A moldagem por injeção é uma das tecnologias de produção mais importantes na indústria moderna dos plásticos. Com a crescente ênfase na proteção ambiental e na procura de um mundo sustentável, os copos descartáveis feitos de materiais PET (Polietileno Tereftalato) e PLA (Ácido Poliláctico) tornaram-se populares. Estes materiais não só têm excelentes propriedades físicas, como também cumprem os requisitos ambientais. Onde e como podem as máquinas de moldagem por injeção ser utilizadas para produzir copos PET e PLA? Este artigo explora esta questão de vários ângulos, incluindo as propriedades dos materiais, processos de moldagem por injeção, requisitos de equipamento e casos de aplicação prática.

Propriedades dos materiais PET e PLA

Material PET

O PET é um material termoplástico parcialmente cristalino utilizado em recipientes para fibras, alimentos e bebidas. O PET tem as seguintes caraterísticas:

Elevada transparência e brilho: O PET é altamente transparente e tem um brilho elevado, o que o torna ideal para materiais de embalagem transparentes.

Excelentes propriedades mecânicas: O PET tem uma elevada resistência à tração e é resistente, capaz de suportar a pressão e o impacto sem danos significativos.

Resistência química: O PET é resistente à corrosão química, razão pela qual é designado por PET.

Reciclabilidade: O PET é altamente reciclável e está em conformidade com os regulamentos de conservação ambiental.

Boa resistência ao calor: O PET tem uma elevada resistência ao calor e não amolece nem se deforma a altas temperaturas, ao contrário do PVC. Isto torna-o adequado para embalagens de alimentos que requerem esterilização a alta temperatura.

Material PLA

O PLA é um material plástico amigo do ambiente porque é produzido a partir de recursos renováveis como o milho ou a cana-de-açúcar. O PLA tem as seguintes caraterísticas:

Biodegradabilidade: O PLA pode ser biodegradado no ambiente de compostagem industrial, pelo que é apelativo para o ambiente.

Boa transparência: Tal como o PET, o PLA também tem uma elevada transparência que pode ser utilizada para produtos de embalagem transparentes, como produções de película fina e embalagens flexíveis.

Processamento fácil: Sendo uma poliamida alifática, o PLA apresenta excelentes caraterísticas de processamento e pode ser processado através de diferentes técnicas.

Baixa estabilidade térmica: Por conseguinte, a sua utilização é limitada em vários domínios de aplicação, especialmente em domínios que envolvem temperaturas elevadas, uma vez que, a essas temperaturas, o PLA amolece e degrada-se.

Segurança no contacto com os alimentos: O PLA é biodegradável e produzido a partir de recursos e matérias-primas renováveis, em conformidade com o Material em Contacto com os Alimentos para utilização com alimentos e bebidas.

Processo de moldagem por injeção

Princípio da moldagem por injeção

A moldagem por injeção é o processo de fabrico de objectos colocando material derretido num orifício e deixando-o arrefecer e endurecer. Este processo envolve aquecer o plástico, derretê-lo, esguichá-lo num orifício, esmagá-lo, arrefecê-lo e depois retirar a peça. Algumas das peças principais são o esguicho, o suporte, o perfurador, o aquecedor e o controlador.

Parâmetros de moldagem por injeção

Parâmetros-chave do processo de moldagem por injeção incluir:

Temperatura: A temperatura a que o plástico funde e a temperatura do molde são dois factores importantes que determinam a qualidade do produto final.

Pressão: A pressão de injeção e a pressão de retenção determinam a quantidade de plástico que preenche o molde.

Tempo: O tempo de injeção, o tempo de retenção e o tempo de arrefecimento determinam as dimensões e as propriedades mecânicas do produto.

Vantagens da moldagem por injeção

A moldagem por injeção tem as seguintes vantagens:

Alta eficiência de produção: Esta técnica de produção é perfeita para fabricar uma grande quantidade de material muito rapidamente utilizando máquinas de moldagem por injeção.

Alta precisão: Os moldes para a moldagem por injeção de plástico são super precisos e óptimos para fazer formas realmente complicadas.

Elevado grau de automatização: As máquinas actuais têm uma tonelada de automação, pelo que não é preciso fazer muito, o que significa que se podem fazer muitas coisas com o mesmo aspeto.

