DISPOSITIVO DE CORTE DE PARISON – FACA QUENTE:

ESTUDO DE CASO*

Creusa Carlas de Sousa**

Marcelo Ferreira da Silva***

RESUMO

O artigo consiste em mostrar como se podem encontrar soluções eficientes, simples e fáceis dentro de uma empresa, sem gerar custos.A idéia de se fazer um dispositivo de corte de Parison – faca quente – na própria empresa surgiu por haver a necessidade, mas não disponibilidade de recursos para a compra do dispositivo e pelo fato de uma funcionária ter queimado o braço no cabeçote da máquina.Após uma conversa com um profissional da área de moldagem por sopro, decidimos confeccionar o dispositivo de corte - faca quente - com os materiais disponíveis internamente. O dispositivo consiste numa faca de corte quente, que instalada na máquina, corta o Parison ou mangueira, sem que o funcionário tenha que utilizar as mãos para fazê-lo.O dispositivo soluciona o problema de queimaduras nos braços dos operadores da máquina sopradora, pois mesmo a máquina sendo antiga - um sopro de 5 litros – é muito usada ,sua mesa faz movimentos de subida e descida, os operadores além queimar os braços corriam outros riscos ao cortar o parison com as mãos.A confecção do dispositivo foi uma solução simples que várias empresas já utilizam para evitar acidentes e otimizar o processo produtivo. Após o uso do dispositivo de corte, estes riscos desaparecerão e o ciclo produtivo será otimizado, pois não dependerá mais do operador, a máquina poderá trabalhar no automático e não no semi-automático, como é utilizada.

Palavras-chave: Corte de parison, Faca quente, moldagem por sopro.

_____________________________________________________________________

* Dispositivo que desenvolvemos para melhorar a produção peça / hora de uma sopradora de 5 litros.

** SOUSA, C. C. de. Tecnóloga em produção com ênfase em plásticos, faculdade de tecnologia – FATEC. Pós-Graduanda – MBA Gestão Ambiental – UNINOVE. Analista Técnico do Processo de Sopro – Escola LF e Assistente do departamento de Engenharia de Processos da empresa Brinquedos Bandeirante.

*** SILVA, M. F. da. Analista Técnico do Processo de Sopro – Escola LF. Encarregado do setor de sopro da empresa Plásticos Eldorado.

ABSTRACT

The article to show how if can look for solution efficient, simple and easies in side of the company, without cost. The idea of to make a device of the cut of the parison – hot knife – in the own company did appear for there is to need, but there isn't available of resources to buy one a device out. And for a official to had burnt your arm in the machine. After a converse with a professional of the area of blow molding, we decision to make the device of the cut – hot knife – with the materials available in side the company. The device is a hot knife of cut, that install in the machine, cut the parison without the official to have that to use the hand to make. The device is the solution of problems of burn in the arms of the officials of the machine of blow molding, because same the machine to be old – the blow mold of five liters – it's to use a lot, your table to do movements of go up and go down, the officials over burn there are others problems. For to make of device went a solution simple the others companies already to use t avoid accident and to improvement your productive process. After the use of device of cut, this problems will be improve, because don'tdepend of the officials, the automatic and don't in the semi-automatic, how is to use nowadays.

Key-words: Cut of parison, Hot knife, blow molding.

INTRODUÇÃO

O processo de sopro é um processo muito utilizado no mundo. Transformadores que produzem peças ocas, frascos, brinquedos e outros.

O material mais utilizado nesse processo é o Polietileno de Alta Densidade, por ser uma commodity, com preço relativamente baixo, por se adequar com facilidade ao processo com poucas perdas e por poder ser reprocessado e voltar ao processo.

Essas empresas de transformação geralmente possuem capacidade de produzir dispositivos internamente. Foi caso da empresa onde foi realizado o estudo.

Após a detecção de acidentes na operação de uma sopradora de cinco litros e a constatação de que a produção estava muito aquém da capacidade da máquina, optou-se pela confecção de dispositivo pneumático de corte de parison utilizando-se de faca quente.

PROCESSO DE MOLDAGEM POR SOPRO

Moldagem por sopro é um processo para produzir artigos ocos e fechados. Este processo foi desenvolvido para a industria de vidro. Atualmente é bastante difundido na industria de transformação de plástico (Whelan, 1999).

