A seleção da EBM numa indústria química em grande escala é uma atividade fundamentalmente diferente da escolha de uma máquina para embalagens para o consumidor. Quando o produto-alvo é um tanque de 100L a 1000L, tambor ou recipiente em grande quantidade intermediário concebido para conter ácidos, solventes, concentrados agroquímicos ou detergentes industriais, a máquina não se define mais por ciclos por hora. Define-se pelo quanto de resina o cabeçote pode conter, quão rápido esta resina pode ser empurrada para fora antes que a gravidade destrua o parison e quão exata pode ser a distribuição da parede para que o recipiente acabado sobreviva a um teste de cadência a menos 18 graus Celsius depois de semanas de contato químico. Cada decisão downstream na fábrica, desde a compra de resina à contagem de moldes ao desempenho na análise de fugas, resulta dessas três perguntas.
Este guia descreve a lógica de engenharia completa para a especificação de uma linha de moldagem por sopro a partir de uma extrusão para recipientes químicos de grande tamanho. Abrange a definição do cabeçote acumulador, a seleção dos parafusos e do tambor, o cálculo da força de fixação, a seleção do tipo HMWHDPE com janelas de propriedade real, estratégias de barreira multicamada e de fluorinação, a programação do parison com SPC e a distribuição da parede radial, as janelas de parâmetros de processo para cada classe de volume, os requisitos de certificação de produtos perigosos e as operações downstream que decidem se a taxa de rejeição se situa em dois por cento ou em doze por cento.
A perspectiva de equipamentos aqui provém da Apollo, uma fábrica da Wanplas em Zhangjiagang, com mais de 20 anos de história em máquinas de moldagem a jato e extrusão automáticas, uma área de fabricação de 8,000 metros quadrados, dez séries de máquinas que contemplam mais de oitenta modelos e mais de 4,000 máquinas em operação em mais de 90 países. A Apollo fabrica a série ABLD de alta resistência especificamente para a faixa de 20L a 1500L abordada neste artigo, juntamente com a série ABLB e uma série totalmente elétrica para embalagens químicas mais pequenas. A marca-mãe Wanplas fornece os equipamentos circundantes upstream e downstream quando uma fábrica de embalagens químicas é construída como um projeto chave-na-mão.
Por que tanques químicos de 100 a 1000 litros são um problema de engenharia diferente
O fator físico mais importante relacionado ao moldagem por sopro em grandes recipientes é que um parison pendurado é uma coluna viscoelástica carregada pelo seu próprio peso. Um tubo de fusão de 55 kg suspenso a 2,5 metros do cabeçote está sujeito a tensão elástica que aumenta de zero no extremo livre até um máximo na saída do matriz. Se a fusão não pode suportar essa carga, o parison vai finar na parte superior, engrossar na parte inferior, ficar mais estreito e, no pior dos casos, separar-se antes que o molde se feche. Abaixo de aproximadamente 20L, este efeito é gerenciável com um cabeçote de extrusão contínuo. Acima de 100L, domina todo o projeto do processo.
É por isso que todas as máquinas confiáveis para esta classe utilizam uma cabeça acumuladora em vez de extrusão contínua. A extrusora plastifica uniformemente e preenche uma câmara de armazenamento; um pistão hídrico libera toda a massa durante uma única onda rápida. O tempo de descarga torna-se a variável de controle. Para um recipiente de 100L, a cabeça acumuladora deve esvaziar em cerca de 6 a 10 segundos; para um recipiente de 1000L, a janela se amplia ligeiramente, para cerca de 12 a 25 segundos, porque o parison é mais longo e mais pesado e o relógio da queda corre mais rápido, não mais lento. Uma cabeça que necessita de 40 segundos para empurrar 50 kg não é uma grande cabeça de tanque, não importa o que diga a capacidade do placo.
O segundo fator diferenciador é a distribuição da parede. Uma garrafa pequena tolera uma variação da parede de mais ou menos 15 por cento, pois nada de estrutural depende dela. Um tanque de 1000 l não tolera. O recipiente deve passar por testes de empilhamento, testes hidrostáticos, testes de queda e vibração, enquanto está cheio de um líquido que pode ter uma gravidade específica de 1,6 ou superior. Spotagens finas locais no raio do ombro ou no bordado da base tornam-se locais de origem de fissuras, e, em serviços químicos, esses locais se propagam por rachaduras de estresse ambiental, em vez de simples fadiga mecânica. Atender a uma variação da parede dentro de mais ou menos 8 por cento em um corpo de 1000 l é o objetivo prático, e exige tanto programação de parison axial com um grande número de pontos de medição como hardware de correção radial.
O terceiro diferencial é a massa térmica. Uma peça de polietileno de 50 kg transporta uma grande quantidade de calor para o molde. O resfriamento, e não o sopro, controla o ciclo. Quando uma garrafa de plástico de 5 litros pode ser girado em 25 segundos, um tanque de 1000 litros gira-se em 300 a 450 segundos e 70 a 85% desse tempo é para o resfriamento. Isto inverte a lógica de otimização habitual: aumentar a saída do extrusor para além do que o sistema de resfriamento pode absorver não adquire nada. O design do canal de resfriamento do molde, a temperatura do água refrigerada e a troca de ar interno valem mais tempo de ciclode trabalho do que qualquer alteração na unidade de plastificação.
Por fim, o serviço químico impõe constrangimentos materiais que retornam à especificação da máquina. A resina que sobrevive a um concentrado emulsificável de pesticida baseado em xileno por dois anos é um HMWHDPE de peso molecular elevado e de distribuição de peso molecular ampla, com muito baixo fluxo superficial. Essa resina exige uma maior energia de cisalhamento para plásticos, maior pressão superficial para pressionar através do cabeçote e uma geometria do parafuso projetada para ela. Uma máquina especificada para um grau de moldagem por sopro de uso geral com um MFR de 2 g/10min ficará subpotente no dia em que o cliente muda para um o grau adequado para cilindros químicos.
Tecnologia da cabeça do acumulador e como ela dimensiona toda a máquina
A cabeça do acumulador é o componente que define uma máquina de moldagem por injeção de grande tanque. Entender sua arquitetura interna é o caminho mais rápido para ler corretamente um folheto de especificações, porque o projeto da cabeça determina o peso dos golpes, a taxa de descarga, o comportamento de purga, o tempo para a mudança de cor e se estruturas multicamadas são possíveis ou não.
Caminho de fluxo Primeiro a Entrar, Primeiro a Sair
Uma cabeça do acumulador bem projetada é construída na base de um princípio primeiro a entrar, primeiro a sair. O protótipo que entra do extrusor é distribuído por uma mandril em espiral ou um distribuidor em forma de coração para uma câmara de armazenamento anular, e quando a pinosa é acionada, o material que entrou primeiro sai primeiro. O formato alternativo, uma geometria primeiro a entrar, último a sair, pode deixar resíduos estagnados em cantos mortos, onde são degradados. Em produção de tanques químicos, onde os tempos de permanência já são longos, porque os ciclos são longos, a geometria FIFO não é opcional.
O tempo de permanência na cabeça é fácil de estimar e merece ser calculado durante a seleção. Parta a capacidade de trabalho do acumulador pelo rendimento do extrusor. Uma cabeça de 50 kg alimentada por um extrusor com rendimento de 300 kg/h mantém o material por cerca de 10 minutos com utilização máxima. Se o ciclo é de 400 segundos e a saca é de 50 kg, a demanda real de rendimento é de 450 kg/h, então um extrusor de 300 kg/h é de tamanho inadequado e a máquina será limitada por ciclo devido à plasticização em vez do resfriamento. Este único cálculo apanha mais erros de especificação do que qualquer outro.
Projeto da memória RAM e taxa de descarga
A descarga é controlada por um codo hidráulico apoiado em acumuladores cheios de nitrogén. Uma das razões é: o fluxo máximo exigido durante uma descarga de 15 segundos é muito maior do que o que a bomba consegue fornecer continuamente. Os acumuladores hidráulicos armazenam energia entre os disparos e libertam-na quando levantam a cabeça. É por isso que uma máquina com uma cabeça de 60 kg pode ter um motor de bomba não maior do que um de uma máquina com metade do seu tamanho, desde que o banco de acumuladores tenha o tamanho certo. Quando comparar máquinas, verifique o volume dos acumuladores de nitrogénio e a pressão de preencargamento, não apenas a potência instalada do motor.
A taxa de descarga é geralmente expressa em quilogramas por segundo. Um ponto de referência útil para os HMWHDPE com um MFR inferior a 1 g/10 min é de 2 a 4 kg/s. Mais rápido que isso e a quebra da fusão aparece na superfície do parison como "pele de tubarão"; mais lento e há distensão. A cabeça também precisa de um perfil de descarga controlável, uma vez que a parte superior do parison deve sair ligeiramente mais rápido que a parte inferior para compensar a distensão que ocorrerá durante o resto da descarga e do tempo de transferência.
Capas únicas ou multicamadas
O embalamento químico exige, cada vez mais, mais de um material através da parede. Uma estrutura de três camadas normalmente possui HMWHDPE virgem no exterior, um núcleo de reciclagem e HMWHDPE virgem no interior, o que reduz os custos do material enquanto mantém ambas as superfícies de contato limpas. As estruturas de seis camadas adicionam uma barreira de EVOH com camadas de ligação adesivas por ambos os lados, proporcionando resistência à permeação de hidrocarbonetos para produtos à base de solvente. Cada camada adicional significa um extrusor adicional, um canal de fluxo adicional na cabeça e um aumento significativo da complexidade da cabeça e da demanda por controle térmico.