Versatilidade: É possível fazer quase tudo com a moldagem por injeção e utilizar quase todos os tipos de materiais.

Processos de moldagem por injeção para PET e PLA

Moldagem por injeção de PET

As principais considerações para a moldagem por injeção de PET incluem:

Tratamento de secagem: O PET é um material sedento e não gosta de estar molhado. Quando o PET fica molhado, pode decompor-se e tornar-se menos útil. Por isso, é necessário secá-lo. Depois de fazer a sua amostra, precisa de a colocar no forno durante 4-6 horas a 150 ℃.

Controlo da temperatura: O PET tem uma temperatura de amolecimento elevada, de cerca de 250-280°C, e a temperatura do molde deve ser controlada entre 80-120°C para obter um produto com melhor aspeto e precisão.

Controlo da pressão: Assim, o PET tem caraterísticas de baixo fluxo e, para o conseguir, é necessária uma pressão de injeção elevada, de cerca de 80-140 MPa, e mesmo uma pressão de retenção elevada. Normalmente, este tempo de retenção deve situar-se entre 10 e 20 segundos, consoante a espessura média da parede do produto.

Conceção do molde: Os possíveis problemas que podem surgir durante a moldagem de produtos PET incluem a cristalização dos produtos; o sistema de arrefecimento do molde deve, portanto, ser concebido para arrefecer os produtos de forma uniforme e rápida.

Considerações sobre desmoldagem: Os produtos PET são bastante rígidos, pelo que é preciso ter cuidado ao desmoldá-los para não os partir. Neste caso, a utilização do braço para desmoldar é uma boa forma de o fazer, tornando-o mais rápido e melhorando o produto.

Moldagem por injeção de PLA

Os pontos-chave para a moldagem por injeção de PLA incluem:

Tratamento de secagem: O PLA também é muito sensível à humidade, e precisa de ser seco antes do processamento para um teor de humidade de 0,02%. Normalmente, o PLA é seco em um secador a 80 ℃ por 2-4 horas.

Controlo da temperatura: O PLA, um tipo de polímero termoplástico, tem um ponto de fusão mais baixo de 160-180 ℃. A temperatura do molde deve ser controlada em 30-50 ℃.

Controlo da pressão: As caraterísticas de fluxo, ou a facilidade com que flui, são bastante boas, uma vez que apenas necessita de baixa pressão de injeção, como 60-100Mpa e pressão de retenção. Deve-se reduzir a velocidade de injeção para eliminar o problema da quebra da massa fundida que surge com uma velocidade de injeção elevada.

Conceção do molde: Uma vez que os produtos de PLA tendem a deformar-se e a deformar-se, a conceção do molde deve permitir um arrefecimento uniforme em todo o molde para ajudar a reduzir as tensões internas.

Considerações sobre desmoldagem: Para reduzir a complexidade, os produtos PLA deformam-se facilmente durante a desmoldagem, pelo que se deve ter cuidado ao manusear os produtos. Para qualquer problema de aderência, devem ser utilizados revestimentos de molde de baixa aderência para minimizar a ocorrência de problemas.

Seleção e configuração de máquinas de moldagem por injeção

Tipos de máquinas de moldagem por injeção

Padrão moldagem por injeção podem ser utilizadas para a moldagem por injeção de PET e PLA, mas são necessárias configurações adequadas com base nas caraterísticas do material e nos requisitos do produto. Os tipos comuns de máquinas de moldagem por injeção incluem:

Máquinas de moldagem por injeção hidráulica: Tonelagem de força de aperto Máquinas de moldagem por injeção convencionais capazes de processar uma vasta gama de plásticos. Este sistema hidráulico proporciona uma pressão de injeção e uma força de aperto significativas para plásticos PET e outros materiais de elevada viscosidade.

Máquinas de moldagem por injeção totalmente eléctricas: Estas máquinas são consideradas mais precisas, perfeitas para fabricar materiais muito precisos e com grande procura no mercado. Isto deve-se ao facto de o sistema de controlo do servomotor das máquinas all-electic lhe dar a capacidade de colocar a velocidade inicial e a pressão de injeção numa gama estreita para materiais como o PLA.