Basicamente o processo de sopro consiste na produção de uma pré-forma (parison / mangueira) e esta é colocada dentro de um molde com o formato da peçaa ser produzida. Após o fechamento do molde injeta-se ar comprimido ou (gás pressurizado) forçando o plástico contra a parede do molde, a pressão é mantida até o resfriamento e solidificação da peça, após esse processo o molde abre-se e a peça é extraída, como pode ser visto na figura 1. (SENAI, 2003)


Figura 1. Processo de sopro. SENAI 2003.

A moldagem por extrusão-sopro geralmente inclui alta produtividade, molde de baixo custo. Porém, como desvantagens estão a grande quantidade de rebarbas e o controle limitado da espessura do parison. (SENAI, 2003)

A moldagem por extrusão e sopro é composta por uma máquina, um extrusora para produzir o plástico fundido; um sistema para formar o parison, cabeçote, conjunto macho e bucha, resistências e outros; é necessário também, um molde ou moldes, com uma ou várias cavidades com formatos diversos, utilizados para o processo de sopro. Como ser observado na figura 2.



Figura 2. Conjunto extrusão-sopro. Apostila LF. 2007.

A mangueira ou parison é extrudada para baixo, numa temperatura que pode estar acima de 200ºC, quando o comprimento pré-determinado na regulagem é atingido, o molde fechaapertando o parison contra a parede do molde, no caso de sopro por acumulação; no caso de sopro contínuo o carro sobe, apanha o parison, o molde fecha e aperta o parison contra a parede do molde. O fechamento solda o parison em uma das extremidades (no caso de sopro por agulhas o parison é soldado em ambos os lados). O parison, quente, é soprado e refrigerado antes de ser ejetado. (WHELAN, 1999)

SOPRO SUPERIOR

Nas máquinas de sopro superior o molde se desloca, conduzindo o parison para uma estação de sopro separada, isso permite que enquanto uma peça esteja sendo soprada, outro parison esta se formando para produzir outra peça, num processo de extrusão contínua, normalmente com mais de um carro. Um pino de sopro é introduzido no gargalo (superior) do parison quando o mesmo se encontra na estação de sopro, o fluxo de ar passa através do pino de sopro, causando a expansão do parison contra as paredes do molde, o parison adquire a forma do molde. Essas peças são apoiadas na base. Após esse processo a peça passa por um processo de rebarbação, impressão e outros.

SOPRO INFERIOR

A maioria das peças é produzida por sopro superior, pos grande parte dessas peças são frascos produzidos com gargalo calibrado, com certa precisão. Neste caso, o pino de sopro é pressionado contra o gargalo e assim forma-se a rosca externa se esta existir no molde.

As peças produzidas pelo processo de sopro inferior são apoiadas no gargalo. O parison cai sobre o pino quando o comprimento programado é alcançado, o molde fecha-se e esse fechamento pode formar, quando for o caso, a seção do gargalo e solda a outra extremidadedo parison, ao introduzir-se o sopro através do pino, o parison é inflado. Em alguns caso ao invés de pino de sopro, utiliza-se agulhas de sopro. Essa agulha é introduzida no parison após seu fechamento, através de canal apropriado no molde, em seguida o ar de sopro é introduzido para inflar a peça.

SOPRO LATERAL

O processo de sopro que utiliza agulha lateral é um processo específico para algumas peças. Após a extrusão do parison, o molde fecha, e as agulhas são introduzidas lateralmente através de canais apropriados, introduzindo o ar de sopro na peça e inflando a mesma. Este processo é bastante utilizado para a produção de brinquedos e outros artigos cujo não haja problemas com o furo da agulha de sopro na lateral da peça.

Existem outras variações no processo de sopro como: variação na espessura do parison; pré-sopro, onde o sopro abre o parison antes da introdução do ar de sopro; as rebarbas podem ser retiradas antes da peça ser ejetada; envasamento de produtos antes do frasco se ejetado; peça é etiquetada antes de ser ejetada; peças podem ser tratadas antes da ejeção, com flúor, por exemplo. Em outros casos o parison é estirado antes do sopro, para obter uma orientação molecular diferenciada. (WHELAN, 1999)

PROCESSO DE SOPRO CONTÍNUO

No processo contínuo, a extrusora plastifica e empurra o material plástico fundido através da matriz formando um parison contínuo. Como a extrusão é contínua, o parison deve ser transferido para o molde através do movimento dos carros da sopradora, enquanto outro parison esta se formando. Existe a possibilidade de movimento vertical, horizontal e diagonal, como também o movimento chamado angular ou lateral descendente, para sopro, resfriamento e ejeção da peça.