A regra prática para a decisão é simples. Se o recipiente vai armazenar produtos à base de água, ácidos inorgânicos ou álcalis, ou concentrados de detergentes, uma parede monolítica de HMWHDPE com espessura adequada é suficiente. Se vai armazenar solventes aromáticos ou clorados, misturas de combustível ou concentrados de agroquímicos dissolvidos em xileno, a permeação se torna o modo de falha controlada, e é necessário uma camada de barreiras de EVOH ou fluorinação posterior ao moldagem. Se a redução dos custos através da reciclagem é a principal motivação, as três camadas com um núcleo de reciclagem são a resposta padrão, e a fração de reciclagem pode normalmente chegar a 30 a 50% do total da espessura da parede, sem comprometer o desempenho.
Ferramentaria da cabeça: matriz e mandril
O design da cunha e do mandril é onde uma cabeça grande obtém ou perde a capacidade de controle da parede. A distância entre as duas faces da cunha define o espessura do parison base, e o mandril é movido axialmente por um servo ou atuador hidráulico para modulação dessa distância durante a descarga. Um design de cunha convergente, em que o mandril desce para abrir a distância, é padrão para peças grandes porque produz uma frente estável de fluxo e permite uma ampla gama de programação. As distâncias entre as duas faces típicas da classe de 100 a 1000 litros variam de 6 a 22 mm, com o intervalo de operação de cada produto ocupando provavelmente uma faixa de 5 mm dentro desse intervalo.
A extensão da duração da matriz importa para o relaxamento do protótipo. Muito curta e a inercialização da matriz se torna imprevisível, pois a história de atrito varia durante a descarga; muito longa e a queda da pressão aumenta, o que requer uma temperatura do protótipo mais alta, o que, por sua vez, piora a flacidez. Para o HMWHDPE, o comprimento da duração da matriz é um bom ponto de partida para se iniciar, aprimorado durante a comissionamento com a resina real.
Volume to Machine Matching: Shot Weight, Diâmetro do parafuso and Força de fixação;
A classe da máquina segue o volume do recipiente através de uma cadeia de três cálculos: peso da peça a partir do volume, capacidade do acumulador a partir do peso da peça e capacidade de plásticação a partir do peso da peça dividido pelo tempo de ciclo. A força de fixação é derivada da área projetada e da pressão de sucção. Nenhum destes passos é difícil, mas ignorar qualquer um deles resulta numa máquina que não pode produzir o produto para o qual foi adquirida.
From Volume da embalagem to Shot Weight
Para recipientes de químicos com HMWHDPE, a regra prática é que a massa da parte em quilogramas varia entre 4,5 e 6% do volume nominal em litros para projetos certificados pela ONU, e entre 3,5 e 4,5% para recipientes industriais inofensivos com paredes mais finas. Uma tamburina de 200 l da ONU, portanto, pesa cerca de 9 a 11 kg, e um tanque de 1000 l cerca de 45 a 55 kg. Adicione de 8 a 20% para flash, uma vez que grandes peças transportam uma grande quantidade de resíduos na base e nas áreas das mãos, e o volume de acumulador necessário aumenta em consequência. A fração de flash é elevada nesta classe de produto e é precisamente por esta razão que a moagem in-line e a reintrodução do retalhamento são padrões, e não opcionais.
Faixas de capacidade do acumulador
Os cabeçotes para este mercado são construídos em bandas de capacidade, normalmente de 5 kg a 50 kg e além, para os maiores tanques de uma única cavidade. Escolher um cabeçote com cerca de 20 a 30% de espaço disponível acima do volume necessário é uma boa prática: mantém o estribo fora de seus pontos finais, permite espaço para produtos futuros mais pesados e evita rodar o cabeçote permanentemente com estroque completo, onde o desgaste se concentra.
Diâmetro do parafuso, L/D e configuração do cilindro
A capacidade de plástização deve ser, pelo menos, igual ao peso do shoot dividido pelo tempo de ciclo, com um intervalo de 15 a 25%. Extrusoras de uma haste com secções alimentadoras rebitadas e parafusos de barreira são padrão. Para o HMWHDPE, uma taxa L/D de 24:1 a 30:1 oferece uma adequada fusão e homogeneização sem sobreaquecimento pela cisalhamento. O diâmetro da haste varia de acordo com a classe de volume, como mostrado abaixo. Observe que o reservatório e a haste devem ser dimensionados para os híbridos de baixa densidade, e não para os resinos de propósito geral com maior fluidez.
Força de fixação;
A força de fixação para moldagem por sopro é muito inferior àquela para moldagem por injeção, porque a pressão de sopro é apenas de 0,6 a 1,0 MPa, em vez de dezenas de MPa. A exigência é o área projetada multiplicada pela pressão de sopro, multiplicada por um fator de segurança de 1,5 a 2,0, mais a força necessária para cortar a aspas. Para tanques grandes, a exigência de aspas muitas vezes excede a exigência de pressão de sopro, uma vez que a máquina deve cortar uma seção fundida de 20 mm de espessura ao longo de uma linha de aspas que pode ter dois metros de comprimento. As forças de fixação práticas para esta classe variam de cerca de 30 toneladas no final de 100 L para 120 toneladas no final de 1000 L.
Tabela de correspondência mestre
| Volume da embalagem | Peso médio da peça | Accumulator Shot Capacity | Diâmetro do parafuso | Força de fixação; | Tempo do ciclo | Station Layout |
|---|---|---|---|---|---|---|
| De 100 l a 150 l | De 4,5 a 7 kg | De 1,8 a 12 kg | 90 a 105 mm | 30 a 45 t | 80 a 120 s; | Estação dupla preferida |
| 160 L a 220 L | 7 a 11 kg | 12 to 15 kg | De 100 a 120 mm | 40 to 60 t | De 110 a 160 s | Estação dupla |
| De 250 L a 350 L | 12 a 17 kg | 20 a 25 kg | 120 a 135 mm; | 55 a 75 t | 150 a 210 segundos | Posto duplo ou simples |
| 400 a 500 L | De 18 a 26 kg | 25 to 30 kg | De 135 a 150 mm | De 70 a 90 t | De 200 a 280 s | Estação única típica |
| 600 L a 750 L | 28 a 38 kg; | 35 a 45 kg | 150 a 175 mm | 85 a 105 t | 250 a 350 s | Posto único |
| 800 a 1000 L | De 38 a 55 kg | De 45 a 60 kg | De 175 a 200 mm | 100 a 120 t | 300 a 450 s | Estação única, pistão longo; |
Há duas opções de design nesta tabela que merecem comentários. Primeiro, as disposições de estações duplas deixam de fazer sentido acima de cerca de 300L. Um segundo conjunto de moldes desse tamanho dobra os custos com a ferramentaria, dobra a massa da calha e o acumulador só pode servir a uma estação por vez de qualquer forma; com um ciclo de 300 segundos dominado pelo resfriamento, a segunda estação fica parada a espera do derretimento. Abaixo de 200L, onde o ciclo é curto o suficiente para o cabeçote se encher rapidamente, uma estação dupla realmente aumenta a produção. Em segundo lugar, os tempos de ciclo aumentam à medida que o volume cresce porque o resfriamento escala segundo a espessura da parede. Aumentar a espessura da parede de 4 mm para 7 mm cerca triplica o tempo de resfriamento, e é por isso que o design leve e a distribuição uniforme da espessura rendem em duas vezes, primeiro na resina e depois no ciclo.
Seleção da classe HMWHDPE para serviços químicos
A seleção de resina para grandes tanques químicos não é uma decisão de compra, é uma especificação da máquina. A classe determina a resistência de fusão, a energia de plasticização, a pressão de cabeça, o comportamento de resfriamento e a distribuição de espessura da parede alcançável. Se escolher a resina errada, nenhuma quantidade de programação do parison irá salvar a peça.
Janela das propriedades principais
O poliéster de alta densidade de alto peso molecular é o material padrão para esta aplicação. A janela de propriedades que importa é estreita e específica:
- Taxa de fluência do protótipo: de 0,3 a 0,9 g/10min, medida a 190 graus Celsius sob um carrinho de 21,6 kg. Esta é a condição de carga elevada, escrita como MFR 21,6, e é a única medição significativa para estas resinas porque elas quase não fluem a 2,16 kg. Valores mais baixos nesta faixa significam maior peso molecular, melhor resistência do protótipo e melhor resistência a rachaduras por estresse, a custo de maior pressão de extrusão e mais aquecimento por atrito.
- Densidade:0,943 a 0,955 g/cm3. Uma maior densidade aumenta a rigidez, a capacidade de carga máxima e o desempenho como barreira, mas reduz a resistência ao impacto e a resistência às fissuras causadas por estresse. Para tambores certificados pela ONU, a faixa preferida geralmente é de 0,946 a 0,951 g/cm3.
- Resistência às fissuras por estresse ambiental:Superior a 1000 horas F50 de acordo com a condição B do ASTM D1693. Este é o número de durabilidade mais importante para serviços em ambientes químicos. Detergentes, surfactantes e muitas formulações agroquímicas atuam como agentes de rachamento por stress, e uma resina que sobrevir a 200 horas falhará em campo.
- Distribuição do peso molecular:Um HMWHDPE bimodal combina uma fração de alto peso molecular que proporciona desempenho de resfriamento e resistência a trincas de tensão com uma fração de menor peso molecular que melhora a processabilidade. As propriedades bimodais são a razão pela qual os reservatórios modernos de 1000L podem ser moldados 10 a 15 por cento mais leves do que os projetos de uma década atrás.
- Resistência hidrostática a longo prazo:elevado quando o recipiente tem classificação de pressão ou quando se afirma uma longa vida útil sob carga contínua.