Máquinas de moldagem por injeção híbridas: Estas máquinas são uma combinação de máquinas hidráulicas e eléctricas e são muito flexíveis e eficientes em termos energéticos. São uma combinação de máquinas hidráulicas e eléctricas. Muitas delas podem fornecer uma elevada pressão de injeção e são também muito precisas e eficientes em termos energéticos - tornando as máquinas híbridas a melhor escolha.

Configuração de máquinas de moldagem por injeção

Ao produzir copos de PET e PLA, devem ser consideradas as seguintes configurações:

Desenho do parafuso: O PET e o PLA têm perfis de fusão diferentes, pelo que utilizam parafusos diferentes. Para o processamento de PET, é necessário utilizar um parafuso com uma secção de compressão curta para obter a maior eficiência de plastificação, enquanto que para o PLA pode utilizar um perfil de parafuso de uso geral, mas é necessário ter a geometria correta para minimizar o tempo que passa na fusão e, por conseguinte, a quantidade de degradação.

Sistema de aquecimento: Para evitar que a temperatura se torne demasiado elevada e que a massa fundida se decomponha, é necessário controlar muito bem a temperatura. É necessário manter as bobinas de aquecimento e o controlo de temperatura em bom estado e calibrados para manter o calor nas salas.

Sistema de desmoldagem: Os moldes incluem produtos PET e PLA, que são fracos e precisam de ser manuseados cuidadosamente durante a desmoldagem. A duração do processo de moldagem é descrita e pode ser concebido um braço robótico ou um sistema de ejeção pneumático para melhorar a desmoldagem.

Casos de aplicação prática

Caso de produção de copos PET

Uma empresa de bebidas utiliza o PET moldagem por injeção processo para produzir copos transparentes para bebidas com o seguinte processo:

Preparação de matérias-primas: Utilizamos as melhores matérias-primas PET e certificamo-nos de que os materiais têm um teor de humidade inferior a 0,005%.

Conceção do molde: Utilizamos moldes de alta precisão e concebemo-los com um bom sistema de arrefecimento para garantir que o tamanho do produto é estável. Escolhemos este material de molde porque pode aquecer rápida e uniformemente devido à sua boa condutividade térmica.

Definições dos parâmetros do processo: Deve ser moldado a uma temperatura de 260 ℃, enquanto o molde deve ser mantido a uma temperatura de 100 ℃, a pressão de injeção sendo 120MPa, a pressão de retenção 80MPa, o tempo de injeção 2 segundos, tempo de retenção 8 segundos, tempo de resfriamento 15 segundos.

Controlo do processo de produção: Utiliza a automatização adaptativa para o fabrico. Isto significa que existe um sistema de controlo em linha que verifica as dimensões, o peso e a transparência de cada copo fabricado para garantir que cumpre os requisitos de qualidade.

Controlo de qualidade: Um sistema de deteção em linha monitoriza as dimensões, o peso e a transparência do produto para garantir que cada copo cumpre as normas de qualidade. São efectuadas amostragens regulares para testar as propriedades mecânicas e a resistência química do produto.

Caso de produção de copos PLA

Uma empresa de produtos ecológicos utiliza o processo de moldagem por injeção de PLA para produzir copos biodegradáveis descartáveis com o seguinte processo:

Preparação de matérias-primas: Utilizamos matérias-primas PLA biodegradáveis e, em seguida, secamo-las até atingir um nível de humidade de perda de peso inferior a 0,02%.

Conceção do molde: Utilizamos uma estrutura simples do molde como o ciclo de moldagem e aumentamos a eficiência da produção. O que nos distingue da concorrência é o revestimento de baixa aderência na superfície do molde, para que haja pouca aderência do PLA.

Definições dos parâmetros do processo: Temperatura de fusão a 170 ℃, temperatura do molde a 40 ℃, pressão de injeção a 80MPa, pressão de retenção a 60MPa, tempo de injeção a 1. O tempo de ciclo desejado para o produto escolhido é de 5 segundos, o tempo de retenção é de 5 segundos e o tempo de resfriamento é de 10 segundos.