Figura 3. Cabeçote de extrusão contínua. BEKUM.2007.


Figura 4. Cabeçote, parison, molde, faca de corte, processo de sopro. BEKUM.2007.

MATERIAIS UTILIZADOS NO PROCESSO DE SOPRO

Inicialmente a industria de transformação que utiliza o processo de extrusão sopro utilizava-se o Polietileno de Baixa Densidade (PEBD). Posteriormente passou a utilizar o Cloreto de Vinila (PVC), o Polietileno de Alta Densidade (PEAD), atualmente utiliza-se o Polipropileno (PP), o Polietileno Tereftalato (PET) e outros.

Porém, neste artigo falaremos apenas do PEAD, que é o material utilizado no estudo de caso.

Pode-se ressaltar que 56% de todos os materiais utilizados para o processo de sopro é o PEAD, por ser uma commodity, ter um custo relativamente baixo e com boas propriedades para várias aplicações. (WHELAN,1999)

POLIETILENO DE ALTA DENSIDADE (PEAD)

OPEAD é considerado quimicamente inerte, além de apresentar resistência a solventes e sua permeabilidade á vapores de água é baixa, em água fervente não deforma mantém resistência mecânica em baixas temperaturas. (Marinho,2005)

O PEAD é um material isento de ramificações, e devido a esta ausência este material é mais cristalino que o PEBD. Esse tipo de características resulta em materiais que são mais densos, mais rígidos, resiste mais à tração, são mais duros, maior temperatura de destorção ao calor, maior resistência química, maior viscosidade e impermeabilidade, porém possui baixa resistência ao impacto. (WHELAN,1999)

O PEAD é um material que possui resistência à fadiga dinâmica boa, não chegando, porém, ao nível do PP. Sua resistência à intempéries é boa mas pode ser melhorada com a adição de negro de fumo.

É permeável a gases e vapores, mas o PEAD é menos permeável que o PEBD. Sua permeabilidade é a vapores orgânicos é menor para álcoois e aumenta na seguinte seqüência: de ácidos para aldeídos e cetonas, ésteres, éteres, hidrocarbonetos e hidrocarbonetos halogenados, porém a permeabilidade diminui com a densidade.O PEAD não deforma em água fervendo (WHELAN, 1999). Na figura abaixo se pode observar o mero do Polietileno.


FIGURA 5.Estrutura química do mero de Polietileno.Fonte: Macromoléculas e polímeros, 2005.

A densidade do PEAD está entre 0,94 e 0,965 g/cm³, este material quando sem carga irá flutuará em água e cloreto de magnésio saturado. O PEAD possui cor natural branco leitoso, portanto é bastante versátil quanto à utilização de cores, mas os produtos não podem ser fabricados transparentes.Quando se aquece o PEAD numa chama azul de bordas amarela e solta pouca fumaça, pingos acesos são formados e quando a chama se apaga é evidente um odor de cera ou vela.O ponto de fundição do PEAD é de 130 – 135ºC.Este material absorve menos que 0,01% de água em 24 horas em temperatura ambiente, portanto a secagem não é necessária.Possui cristalinidade até 95% com Tg : - 120ºC e Tm: 135ºC. ( SOUSA,2006)

O PEAD geralmente é utilizado no processo de moldagem por extrusão sopro, tanto no processo de extrusão sopro contínuo, como no processo de extrusão sopro por acumulação.

ESTUDO DE CASO

PROBLEMA

Uma industria de transformação de plásticos que utiliza entre seus vários processos produtivos o processo de extrusão sopro contínuo, esta empresa possui duas máquinas de sopro contínuo de cinco litros, onde produz peças muito pequenas com PEAD. O PEAD utilizado possui índice de fluidez entre 0,28 – 0,38.

Essas máquinas não estavam trabalhando no automático, pois não possuía dispositivo de corte de parison (faca quente). O material é extrudado, forçado pela matriz, forma-se o parison, a mesa sobe apanha o parison e desce, então os operadores cortavam o parison com as mãos. Normalmente aconteciam pequenos acidentes onde os operadores tinham suas mãos e braços queimados no cabeçote. O cabeçote pode chegar a 240ºC.

O processo não utilizava faca de corte, o operador tinha que acionar o botão semi-automático a cada ciclo e tinha que colocar o braço através da grade de proteção com a porta fechada durante o funcionamento do maquinário para cortar o parison com a mão, este parison na maioria das vezes gruda na luva atrapalhando e tomando tempo do operador que acaba interferindo no ciclo para retirar o material da luva.