Por que a resistência da fusão governa tudo
A resistência do protótipo à deformação extensiva é a resistência do polímero fundido à deformação extensiva. Em termos práticos, é a diferença entre um parison que permanece estendido e um que apresenta um pescoço. Ela correla inversamente com o MFR e diretamente com a parte de alto peso molecular da distribuição. Quando uma resina com MFR 21,6 de 0,35 g/10min é substituída por uma de 0,8 g/10min, a flacidez em uma descarga e transferência de 20 segundos pode aumentar de 30 a 60 por cento, o que força uma alteração compensadora no programa do parison e, em alguns casos, na espessura geral da parede. Se a planta vai operar com mais de um grau, o sistema de controle deve armazenar perfis de parison separados por grau e o operador deve ser treinado para não executar um perfil desenvolvido para uma resina em outra.
Estratégia de reciclagem
A luz de 1000L pode atingir de 15 a 20 por cento do diâmetro de rolo. Descartá-la é economicamente impossível, portanto, um moedor fica ao lado da máquina e envia o material de volta ao processo. Duas restrições se aplicam. Primeiro, cada passo de histórico térmico reduz ligeiramente o peso molecular e degrada a resistência às fissuras provocadas por esforço, portanto, um ciclo fechado sem qualquer materiais novos resultará em desvios das especificações em questão de semanas. Em segundo lugar, a certificação de produtos perigosos geralmente restringe o conteúdo reciclado nas camadas que entrem em contato com o produto. A solução padrão é um parede de três camadas, com o reciclagem confinado ao núcleo, o que permite a utilização de 30 a 50 por cento de reciclagem, mantendo as duas superfícies virgens. A condição da lâmina do moinho é mais importante do que os operadores esperam; lâminas óxidas geram pó e formam gelatinas e defeitos de aparência na camada externa.
Tabela de seleção de materiais
| Produto contido | Resina recomendada | MFR 21,6 (g/10 min) | Densidade (g/cm3) | Estrutura da parede | Tratamento adicional |
|---|---|---|---|---|---|
| Ácidos inorgânicos e álcalis, à base de água | HMWHDPE bimodal, grau para tambor | 0.4 to 0.7 | De 0,946 a 0,951 | Camada única ou 3 camadas com núcleo regrindado | Nenhuma exigência |
| Surfactantes, concentrados de detergente | HMWHDPE, de alto grau de ESCR | 0,3 a 0,5 | 0,943 a 0,948 | Mono-camada, parede aumentada em raios | Verificação do ESCR de acordo com a norma ASTM D1693 |
| Fórmula agroquímica EC em xileno | HMWHDPE com barreira EVOH | 0.35 to 0.6 | De 0,946 a 0,953 | 5 ou 6 camadas de coextrusão | Núcleo de EVOH com camadas de fixação, ou fluorinação |
| Solventes aromáticos e clorados | HMWHDPE, construção de barreira | 0.4 to 0.7 | 0,948 a 0,955 | 6 camadas com EVOH ou monocamada mais fluorinação | Teste de permeabilidade antes da certificação |
| Lubrificantes, óleos base e fluídos industriais | HMWHDPE, grau de tambor padrão | 0,5 a 0,9 | 0,948 a 0,955 | 3 camadas com núcleo de reciclagem | Nenhuma necessária para a maioria dos óleos base |
| Água potável e líquidos em carga para contacto com alimentos | HMWHDPE, classe de acordo com a norma para contato com alimentos | De 0,4 a 0,8 | De 0,946 a 0,952 | Monolayer virgem, sem regeneração | Documentação de conformidade para as superfícies de contato |
| Tanques armazenados ao ar livre, expostos à luz UV por longo período | HMWHDPE com pó de carbono ou embalagem UV | 0.4 to 0.7 | De 0,946 a 0,952 | Camada exterior pigmentada de 3 camadas | 2 a 2,5 por cento de material negro em camada externa |
Uma observação sobre a tabela acima: os valores de propriedades são intervalos típicos e devem ser confirmados com a ficha técnica da resina real antes de o desenho de um recipiente ser definido. Os graus comercializados com a mesma descrição geral variam consideravelmente entre os locais de produção e entre as campanhas de produção, e a resistência contra riscos de tensão é especialmente sensível ao sistema de catalisadores e ao tipo de comonómero. O único método confiável de validação é um ensaio de qualificação na própria máquina com o molde real, razão pela qual a Apollo realiza testes de amostra com a resina do cliente antes da expedição.
Extrusão com várias camadas e estratégias de barreira para resistência aos solventes
O polietileno é uma excelente barreira química contra líquidos polares e uma pobre contra organicos não polares. Os hidrocarbonetos dissolvem-se na fase amorfã do polímero, inchem-no e difundem por ele. Em uma embalagem que armazena um concentrado de agroquímica à base de xileno, uma parede de HMWHDPE sem proteção pode perder massa de produto medida ao longo de uma estação de armazenamento, e, o que é pior, pode se deformar à medida que a parede incha. Existem duas soluções de engenharia e as especificações da máquina diferem substancialmente entre si.
Rota Um: Co-extrusão de Barreira EVOH
O copolímero de etileno-vinil-alcool é uma excelente barreira para hidrogénos e oxigénio, mas é sensível à umidade e não se liga ao polietileno, pelo que precisa ser entalhado entre as camadas de ligação. A estrutura clássica é de seis camadas: a cor da capa externa do HMWHDPE virgin, o revestimento do HMWHDPE virgin, as camadas de ligação, o EVOH, a camada de ligação e a cor interna do HMWHDPE virgin. A camada de EVOH é fina, geralmente compreendendo de 2 a 5 por cento do total da parede, mas ela pode reduzir a permeação de hidrocarbonetos de uma a duas ordens de magnitude, comparado com a mesma parede composta de polietileno simples.
As implicações da máquina são significativas. Seis camadas representam até seis extrusoras que alimentam uma cabeça acumuladora, cada uma com controle de temperatura e medidas independentes. A EVOH possui uma janela de processamento muito mais estreita que o polietileno, degradando acima de aproximadamente 230 graus Celsius, e é muito mais viscosa às temperaturas típicas de fusão do polietileno, o que torna difícil a uniformidade das camadas nos cantos de uma peça grande. O projeto da cabeça deve garantir que a camada de barreira permaneça contínua ao longo da redução de tamanho e nas áreas ao redor das alças, porque uma barreira com uma fenda não é uma barreira. A distribuição de camadas deve ser verificada por cortes transversais de microtomo retirados de várias posições em um tanque moldado durante a comissionamento, e não assumidos a partir do projeto da cabeça.
Rota dois: fluorinação após o molde
A fluoruração trata a superfície interna de um recipiente terminado com gás fluorado, convertendo os laços CH de superfície em laços CF e criando uma camada de barreira finamente polarizada. É eficaz contra exatamente os agentes solúveis não-polares que derrotam o polietileno. Existem duas variantes: fluoruração em canal, em que o gás de sopro contendo flúor trata a superfície durante a moldagem, e fluoruração fora de linha, em que os recipientes acabados são tratados em lote numa câmara fechada.
A fluorinação em moldagem em si integra-se à máquina de moldagem por sopro e não acrescenta etapas de manuseamento separadas, mas exige um sistema de manejo de gases, lavagem e rigorosa engenharia de segurança, pois o flúor é altamente tóxico e corrosivo. O tratamento em linha proporciona níveis de barreira mais altos e mais consistentes e desconecta o tratamento do tempo do ciclo, mas adiciona uma estação de processo separada e um inventário. Para fábricas que produzam tanques de 100 L a 1000 L em volumes moderados, o tratamento em lote fora da linha é geralmente a via mais prática; para embalagens químicas de volume elevado e menor, o tratamento em molde é mais comum.
Comparando abordagens de barreiras
| Critério | HMWHDPE de camada única | 3 camadas com núcleo recarregado | 6 camadas com EVOH | Monolayer plus Fluorination |
|---|---|---|---|---|
| Resistência à permeação de hidrocarbonetos | Poor | Poor | Excellent | Muito bom |
| Utilização de resina reciclada | Limitado pelas regras de contato | Entre 30% e 50% no núcleo | De 25% a 40%, a regeneração contaminada pela barreira requer separação. | Limitado pelas regras de contato |
| Número de extruders | 1 | 2 a 3 mm | 4 a 6 | Sistema de tratamento de gás simples |
| Equipment cost index (baseline = 100 points) | 100 pontos | 125 a 145 pontos | De 190 a 240 pontos | 130 a 165 pontos |
| Complexidade do processo | Baixo | Médio | Muito alta | Alto, de importância crítica para a segurança. |
| Custo da resina por recipiente | Materiais de alta qualidade | Médio | Médio a alto | Materiais de alta qualidade |
| Melhor ajuste | Produtos químicos aquosos, ácidos, álcalis | Líquidos industriais gerais, programas orientados a custos | Agroquímicos à base de solventes e aditivos para combustível | Mixed product portfolios, lower volumes |
O índice de custo da tabela é intencionalmente relativo. Expressa o custo do equipamento instalado para o sistema de co-extrusão e barreira em pontos, em comparação com uma máquina de camada única da mesma classe de volume estabelecida em 100 pontos, o que torna-o válido independentemente da moeda, região ou momento da aquisição. Use-o para classificar as opções e, em seguida, confirme o custo da configuração real em relação a uma cotação elaborada em torno da sua classe de volume específica, do número de camadas e do nível de automação.
Controle da espessura da parede de parison: SPC, RWDS e ovalização
O controlo da espessura da parede é a maneira pela qual uma linha de grandes tanques gera lucros ou não. Cada grama de resina inutilizada se multiplica em todos os recipientes, e cada ponto de subtração é uma reclamação de garantia a toda a espera. Três camadas de controlo trabalham juntas: programação axial, correção radial e compensação do lado do molde.
