moído
Camada internaPEADPEAD
Gás nitrogênio
Ciclo22.5 s [1]20.0 s [1]
Tempo de sopro17.0 s [1]13.5 s [1]
Pressão de sopro6.0 bar2.5 bar
Cabeçote/ Temperatura da trefila195°C / 180°C160°C / 150°C
Trefila / Diâmetro do mandril de sopro33 / 32 mm27 / 26.5 mm

[1]: Parâmetros definidos em uma máquina de sopro laboratorial W.MÜLLER modelo WMB 2-100

Em resumo, a garrafa com uma camada intermediária espumada possui 14% menos de peso do que uma garrafa sem formação de espuma. Os frascos com espumado exigem menos tempo de sopro e menos tempo de ciclo; a pressão de sopro também é reduzida para evitar a colapso da estrutura celular. No entanto, os resultados são claros: economia de peso considerável e uma elevada rigidez constante nos recipientes.

Deve notar-se que, devido à pressão de sopro reduzida, certos detalhes do molde, como gravuras ou pequenos raios, não podem ser reproduzidos e, portanto, devem ser modificados. Essas modificações são necessárias especialmente na área do gargalo. No entanto, verificou-se que as tampas ajustáveis a pressão não são problemáticas. Uma vez que a nova tecnologia de sopro por espumado é considerada principalmente para novos produtos e novos moldes, essas restrições não são um obstáculo em 80% dos casos.

A tabela a seguir mostra a carga superior ou ''top load'', e a deflexão de um frasco de três camadas de 65 gramas com uma camada intermédia espumada em comparação com uma garrafa sólida de 70 gramas sem formação de espumado, demonstrando que a resistência à carga vertical ou ''top load'' de o frasco de espuma mais leve é igual ou maior que o do frasco sólido, embora a deflexão seja ligeiramente maior.

Potencial de poupança econômica:

Embora a justificativa econômica do nosso sistema de moldagem por sopro de espumado dependa de fatores, como os custos do equipamento específico do projeto, o potencial de economia de custos é inquestionável. Uma das principais vantagens do nosso sistema é o fato de que a unidade de injeção e dispersão de gás pode, sob certas condições, ser adicionada a um cabeçote de extrusão e a sistemas de extrusão existentes. Além disso, nossa tecnologia de moldagem por sopro de espuma não é licenciada e não é necessário considerar os direitos de patente.

Os cálculos mostram que os custos adicionais para o compressor, o injetor de gás, a válvula de controle de fluxo e o misturador dinâmico são apenas 25% maiores do que os equipamentos de três  camadas convencionais. Os clientes que usam apenas um equipamento de extrusão soprado de camada única devem considerar a atualização para a tecnologia de três camadas, que foi bem estabelecida em toda a indústria de sopro, mesmo sem formação de espuma.

Embora o uso reduzido da resina economize quantidades consideráveis de dinheiro, a principal característica para muitos de nossos clientes de usar tecnologia de sopro de espuma é o aspecto ambiental da economia de recursos. As temperaturas de fusão, bem como as temperaturas das trefilas de extrusão, são menores em comparação com um processo de extrusão soprado convencional e contribuem para economias de energia. Além disso, em comparação com a moldagem por sopro convencional, os moldes devem ser resfriados de forma mais intensa, porque a condutividade térmica da camada de formação de espuma é reduzida. As soluções econômicas podem ser o uso de um resfriador, ou moldes com canais de resfriamento mais próximos da parede da cavidade.

Perspectiva do futuro:

Nossa nova tecnologia de moldagem por sopro de espumado, respeitosa ao meio ambiente, já demonstrou uma economia significativa em custos e recursos. A história bem sucedida da W. MÜLLER GmbH, que tem decorrido há mais de 40 anos, continuará com novos desenvolvimentos no campo da moldagem por sopro de espumado.

Nossa abordagem para não usar agentes de expansão química e aditivos de formação de espuma e técnicas de aplicação que não interferem com nenhum equipamento de sopro existente que nossos clientes operam provaram ser a direção certa. Isso é claramente evidente a partir dos comentários positivos recebidos após os primeiros projetos de amostragem bem sucedidos para os nossos clientes foram concluídos.

Continuamos nossa pesquisa e desenvolvimento com foco em resinas especiais com diferentes características de fluxo que podem abrir ainda mais oportunidades para alcançar estruturas celulares mais finas. Paralelamente a isso, continuaremos desenvolvendo nossas tecnologias de moldagem por sopro de espumado sequenciais para a formação de espuma em diferentes posições em forma oca, por exemplo, para a produção de dutos tubulares com seções reforçadas.

Componentes espumados:

Esquerda sem espumado, direito com espumado

As estratégias de desenvolvimento intensivo são aplicadas em muitas áreas para a fabricação de componentes plásticos com menor consumo de material, ao mesmo tempo em que alcança, ou mesmo otimiza, as propriedades necessárias do produto. Por exemplo, é possível criar uma estrutura de ''favo de mel'' integrando uma camada expandida na parede do recipiente. Os benefícios disso são sentidos não apenas pelos fabricantes de embalagens, mas também pelos usuários da indústria automotiva.

Os exemplos a seguir ilustram isso:

  • Redução do peso real do produto
  • Redução do ruído do sistema de ventilação causada pelo fluxo de ar
  • Melhoria dos efeitos de isolamento dos sistemas de ventilação para embalagem e automóvel
  • Redução de ruído da tubulação do turboalimentador