Com esse processo semi-automático a produção torna-se consideravelmente baixa, chegando a máquina a trabalhar com um ciclo de 65 segundos, produzindo apenas 55 peças por hora.

SOLUÇÃO

Após conversa com profissionais da área de sopro concluímos que a melhor alternativa para solucionar este problema era uma faca de corte quente. Porém, como o orçamento da empresa não dispunha de verba para este fim naquele ano, decidimos confeccionar a faca internamente. A empresa dispunha do material necessário, mão-de-obra e máquinas.

O projeto iniciou-se em 16 de abril de 2007 com os rascunhos em folha de caderno e finalizado em 03 de dezembro de 2007 com a instalação na máquina.

MATERIAL UTILIZADO

Segue abaixo o material utilizado para a confecção do dispositivo.


Figura 6. Haste da lâmina, barras de alumínio.


Figura 7. Isolador térmico, barras de Poliamida 6 / 66.

Figura 8. Chapa suporte do isolador térmico (SAE 1045).


Figura 9. Chapa com guias e chapa suporte do cilindro pneumático (SAE 1045).


Figura 10. Cubo de fixação (SAE 1045).


Figura 11. Eixo de fixação (SAE 1020 / 1045).


Figura 12. Cilindro pneumático.


Figura 13. Conjunto barras de alumínio, isolantes de poliamida e resistência de níquel-cromo.


Figura 14. Conjunto completo, dispositivo pneumático para corte parison com faca quente.

Inicialmente, tiramos as medidas em relação ao cabeçote. Fizemos um rascunho no papel. E posteriormente começou-se a fazer o protótipo. Foi demorado. Pois, tivemos que esperar a manutenção instalar o sistema pneumático na máquina e ativa a porta do CLP do programador da máquina. Enviou-se os rascunhos para o projetista desenhar o dispositivo.

Após a confecção das peças, feitas individualmente e num processo manual, procedeu-se à montagem do dispositivo, e seu teste de eficiência. Ver figuras 15 e 16.


Figura 15. Dispositivo instalado.


Figura 16. Dispositivo funcionando.

RESULTADOS

Após a instalação do dispositivo não houve mais casos de queimaduras oriunda da operação da máquina. Com o sistema de corte automático o operador só abre a porta da máquina para retirar a peça, pois as operações de acionar o botão semi-automático e a operação de cortar o parison com a mão estão extintas, sobrando tempo para otimizar o processo aumentando a produção horária. Isso proporcionou a diminuição do ciclo da peça que após a instalação do dispositivo passou a ser de 36 segundos, produzindo assim 100 peças por hora.

Houve um ganho de 55% na produção e manteve-se um operador na máquina.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

O processo de sopro é muito simples, mas exige certo conhecimento para fazer o ajuste fino. É um processo bastante flexível, haja vista que permite a utilização de vários tipos de matéria-prima. E também em relação à infinidade de produtos que podem ser produzidos com esse processo. Por ser um processo que produz muitas rebarbas em alguns casos é necessário ter um operador por máquina, neste caso há a necessidade de garantir a segurança deste operador para que a falta de segurança não venha a prejudicar a produção.

Neste trabalho constatamos que, com um dispositivo muito simples e de fácil confecção pode-se obter um ganho considerável no processo produtivo, além de acabar com pequenos acidentes que ocasionavam problemas ao operador, problema este que acarretavam a diminuição da produção e a falta de comprometimento dos mesmos.

Observou-se também que muitos dispositivos podem ser fabricados internamente as empresas, sem demandar custos a mais, além do material já existente na própria empresa.

Observou-se ainda uma vantagem para a empresa, teve sua produção aumentada em 55% sem que a empresa tivesse nenhum custo a mais para isso.

BIBLIOGRAFIA

Apostila: Cursos Técnicos – Sopro. Escola Laurentino de Freitas – LF. 2007.

Apostila: Preparador e regulador de máquinas extrusoras por sopro. SENAI. 2003.

Marinho, J.R.D. "Macromoléculas e Polímeros", 1ª Edição, Editora Manole, 2005.

Palestra BEKUM. Cabeçotes. 2007.

SOUSA, C. C. de. "Identificação dos Materiais Plásticos numa Cooperativa de Reciclagem: Estudo de Caso". Trabalho de conclusão de curso. 2006. Publicado no site www.webartigosos.com . 2008.

WHELAN, Tony. "Manual de Moldagem por Sopro da Bekum". Politeno Indústria e Comércio Ltda. 1999.