Programação axial: controle estático do parafuso
O controle de parison estático, universalmente abreviado como SPC na prática de moldagem a força, move o mandril do molde ao longo do eixo da máquina durante a descarga, de acordo com um perfil armazenado, variando o espaçamento do molde e, portanto, a espessura da parede local, desde a parte superior do parison até a inferior. O perfil é dividido em pontos de controle. Sistemas de nível inicial oferecem 32 ou 64 pontos; sistemas destinados a recipientes industriais grandes devem oferecer de 100 a 200 pontos.
O número de pontos é mais importante em peças grandes do que a maioria dos compradores espera. Um tanque de 1000 L tem um corpo alto, um raio de ombro, uma transição do colo, um sino de base e muitas vezes retafes para alças moldadas, e cada uma destas características necessita de seu próprio tratamento de espessura. Distribuir 32 pontos em um amoldado de 2,5 m fornece um ponto de controle a cada 78 mm, o que é muito grosso para modelar um raio de ombro de 60 mm. Com 200 pontos, a resolução aumenta para cerca de 12 mm, o que é suficiente para adicionar material exatamente onde o canto se esticará e removê-lo da parede reta onde não é necessário.
A disciplina de programação é tão importante quanto a resolução. O método padrão é moldar uma parte com um perfil plano, cortá-la num gráfico, medir a espessura da parede em cada intersecção, usando um medidor ultrassônico ou um medidor mecânico, mapear as medições de volta às posições do protótipo, levando em conta a relação de ampliação, e, em seguida, ajustar o perfil em duas ou três iterações. Tentar minimizar este processo a olho adiciona dias ao tempo de operação. Uma máquina que armazena vários perfis nomeados e permite importar e exportar perfis economiza um tempo substancial quando uma instalação opera vários produtos na mesma linha.
Correção radial: RWDS
O programa axial controla a espessura ao longo da peça inicial, mas mantém-a uniforme ao longo da circunferência. Os recipientes reais não são axissimétricos. Um tanque retangular se deforma muito mais nas extremidades do que nas faces planas, pelo que uma peça inicial uniforme produz bordas finas e faces espessas. Sistemas de distribuição de paredes radiais resolvem este problema deformando o próprio anel da matriz, usando um conjunto de atuadores servomotores ou hidráulicos arranjados ao redor da matriz para criar uma fenda não circular com zonas mais espessas alinhadas às extremidades da peça.
Os sistemas estão disponíveis com diferentes contagens de atuadores, e mais atuadores permitem uma conformação mais finia ao longo do contorno. Para tanques químicos retangulares grandes e para recipientes com alças integradas, o RWDS geralmente permite uma redução de 5 a 12 por cento do peso da peça, com a mesma espessura mínima das paredes, simplesmente porque o designer não precisa mais engrossar toda a parede para proteger as arestas. Em uma peça de 50 kg, uma economia de 8 por cento é de 4 kg por recipiente, o que é o tipo de número que justifica a opção em um único ano de produção em qualquer volume significativo.
Compensação do molde e pré-inflação
Um terceiro conjunto de ferramentas é utilizado após a formação do parison. Na etapa de pré-lancheamento, uma injeção de ar a baixa pressão no parison antes do fecho do molde incha o tubo para mantê-lo redondo, impede que as paredes se agarram entre si e reduz a taxa efetiva de espessamento nos cantos. A pressão de pré-lancheamento é baixa, de 0,02 a 0,06 MPa, e seu tempo é crítico: se iniciar muito cedo, o parison incha de forma desigual, se iniciar muito tarde, já encolheu em uma forma oval.
Dispositivos de apoio e orientação do parison são igualmente comuns em parisons longos. Estes podem ser anéis de guiamento simples ou cortinas de ar que estabilizam o tubo contra correntes de ar na oficina. Vale a pena notar como um parison de 2,5 metros é sensível ao movimento do ar; mais de um problema de comissionamento foi atribuído a uma porta da oficina ou a um ventilador de refrigeração mal direcionado, em vez da máquina.
Medição e ciclos fechados
A programação do parison em circuito aberto presume que o processo é estável. Em um turno de oito horas, isso não é frequentemente verdade: a temperatura ambiente apresenta variações, as amostras de resina mudam e a produção da engrenagem varia levemente com a temperatura da abertura de alimentação. Dois mecanismos de feedback valem a pena especificarem numa linha de tanques grandes. O primeiro é o monitoramento do peso das peças acabadas, em que o peso final é verificado automaticamente e o offset total de espaçamento é ajustado para que o peso fique dentro de um determinado intervalo. O segundo é a medição do espessamento da parede na peça acabada, por meio de um sonda ultrassônica em posições fixas ou através de amostragem destrutiva periódica. O controle de peso não detecta uma mudança de distribuição: detecta apenas uma mudança total de massa, portanto, os dois métodos são complementares e não alternativas.
Série ABLD do Apollo: Máquina EBM robusta para recipientes de 20L a 1500L
A série ABLD é a família de máquinas Apollo construída especificamente para produtos ovoidos de grande capacidade, cobrindo a faixa de 20L até 1500L em três tipos de máquinas. É a família que responde à pergunta com a qual este artigo se inicia, e é configurada em torno da moldagem da cabeça do acumulador de recipientes químicos HMWHDPE, em vez de ser adaptada de uma plataforma de embalagem mais pequena.
A fábrica Apollo, da Wanplas, localizada em Zhangjiagang, perto de Shanghai, construiu máquinas automáticas de moldagem através do processo de sopro e extrusão há mais de 20 anos em uma instalação de 8.000 metros quadrados, com capacidade de produção anual de 100 máquinas. A série ABLD ocupa o extremo dos maquinários resistentes de uma linha que compreende dez séries e mais de oitenta modelos, e compartilha a mesma arquitetura de controle, filosofia hidráulica e pacote de serviços com o resto da gama.
O que define a plataforma ABLD
Várias escolhas de design distinguem uma máquina de acumulação de grande porte de uma máquina de embalagem aumentada:
- Cabeça de acumulador como opção padrão, não como opção.A cabeça é projetada para a classe de volume desde o início, com geometria de fluxo FIFO e controle independente da temperatura da zona nos corpos da cabeça, na matriz e no mandril.
- Descarga de aterramento com acionamento hidráulico Nitrogen-charged accumulators supply the peak flow needed for a fast shot without oversizing the pump, keeping installed power and energy consumption proportionate.
- A unidade de fixação de deslizamento longo. Um tanque de 1000L pode ter entre 1,8 e 2,2 metros de altura, por isso o deslizamento de abertura da matriz e a distância entre as chapa de fixação são dimensionados em torno do contorno da peça e não em torno de uma força de fixação nominal.
- Transportador de moldes rígido com capacidade de detençãoA vidaira deve dividir uma linha fina e longa sem desvio. A rigidez da placa e a qualidade do guiamento têm mais importância do que a capacidade nominal.
- Mandril acionado por servo ou hidráulico com programação multi-pontualControle da espessura da parede com uma alta quantidade de pontos, além da possibilidade de correção radial em recipientes retangulares e manipulados.
- Circuitos de sopro e escape dimensionados para o volume.Encher um recipiente de 1000 l até 0,8 MPa e vácuo-lo novamente de forma controlada requer válvulas de grande calibre e passagens de ar generosas; circuitos de tamanho inadequado desperdiçam 15 a 30 segundos em cada ciclo.
Tabela de configurações da série ABLD para a produção de tanques químicos
A tabela abaixo relaciona as configurações da série ABLD às classes de recipientes discutidas anteriormente. Os valores representam configurações de trabalho típicas para recipientes químicos HMWHDPE; a especificação final é confirmada em relação ao desenho do produto do cliente, ao grau da resina e à saída pretendida.
| Parâmetro | Configuração ABLD, de 100 L a 200L | ABLD, configuração de 250L a 500L | configuração ABLD, 600L a 1000L |
|---|---|---|---|
| Container volume range | 100 to 200 L | 250 a 500 L | De 600 a 1000 L |
| Capacidade da cabeça do acumulador | 8 a 15 kg | 20 a 30 kg | 35 a 60 kg |
| Diâmetro da rosca | 90 a 120 mm | 120 a 150 mm | 150 a 200 mm |
| Relação L/D da rosca | 24:1 a 28:1 | 25:1 a 30:1 | 25:1 a 30:1 |
| Plasticizing output, HMWHDPE | 180 a 300 kg/h | 300 a 480 kg/h; | De 450 a 750 kg/h |
| Força de fechamento | 30 a 60 t | 55 a 90 t | 85 a 120 t |
| Disponibilidade de estações | Estação dupla ou estação simples | Padrão de estação única | Estação única, pistão longo; |
| Layer capability | 1 a 6 camadas | 1 a 6 camadas | 1 a 6 camadas |
| Parison programming points | 100 a 200 SPH | 100 a 200 SPH | 100 a 200 SPH |
| Distribuição da parede radial; | Opcional | Recomenda-se | Recomendado para tanques retangulares |
| Faixa de pressão de ar | 0,6 a 1,0 MPa | 0,6 a 1,0 MPa | 0,6 a 0,9 MPa |
| Tempo típico de ciclo | 80 to 160 s | 150 a 280 s | 250 a 450 s |
| Materiais processáveis. | PE, PP, PVC, PA, PC, ABS, PS, EVA, TPU, PETG | PE, PP, PVC, PA, PC, ABS, PS, EVA, TPU, PETG | PE, PP, PVC, PA, PC, ABS, PS, EVA, TPU, PETG |
| Índice relativo do custo da máquina | 100 pontos, linha base | 150 a 190 pontos | 220 a 300 pontos |
A lista de materiais processáveis é interessante de ser lida com atenção, porque é mais ampla do que o que é necessário nos programas de fabricação de vasos mais grandes e altera as contas de amortização. Uma máquina adquirida para produzir tambores de 200 litros de HMWHDPE pode também produzir recipientes de polipropileno para aplicações de preenchimento quente, peças técnicas baseadas em poliamida ou garrafas de PVC para produtos químicos especiais, desde que a temperatura do parafuso e do cabeçote estejam adequados à resina. As fábricas que divergem mais tarde sua mistura de produtos obtêm mais tempo de vida do ativo e a especificação de uma faixa de controle de temperatura ligeiramente mais ampla e uma geometria de parafusos de propósito geral no momento da encomenda custa muito pouco.