Controlo do processo de produção: As máquinas de moldagem por injeção totalmente eléctricas são concebidas e afinadas para obter um controlo preciso de todos os movimentos, consumindo muito pouca energia. Alguns dos factores que tornam a linha de produção mais eficiente são a utilização de sistemas de alimentação e desmoldagem que requerem uma intervenção humana mínima.

Controlo de qualidade: A amostragem regular garante que cada lote de produtos cumpre as normas de biodegradabilidade e propriedades mecânicas. São efectuados testes de biodegradabilidade e de desempenho mecânico para verificar a taxa de degradação do produto e a sua resistência à utilização.

Análise do impacto económico e ambiental

Análise dos benefícios económicos

Utilização de materiais PET e PLA para produção de moldagem por injeção de copos tem os seguintes benefícios económicos:

Alta eficiência de produção: A moldagem por injeção continua a ser vantajosa em termos de eficiência e automatização, tornando-a mais barata quando utilizada em aplicações em que são produzidos muitos produtos semelhantes.

Custo do material: Embora o material de base do PLA tenha vantagens em termos de custos no que diz respeito à sustentabilidade, o material triturado torna o produto mais apetecível para países com normas ambientais mais exigentes no que diz respeito aos produtos a vender dentro das suas fronteiras.

Investimento em equipamento: O investimento inicial em equipamento é elevado, mas o custo pode ser recuperado rapidamente à medida que a escala de produção e a eficiência aumentam.

Análise de Impacto Ambiental

A utilização de materiais PET e PLA tem vantagens ambientais significativas:

Reciclabilidade do PET: A capacidade de reciclagem do PET reduz o ónus ambiental após a sua utilização. A reciclagem e a reutilização podem reduzir o consumo de materiais virgens e a produção de resíduos.

Biodegradabilidade do PLA: A biodegradabilidade do PLA permite-lhe decompor-se em ambientes naturais após a sua eliminação, reduzindo a poluição por plásticos.

Consumo de energia: A utilização de máquinas de moldagem por injeção totalmente eléctricas pode reduzir o consumo de energia e as emissões de carbono, tornando a produção mais amiga do ambiente.

Conclusão

Em suma, as caraterísticas das máquinas de moldagem por injeção mostram que é possível produzir diferentes tipos de copos, tais como PET e PLA, através de uma configuração adequada do equipamento e do ajuste fino dos parâmetros para cada tipo de material. Os copos de PET têm uma transmissão de luz muito boa e perfeições mecânicas que são ideais para a embalagem de bebidas. Os copos de PLA, no entanto, custam mais e são biodegradáveis e apropriados para aplicações de utilização única, para apoiar um processo amigo do ambiente. Devido ao desenvolvimento da tecnologia e à evolução das tendências e exigências dos clientes, os processos de moldagem por injeção ocuparão no futuro uma posição mais proeminente no fabrico de produtos PET e PLA.

Talvez no futuro, o padrão de conformidade ambiental seja ainda mais elevado, juntamente com a consciencialização dos consumidores para o ambiente, a utilização de materiais biodegradáveis, como o PLA, será muito exigida. Atualmente, os processos de moldagem por injeção necessitam de ser melhorados para se adaptarem às várias aplicações de diferentes materiais e produtos, de modo a garantir a existência de soluções de processo eficazes, eficientes, que poupem energia e respeitem o ambiente. Por outro lado, os fabricantes de moldagem por injeção As máquinas de plástico sempre se mantiveram a par na tentativa de conceber e produzir máquinas mais novas e mais inteligentes, capazes de satisfazer a miríade de exigências do mercado no mundo dos produtos de plástico.

Neste caso, a gestão tem de insistir na introdução de alterações contínuas no processo, obtendo acesso a melhores equipamentos e ferramentas de produção, de modo a melhorar a produtividade total, aumentar a qualidade dos produtos e, ao mesmo tempo, reduzir o custo de produção, o que constitui uma vantagem para a economia e para a física. Os consumidores e os fabricantes também beneficiam muito, porque as capacidades das tecnologias de moldagem por injeção foram amplamente aplicadas em toda a linha de produção de copos PET e PLA, não só contribuindo para a popularização do fabrico ecológico, mas também proporcionando novas possibilidades para uma maior evolução e eficiência dos recursos.