Série Apollo ABLB e totalmente elétrica para embalagens químicas menores
Muito poucas plantas químicas transportam apenas tanques de 1000L. Uma operação típica de embalagem química executa um conjunto de produtos: recipientes em grande escala para clientes industriais, caixas de 20L a 30L para distribuidores e garrafas de 1L a 5L para o canal de varejo ou profissional. A máquina que produz o tanque de 1000L é completamente inadequada para a garrafa de 5L, então a segunda metade de um plano de equipamento realista envolve uma plataforma diferente.
Série ABLB: de 200 ml a 20L
A série ABLB cobre de 200 ml a 20L através de oito tipos de máquinas e é a plataforma padrão de moldagem por sopro por extrusão para garrafas de produtos químicos, taças e tambores pequenos. Dentro deste intervalo, a extrusão contínua com uma cabeça multi-almofadeira torna-se praticável, e a produção passa de peças por hora para peças por minuto. As cabeças multi-cavidade com duas, quatro ou seis frenos permitem que uma única máquina produza vários recipientes por ciclo, o que altera toda a equação de produtividade em comparação com uma máquina de acumulação de cavidade única.
O modelo ABLB 55 é um exemplo específico desta família, configurado para recipientes de 2L a 3L, um intervalo de tamanho que abranga uma grande parcela da embalagem de produtos químicos do canal profissional, como garrafas de concentrado, agentes de limpeza e aditivos especiais. A mesma plataforma escala até 20L canecas com uma trava mais pesada e uma cabeça maior.
| Parâmetro | Configuração de garrafa química ABLB, de 1L a 5L | ABLB, configuração de Jerrycan de 10 a 20 litros | Série totalmente elétrica, de 200 mL a 20 L; |
|---|---|---|---|
| Gama de recipientes | 1 a 5 L | 10 a 20 L | De 200 ml a 20 L |
| Tipo de cabeçote | Extrusão contínua, multitecho | Extrusão contínua, etapa simples ou dupla | Extrusão contínua, multitecho |
| Typical cavities per cycle | 2 a 6 | 1 to 2 | 2 a 6 |
| Diâmetro da rosca | 60 a 80 mm | 75 a 100 mm; | De 60 a 90 mm |
| Cycle time | 14 a 30 s | 35 a 70 s | 12 a 60 s |
| Drive system | Hidráulica com opção de bomba servo. | Hidráulica com opção de bomba servo. | Todo-electrico, sem sistema hidráulico |
| Perfil de energia | Médio | Médio | Baixo |
| Adequácia para salas limpas e de baixa contaminação. | padrão | padrão | Alta, sem óleo hidráulico na área do processo. |
| Melhor adaptação a uma fábrica química | Garrafa para varejo e canal profissional; | garrafas de distribuição, embalagens pequenas sem classificação UN | Sites de alta pureza, próximos a produtos farmacêuticos, sensíveis à energia |
Quando a série totalmente elétrica faz sentido
A Apollo também cria uma série totalmente elétrica que abrange desde 200 ml a 20 L, alimentada inteiramente por drives elétricos, sem nenhum sistema hidráulico. No caso do embalamento de produtos químicos, existem três situações em que isso é importante. A primeira é o custo de energia em regiões com tarifas elevadas de eletricidade, onde a eliminação de um motor hidráulico que está sempre a funcionar reduz a absorção de energia desnecessária entre os ciclos. A segunda é a sensibilidade à contaminação: uma fábrica que produz embalagens para reagentes de alta pureza ou intermediários farmacêuticos não quer ter óleo hidráulico onde quer que seja na área do molde. A terceira é a precisão e repetibilidade, uma vez que os drives elétricos proporcionam perfis de movimento mais consistentes ciclo após ciclo, o que reduz a dispersão de peso e, portanto, permite um intervalo de projeto mais apertado.
A opção é que a tecnologia totalmente elétrica não escala economicamente para a classe de acumuladores de 100 a 1000 L, onde a potência máxima necessária para uma descarregamento rápido é precisamente aquilo que os acumuladores hidráulicos conseguem manipular com facilidade. Para tanques grandes, um sistema hidráulico bem projetado, com assistência de acumulador e bombeamento de deslocamento variável, continua sendo a arquitetura adequada.
Janelas de parâmetros do processo para a produção de reservatórios de 100L a 1000L
Os parâmetros de processo para o moldagem por sopro em grandes tanques são determinados pela interação da força de fusão, a massa da peça e a capacidade de resfriamento. As janelas abaixo são pontos de partida práticos para os HMWHDPE, a serem refinando durante a comissão com a resina e o molde do cliente.
Perfil de temperatura
A temperatura de fusão na matriz deve estar entre 190 e 215 graus Celsius. O extremo inferior favorece a resistência à fusão e reduz a queda da peça; o extremo mais alto reduz a pressão no cabeçote e melhora o acabamento da superfície. Para parimos muito altos, utilize a máxma temperatura que a máquina possa suportar, sem gerar fraqueza na fusão, normalmente entre 190 e 200 graus Celsius na matriz, com o perfil do tambor aumentando de cerca de 160 graus Celsius no extremo de alimentação. Um erro comum na configuração é definir um perfil alto e plano para garantir a fusão, o que torna impossível controlar a queda da peça.
Riscos de rachaduras por estresses ambientais nos plásticos de etileno
Temperatura do molde. and Cooling
A temperatura do molde para recipientes químicos de HMWHDPE deve ser mantida entre 15 e 25 graus Celsius. Os moldes mais frios esfriam mais rápido, mas os riscos de condensação em oficinas húmidas podem causar marcas na superfície e corroer o molde. A regra prática é manter a superfície do molde acima do ponto de orvalho da oficina, o que em climas tropicais pode significar trabalhar a 20 ou 22 graus Celsius em vez de 15 graus Celsius e aceitar um ciclo um pouco mais longo.
Como o resfriamento domina o ciclo, o projeto de resfriamento do molde é a engenharia de maior impacto em todo o conjunto. Canais conformais ou paralelamente perfurados, taxa de fluxo adequada para manter o refrigerante em fluxo turbulento e circuitos separados para a base, o corpo e o ombro fornecem o retorno esperado. O resfriamento interno, em que o ar refrigerado ou um sistema de troca de ar circula no interior do recipiente durante a fase de resfriamento, pode reduzir o tempo de ciclo em peças muito grandes em 15 a 30% porque atinge a superfície interna que o resfriamento do molde não pode alcançar.
Pressão de sopro, programação e escapamento
A pressão de sopro varia de 0,6 a 1,0 MPa, com recipientes maiores geralmente situados no extremo inferior, porque a área projetada amplifica a carga de fixação. A pressão é aplicada por fases: sopro prévio entre 0,02 e 0,06 MPa para manter as formas abertas, depois sopro completo uma vez que a matriz foi fechada e a esticada foi concluída. O ar de sopro deve ser seco e limpo, já que a umidade na linha de ar condensa na superfície interna e deixa marcas e o contaminação do óleo na superfície de contato do produto.
O duto de exaustão é o parâmetro esquecido. Liberar 1000 litros de ar a 0,8 MPa através de uma válvula de diâmetro insuficiente leva tempo real e pode acrescentar de 10 a 20 segundos a um ciclo. Válvulas de duto de grande diâmetro e um supressor de ruído devidamente dimensionado são baratos no momento da entrega e impossíveis de ser acrescentados posteriormente.
Tabela de Parâmetros de Processo
| Parâmetro | Tanque de 100 L. | Tanque de 200 l | Tanque de 1500 L | 1000 L Tank |
|---|---|---|---|---|
| 200 peças | 195 a 215 °C | De 192 a 210 °C | 185 a 205 °C; | 190 a 200 ºC |
| Zona de barril 1 (alimentação) | 155 a 170ºC | 155 a 170ºC | 155 a 168 °C | Entre 150 e 165 °C. |
| Mold temperature | De 15 a 22°C | De 15 a 22°C | Temperatura de 15 a 25 oC | Temperatura de 15 a 25 oC |
| Pressão de pré-sopro | De 0,02 a 0,05 MPa | De 0,02 a 0,05 MPa | 0,03 a 0,06 MPa | 0,03 a 0,06 MPa |
| Blow pressure | 0,7 a 1,0 MPa | De 0,7 a 0,9 MPa | 0,6 a 0,9 MPa | 0,6 a 0,8 MPa; |
| Tempo de descarga do acoplador | 6 a 10 s | 8 a 13 segundos | 10 a 18 s | De 12 a 25 segundos. |
| Tempo de resfriamento dividido pelo ciclo | Umidade de 65 a 75% | 70 a 78 por cento | 75 a 82 por cento | 78 a 85 por cento |
| Tempo total do ciclo | 80 a 120 s; | 110 a 170 s; | 200 a 300 s | 300 a 450 s |
| Espessura média da parede | 3,0 a 4,5 mm | 3,5 a 5,0 mm | De 4,5 a 6,5 mm. | 5,5 a 8,0 mm |
| Variação da parede do alvo | within 10 percent | within 10 percent | dentro de 9 por cento | within 8 percent |
| Flash como parte do shot | 8 a 14%; | 10 a 16 por cento | 12 a 18 por cento | 14 a 20 por cento |
Leia a linha de taxa de resfriamento ao lado da linha de espessura da parede e torna-se óbvio o motivo da explosão do ciclo. O tempo de resfriamento escala-se aproximadamente de acordo com o quadrado da espessura da parede, então mudar de uma parede de 3,5 mm em um tanque de 100L para uma parede de 7 mm em um tanque de 1000L multiplica o requisito de resfriamento por aproximadamente quatro antes de qualquer consideração para a área de superfície maior e a maior massa térmica. Este é também o motivo pelo qual o objetivo de variação da parede se afina à medida que o tamanho aumenta: se a espessura média da parede tem de aumentar por motivos estruturais, a única maneira de evitar pagar por ela duas vezes, na resina e no ciclo, é garantir que nenhum dos materiais não fique no local onde não é necessário.
Embalagens de Mercadorias Perigosas da ONU e os padrões que orientam o design
Se o recipiente transportar uma mercadoria perigosa classificada, a certificação não é apenas um processo burocrático no final do projeto. É uma entrada na fase de projeto que modifica o espessamento das paredes, a seleção da resina, a geometria da base, o design do lacre e até mesmo o programa de parisonagem. Construir o equipamento primeiro e testar para obter a certificação mais tarde é a sequência mais cara disponível.
Os códigos de embalagens relevantes das Nações Unidas
Os embalagens rígidas de plásticos para produtos perigosos são designados no sistema das Nações Unidas com códigos que descrevem a forma e o fecho. Os dois mais relevantes para contêineres químicos moldados a sopro são 1H1 para uma caixa de plástico rígido com uma tampa não removível e 1H2 para uma caixa de plástico rígido com uma tampa removível. Uma caixa de 200L para produtos químicos moldada a sopro é tipicamente certificada como 1H1. Os maiores contêineres intermediários moldados a sopro pertencem à família 31H quando usados como IBCs compostos com uma gaiola externa, onde o recipiente moldado internamente carrega a responsabilidade do projeto de permeação e fissuração por tensão, enquanto a gaiola carrega a carga estrutural.
Os grupos de embalagem adicionam uma segunda dimensão. O Grupo I cobre risco alto, o Grupo II médio e o Grupo III baixo, e a severidade do teste exigido aumenta em consequência. A altura do teste de queda, por exemplo, aumenta com o grupo de embalagem e com a gravidade específica do conteúdo. Um recipiente que atenda ao Grupo III na queda de 0,8 metros pode falhar no Grupo I a 1,8 metros, e a diferença é normalmente compensada pela espessura da parede base e do ombro, que é exatamente o que o programa de parimax controla.
Garrafas de concentrado com capacidade de 1 L a 5 L
Os testes de tipo de design em geral envolvem o teste de queda após o condicionamento a temperatura baixa, empilhamento, impermeabilidade sob pressão interna, pressão hidráulica e, para muitos químicos, um teste de compatibilidade de seis meses com o produto real ou um líquido padrão aprovado. Cada teste pune uma fraqueza de projeto diferente:
- Teste de queda a baixa temperaturapunece ângulos finos, raios agudos e soldas mal formadas. O polietileno perde resistência à impacto à medida que a temperatura descende, e o condicionamento a 18 graus centígrados expõe qualquer linha de solda frágil na base.
- Testa de empilhamentoSã penalizados a rigidez insuficiente da carga superior e a parede desigual no decote. Equipamento muito agressivo de pouca carga também é punido; um tanque que atende aos requisitos de colisão pode torcer sob uma pilha de três estações durante 24 horas.
- Testes de estanqueidade e pressão hidrônicapunir o design do fecho e a qualidade da formação das roscações no colo. A maioria das fugas origina-se na interface do fecho e não através da parede.
- Compatibilidade química durante mais de seis meses.punha a seleção de resinas como um dos elementos a ser penalizado, especificamente devido à baixa resistência à ruptura e à insuficiente barreira. É assim que um valor de ESCR superior a 1000 horas segundo o padrão ASTM D1693 conquista o seu lugar na especificação.
Tabela de Referência de Normas
| Standard or Code | Alcance | O que ele controla na prática | Consequência do projeto |
|---|---|---|---|
| UN 1H1 | Tambor de plástico rígido, cabeça não removível | Colisão, pilha, estanquidade à vazio, hidráulica, compatibilidade | Espessura mínima na base e no capacete, projeto com punho de tampa |
| UN 1H2 | Tampa de plástico rígida, removível. | Mesmo regime, mais integridade do anel de fechamento | Geometria do torno e qualidade da assentagem dos forros |
| ASTM D1693 | Regime de testes e o que ele pune | Tempo de falha F50 em um ambiente de surfatante | Seleção da classe de resina, com objetivo superior a 1000 horas |
| ASTM D2837 | Resistência hidroestática a longo prazo dos termoplásticos | Classificação de estresse extrapolada ao longo da vida útil | Espessura da parede para recipientes classificados por pressão |
| GB/T 13508 | Recipientes molhados em polietileno. | Tolerância dimensional, capacidade, desempenho de tempo de queda e de vedação | Tolerância de capacidade e limites de qualidade do recipiente acabado |
| ISO 9001 | Temperatura de fundição na matriz | Process documentation, traceability, corrective action | Registros de lote que vinculam o lote de resina ao número de série do recipiente |
Rastreabilidade e disciplina de produção
A certificação é concedida a um tipo de projeto, mas a conformidade aplica-se a todos os recipientes produzidos. Isto significa que a fábrica deve ser capaz de demonstrar que o recipiente enviado na terça-feira passada foi produzido com a mesma resina, a mesma distribuição das paredes e a mesma janela de processo do recipiente que passou pelo teste do tipo de projeto. Na prática, isto requer que o sistema de controlo da máquina registre os parâmetros do processo por ciclo, que o perfil de parison seja bloqueado contra edição não autorizada e que cada recipiente seja marcado com o código da ONU, a identificação do fabricante, o ano de fabricação e uma referência de lote. Portanto, um sistema de controle com gestão de receitas, níveis de acesso do utilizador e exportação de dados é um requisito de certificação por outros meios, e não um recurso conveniente.
Operações subsequentes: desencaixes, rosqueamento da bacia e testes de vazamento
A máquina de moldagem por sopro produz um recipiente com rebosteiro, um pescoço inacabado e não verifica a qualidade. Tudo entre o molde e a palete está abaixo da linha de produção e, nos grandes tanques químicos, o equipamento abaixo da linha de produção geralmente custa uma fração significativa da própria máquina. Subestimar isso é o erro de planejamento mais comum em uma nova linha de embalagem química.
Desfumação
O flash em um tanque de 1000L é pesado, quente e desconfortável. Os recipientes pequenos podem ser desperfectos dentro do molde a partir do próprio procedimento de separação, mas em peças grandes, o apoio de flash na base pode pesar vários quilogramas e deve ser retirado como uma operação separada. As opções vão desde a correção manual com uma faca e uma prensa, passando por estações de impressionamento pneumáticas, até o roteamento robótico com um dispositivo que segura o tanque enquanto um torno segue a linha de preparação.
Deflashamento manual tem baixo custo de equipamento e alto teor de mão-de-obra, produzindo qualidade de borda variável. O deflashamento automatizado tem alto custo de equipamento, baixo teor de mão-de-obra e bordas repetíveis. Para uma fábrica que opera em duas turnos em tambores de 200 L, a automação geralmente paga-se rapidamente; para uma fábrica que produz produtos mistos em pequenos lotes, uma estação manual bem concebida, com bons fixadores, é muitas vezes a resposta econômica mais vantajosa. Qualquer que seja a opção escolhida, o flash retocado deve ir diretamente para o britador enquanto ainda estiver morno e limpo, porque o flash que fica no chão recolhe contaminação que aparecerá como manchas no próximo lote.
Formação de rosca de pescoço e bico
Os roscas moldeadas são formadas pelo molde, mas, em tambores químicos grandes, a abertura do bico geralmente requer usinagem pós-molde para alcançar a precisão dimensional necessária a um fechamento forrado com forro. Uma seqüência típica é a seguinte: molde um dom fechado com um bico, corte a abertura e usine a rosca em uma estação dedicada, depois leve a superfície de vedação. A concentricidade e o plano da superfície de vedação são as duas dimensões que decidem se o recipiente passa no teste de estanqueidade.
A especificação de furo deve ser estabelecida antes de começar o projeto do molde, uma vez que a geometria do boss, sua espessura de parede e o programa de parimax local dependem dela. Encoberto dentro desta decisão está também uma questão de material: a área do boss é espessa, assume-se lentamente e pode desenvolver vóides internas ou afundar se a distribuição da parede colocar bastante material lá. Máquinação num vóide produz um caminho de fuga que nenhum lacre vai selar.
Testes de vazamentos
Todo recipiente destinado a produtos perigosos deve ser testado de vazamento, e, em geral, o teste a 100 por cento é a norma em vez de um plano de amostra. O método padrão é o decréscimo de pressão: o recipiente é selado, pressurizado com ar a uma pressão definida, permitido estabilizar-se e a pressão é monitorada por um período de permanência definido. Uma queda abaixo do limite indica um vazamento.
Dois problemas práticos dominam o projeto do teste de vaze em tanques grandes. Primeiro, o volume é grande, por isso o enchimento e a estabilização demoram; um recipiente de 1000 L pode necessitar de 20 a 40 segundos para um teste confiável, o que significa que a estação de teste deve ser montada em paralelo em vez de em série com o ciclo de formiguismo se a taxa de produção importar. Em segundo lugar, os efeitos de temperatura são significativos. Um recipiente que acabou de sair do molde ainda está quente e continua a se resfriar durante o teste, e o gás de resfriamento contrai-se, lendo-se como uma queda de pressão e produzindo rejeições falsas. Ou permita que o recipiente se equilibre ou use um teste diferencial contra um volume de referência que experimente o mesmo ambiente térmico.
Manipulação, transporte e paletização
Um tanque de 1000L é um objeto grande, leve e desconfortável. Os transportadores devem ser amplos, as barreiras devem ser altas e os dispositivos de extração devem agarrar sem deformar a parede ainda quente. A contração pós-moldagem continua por várias horas, por isso os recipientes não devem ser empilhados ou rigidamente amarrados enquanto estiverem quentes; um amortecedor de 30 a 60 minutos entre o empilhamento evita a ovalização e a deformação permanente. As instalações que omitem essa amortecedora detectam o problema semanas mais tarde, quando um cliente relata que os tanques não se encaixam mais nas gaiolas.
Guia de selecção: Requisito para a recomendação da máquina Apollo.
A tabela abaixo condensa toda a lógica de seleção numa mapeamento direto a partir do requisito de produção à configuração da máquina Apollo. Assume-se recipientes químicos de HMWHDPE, moldagem de célula única acima de 250 l e uma unidade operando em dois turnos. Os números de saída são orientativos e dependem do número de formas, capacidade de refrigeração e geometria do produto.
| Requisitos de produção | Exemplo do produto | Configuração recomendada do Apollo. | Cabeça e camadas | Produção indicativa por turno |
|---|---|---|---|---|
| Garrafas químicas de uso residencial e profissional, volume elevado | Sistema de gestão de qualidade | ABLB series, multi-cavity setup | Cabeça contínua, de 1 a 3 camadas. | De 4.000 a 9.000 peças |
| Envasamento de produtos químicos pequenos, sensíveis à contaminação. | Tampões de reagente de 200 ml a 5 L | Série totalmente elétrica | Cabeça contínua, de 1 a 3 camadas. | 4.000 a 10.000 peças |
| Cafetins distribuidor, classificados como UN. | 10 litros a 20 litros de contêineres | Série ABLB, configuração de grampos pesados | Cabo a cabeça contínua ou pequena | De 600 a 1.200 peças |
| Tanques químicos de tamanho médio, produtos aquosos | Tambores de 100 L a 200 L. | ABLD, configuração de 100L a 200L | Accumuladores de 8 a 15 kg, 1 a 3 camadas. | 240 a 420 peças |
| Tambores de solvente certificados pela ONU | 200 tambores de 1H1 para produtos agroquímicos | ABLD, configuração de 100 L a 200 L com opção de barreira. | Acumulador de 12 a 15 kg, 6 camadas com EVOH | De 200 a 340 unidades |
| Tanques de processo grandes, serviço químico misto | Tanques de armazenamento de 250 litros a 500 litros | Configuração ABLD, de 250 a 500L | acumulador de 20 a 30 kg, de 1 a 3 camadas. | De 100 a 190 peças |
| Armazenamento de produtos químicos em grande escala, classe de maior volume. | Tanques de 600 a 1000 L e recipientes interiores de IBC | ABLD, configuração de 600L a 1000L | Acumulador de 35 a 60 kg, 1 a 3 pisos | De 60 a 110 peças. |
| Reservatórios retangulares com alças integradas | Tanques retangulares de 300 a 1000 L | Configuração ABLD com distribuição de parede radial | Acumulador dimensionado para o volume, necessário o RWDS | 60 a 170 peças |
| Portfólio misto, uma máquina para vários tamanhos. | 120 L, 200 L e 250 L em plataforma compartilhada | ABLD, configuração de 250L a 500L, com troca rápida do molde. | Accumulador de 20 a 25 kg com perfis programáveis | Varia com a mistura de produtos |
Duas observações sobre o uso desta tabela. Em primeiro lugar, quando uma instalação espera crescer para um recipiente maior dentro de três anos, comprar a cabeça de acumulação maior agora e operá-la a pulso parcial é quase sempre mais barata do que a substituição da cabeça mais tarde, desde que seja verificada o tempo de permanência no peso de estocagem menor. Em segundo lugar, quando uma instalação opera diversos tamanhos, o tempo de mudança do molde torna-se o principal fator de produtividade, e não o tempo de ciclos. Um sistema de troca rápida dos moldes, as dimensões estandardizadas da base dos moldes e o preparo pré-aquecido dos moldes podem transformar uma mudança de seis horas em apenas 90 minutos, o que numa linha com portfólio misto vale mais do que qualquer otimização de ciclos.
Solução de problemas de defeitos para moldagem por injeção de grandes tanques
O moldeamento por sopro de tanque de grande dimensão possui um vocabulário próprio de defeitos. A maioria dos problemas emana de uma das quatro causas fundamentais: flexão, distribuição desigual da parede, corte inadequado ou problemas térmicos na cabeça da peça. A tabela a seguir organiza as falhas comuns com a sequência de diagnóstico que as resolve mais rapidamente.
| Defeito | Aparência típica | Causas mais prováveis | Sequência de diagnóstico e controles |
|---|---|---|---|
| Saquário e necção do parossídio | Corpo superior fino, base espessa, comprimento instável | Temperatura de fusão muito alta, MFR da resina muito alta, descarga muito lenta. | Reduza a temperatura do moldo em 5 a 10 °C, encurte o tempo de descarga, verifique se o MFR da resina está entre 21,6 e 0,3 a 0,9, adicione material aos pontos do perfil superior |
| Cantos finos em tanques retangulares. | Parede inferior ao mínimo nos cantos verticais, falha no teste de queda | Sem correção radial, a proporção de ampliação é demasiado alta nas curvas | Ative ou instale a distribuição radiante da parede, aumente a pré-borradeira, considere um mortaço maior com uma taxa de expansão inferior. |
| Solda fraca de desativação na base | Divisão ao longo da costura de base durante o teste de queda a frio | Eroga demasiado larga ou demasiado estreita, fundição demasiado fria durante o roçamento, força do aparelho de pinçamento insuficiente | Verificar a geometria do palinqamento nas covas e o ângulo de relevo, aumentar a temperatura local do derretimento, verificar a força do pinhã e a paralelismo da placa, aumentar o tempo de contato do pinhã |
| Manchas pretas e géis | Partículas escuras na parede, visíveis em tanques de cor clara | Depósito fundido degradado em zonas mortas da cabeça, reciclagem contaminada, ponta do parafuso desgastada. | Limpem e inspecionem o caminho de fluxo da cabeça, verifiquem a função FIFO, limpem a moagem e o manuseio da moagem reciclada, e analisem o tempo de permanência da cabeça em relação ao rendimento. |
| Superfície lisa, como a da pele de tubarão, ou irregular. | Superfície externa mate e grabada | Taxa de descarregamento muito alta, temperatura do diedro muito baixa, espaço de maturação muito curto | Reduza ligeiramente a velocidade de drenagem, aumente a temperatura do mortaço em 5 a 8 °C, revise a largura da superfície dos moldes e o estado de polimento. |
| Ovoidação do recipiente após a eclosão | Reservatório fora de formato, não se encaixa na jaula ou na palete | Tempo de resfriamento insuficiente, pilha quando ainda está quente, parede desigual | Estender o tempo de resfriamento ou adicionar intercâmbio de ar interno, introduzir um período de resfriamento de 30 a 60 minutos antes da paletização, corrigir a distribuição da parede |
| Vazamento no tampa ou na fechadura | Falha do teste de decaimento da pressão no bico | Face de fechamento não plana, vácuo no boss, usinagem de rosca deslocada para o centro. | Seção um chefe para verificar eventuais gargalos, ajustar o espessamento local do empilhamento, verificar a concentricidade das peças de fixação de usinagem e situar a superfície de vedação |
| Ininterruptibilidade da camada de separação. | Falha no teste de permeação apesar da camada de EVOH | Quebra do nível ao rompimento, incongruência de viscosidade, desequilíbrio da temperatura do cabeçote | Secções de microtomo em várias posições, redistribuição das saídas dos extrusores, ajustamento das temperaturas da zona superior, revisão da geometria do separador. |
| Deslocamento de peso durante a mudança | O peso da peça aumenta ou cai mais do que 2 por cento | Sinal de falha da garganta do alimentador, mudança no lote de resina, mudança na temperatura do óleo hidráulico | Estabilizar o resfriamento do tubo de alimentação, ativar o repetidor de peso, controlar a temperatura do óleo hidráulico, registar as alterações de lote de resina em relação aos registros de peso |
| Truques de falha em operação | Riscos depois de semanas ou meses de contacto químico | ESCR de resina muito baixa, estresse residual decorrente de sobre-resfriamento, seção fina sob carga. | Verificar o ESCR pelo ASTM D1693 acima de 1000 horas, reduzir a fração de reciclagem nas camadas em contato, aumentar ligeiramente a temperatura do molde, espessar os raios com elevada tensão |
Uma abordagem estruturada sobrepuja a intuição nesta classe de máquinas. Como o ciclo é longo, cada experimento custa vários minutos e uma completa varredura de parâmetros pode consumir um turno inteiro, portanto, altere uma variável de cada vez, registre o peso da peça e um mapa de espessura da parede para cada tentativa e marque as peças de experimentação. As instalações que mantêm uma biblioteca física de peças seccionadas desde a comissionamento resolvem problemas futuros muito mais rapidamente do que as que se baseiam na memória.
Estrutura de custos, uso de energia e custo total de propriedade
As decisões de seleção de equipamento nesta classe raramente são tomadas apenas pelo custo da máquina, pois a máquina representa uma minoria do gasto de vida. A resina domina, a energia segue, a mão-de-obra e a manutenção seguem atrás e a taxa de rejeição silenciosamente multiplica todos os parâmetros. A estrutura apresentada abaixo utiliza uma abordagem indexada para que a lógica continue válida em todas as regiões e períodos de aquisição.
Onde o dinheiro realmente vai
Ao longo de uma vida útil de dez anos em uma linha de tambor de 200 litros que funciona em duas turnos, a fracção aproximada dos gastos acumulados é a seguinte: a resina normalmente responde pela grande maioria do custo total, a energia representa uma parcela modesta, mas significativa, o trabalho é variável em função do nível de automação, a depreciação da máquina é relativamente pequena e a manutenção e as ferramentas correspondem ao restante. A implícita implicação é que uma opção de máquina que custa 10 por cento a mais mas reduz o peso das peças em 5 por cento paga por si própria muitas vezes, enquanto uma opção de máquina que economiza no preço de compra a expensas de controle do percurso dos componentes destrói valor a partir do primeiro mês.
É por isso que a distribuição lateral da parede, a programação de parâmetros com alto número de pontos e o controle de peso em loop fechado não são opções luxuosas em linhas de tanques grandes. Afectam diretamente a maior linha de custos. Uma redução de 5% no peso de um tanque de 45 kg equivale a 2,25 kg por recipiente e, em uma linha que produz 25 000 tanques por ano, significa mais de 56 toneladas de resina anualmente.
Estrutura de consumo de energia
O consumo de energia numa linha de blow moulding com acumulator divide-se em quatro blocos: acionamento do extruder, aquecimento do barril e da cabeça, sistema hidráulico e utilidades como água fria e ar comprimido. Em uma linha de tanque grande, o sistema hidráulico e a fábrica de água fria são geralmente contribuintes maiores do que a maioria dos compradores espera, porque o ciclo é longo e a carga de resfriamento é alta.
- Extruder drive:O consumo de energia dominante durante a polimerização. Um tanque de alimentação com haste e um parafuso de barreira adequadamente ajustado reduzem o consumo específico de energia para uma determinada produção.
- Aquecimento:aquecedores cerâmicos ou fundidos com bom isolamento. Jaquetas isolantes no cilindro e na cabeça são de baixo custo e geralmente oferecem um significativo corte na energia de aquecimento, ao mesmo tempo em que também melhoram a estabilidade de temperatura nos ateliês com ventilação.
- Sistema hidráulico:A maior oportunidade. Uma bomba de deslocamento fixo que funciona continuamente desperdiça energia durante a longa fase de resfriamento; uma bomba de deslocamento variável ou uma bomba acionada por servo libera a carga quando não é necessário mover o material.
- Água refrigerada:As unidades são dimensionadas para rejeição máxima de calor. O resfriamento gratuito em climas frios e a seleção correta da temperatura do água resfriada evita o sobredimensionamento.
- Ar comprimido:O ar impelido a uma pressão de 0,6 a 1,0 MPa e em grandes volumes representa um real custo. Há sistemas de recuperação de ar que capturam os gases de resfriamento da fase de resfriamento e que podem reter parte desta energia nas linhas de produção em grande escala.
Comparação de custos indexados
| Escolha de configuração | Equipment Cost Index (baseline = 100 points) | Efetivo sobre o consumo de resina | Efeito sobre a energia | Prioridade de retorno de investimento. |
|---|---|---|---|---|
| Máquina base, controle de parison de 64 pontos, sem correção radial | 100 pontos | Referência. | Referência. | Baseline |
| Atualização para controle parison de 100 a 200 pontos | 104 a 110 pontos | Redução de 3 a 6 por cento. | Leve redução através de resfriamento mais curto | Muito alta |
| Adição de distribuição de parede radial | 112 a 125 pontos | 5 a 12 por cento mais barato em tanques de geometria definida | Mais baixo devido a espessura média da parede | Very high for rectangular tanks |
| Bomba hidráulica de desconexão variável ou servo. | De 106 a 115 pontos | Nenhum do anterior. | Significativamente mais baixa durante a fase de refrigeração | Em locais onde as tarifas de eletricidade são altas |
| Refrigeração por troca de ar interno. | 108 a 118 pontos | Nenhuma diretamente | Maior consumo de ar, menor energia por peça devido ao ciclo mais curto | Alto quando a produção está sujeita a restrições de capacidade |
| Capacidade em três camadas com núcleo de reciclagem | 125 a 145 pontos | Demanda de resina virgem de 30 a 50 por cento inferior | Levemente superior, excorrentes extras. | Altíssimas eficiências nas embalagens de químicos não-salvos para consumo humano |
| Cabeça de seis camadas com barreira EVOH. | De 190 a 240 pontos | Similar, mais custo da resina de barreira | Mais alto | O serviço de solvente é obrigatório e não opcional. |
| Estação automática de deslaminação e teste de deformação | De 130 a 175 pontos | Baixo rendimento por causa do menor número de rejeições | Marginal increase | Altamente caros em regiões com altos custos laborais |
| Quick mold change system | 105 a 118 pontos. | Menor desperdício de partilha ao mudar produção | Menor custo por peça graças à melhor utilização. | Muito alta para portfólios mistos |
A taxa de rejeição merece uma palavra final nesta seção. Em um tanque de 1000L, um único recipiente rejeitado representa 50 kg de resina, 6 a 8 minutos de tempo da máquina e a energia já consumida para a sua fusão e refrigeração. Uma taxa de rejeição de 5% versus 2% representa um aumento de centenas de toneladas de resina durante a vida da linha. Cada investimento que melhora a estabilidade do processo, desde o controle de peso em circuito fechado até um circuito de refrigeração bem instrumentado, deve ser avaliado nessa base, em vez apenas pelo preço de compra.
Indústrias de Aplicação and End Products
As máquinas Apollo atendem a oito áreas de aplicação, e o extrusão de moldagem por sopro de grande capacidade abrange a maior parte delas. Compreender quais produtos finais pertencem a cada segmento permite ao comprador especificar uma máquina que se adapte não apenas ao primeiro produto, mas também aos que o seguirão.
Indústria química
Este é o mercado de referência para a categoria de 100 a 1000 litros. Os produtos finais incluem tambores certificados pela ONU para ácidos, bases e produtos a base de solventes, recipientes interiores para container bulk da distribuição de produtos químicos em grandes quantidades, tambores de concentrado de produtos agrícolas de construção com barreiras e tanques de produtos químicos de limpeza industrial com alças moldadas e características de empilhamento. Os requisitos definidores são a compatibilidade química, a certificação de produtos perigosos e a resistência à formação de rachaduras a longo prazo.
Material de Construção
Os produtos químicos de construção refletem os requisitos da indústria química, mas com logística diferente. Os produtos finais incluem reservatórios de mistura para aditivos de concreto, recipientes volumétricos de adesivo e estanqueidade, tambores de compósitos impermeabilizantes e reservatórios de armazenamento de água no local. O armazenamento exterior é comum aqui, o que torna a estabilização UV e a pigmentação com fuligem de carbono uma especificação padrão, em lugar de uma opção.
Alimentos e Bebidas
Em grandes volumes, as aplicações de alimentos e bebidas incluem recipientes de óleo comestível em grandes quantidades, tanques de xarope e concentrado para usinas de bebidas e tanques de armazenamento de água para instalações de processamento. O requisito fundamental é o cumprimento das normas de contato com os alimentos em todas as superfícies em contato com o produto, o que retira a reciclagem da camada interna e exige a rastreabilidade documentada do material. Uma estrutura de três camadas, com camadas internas e externas virgens e a reciclagem confinada ao núcleo, é o compromisso usual entre o custo e o cumprimento das normas.
Química de Limpeza/Doméstica Products
Os fabricantes de detergentes e produtos químicos domésticos compram produtos de todas as dimensões: tanques em massas para transferência interna e cestos e garrafas menores para distribuição. Os surfactantes são agentes de rachaduras por estresse agressivos, portanto, este segmento torna as exigências de ESCR mais rigorosas do que o que a maioria dos compradores espera. Um recipiente que funciona perfeitamente com um ácido inorgânico pode falhar em poucos meses quando contém uma mistura concentrada de surfactantes.
Médico e Farmacêutico
Os grandes recipientes deste segmento servem a intermediários em grandes volumes, armazenamento de água purificada e coleta de resíduos. Os requisitos modificam-se para o rigidez, a baixa extração e a documentação, em vez da resistência química bruta. É neste setor que o sistema completamente elétrico é atractivo nos tamanhos mais reduzidos, uma vez que eliminar o óleo hidráulico da zona do processo simplifica o controlo de contaminação.
Produção de automóveis e transporte.
Partes técnicas moldadas por sopro para veículos e equipamentos de transporte incluem reservatórios de fluído, condutas de ar e tanques para sistemas auxiliares. Essas peças frequentemente exigem resinas com desempenho específico, ao invés de polietileno, e a capacidade da plataforma ABLD de processar poliamida, policarbonato, ABS e poliuretano termoplástico abre este segmento a uma instalação que começou produzindo embalagens para produtos químicos.
Setor cultural, esportivo e industrial geral.
Produtos moldeados por sopro grandes fora do embalagem incluem carcaças de equipamento, flutuadores, recipientes para logística e itens estruturais moldados. Estes geralmente utilizam a mesma classe de máquina com ferramentaria diferente e são um preenchimento útil da capacidade para uma fábrica cuja demanda de embalagem química é sazonal, o que é comum nos agroquímicos.
Serviço, instalação e suporte à longo prazo
Uma linha de moldagem por sopro de 1000L é um compromisso multianual, e o modelo de suporte por detrás dela determina se a fábrica atinge a produção projetada em seis semanas ou seis meses. A Apollo oferece um pacote de serviços definido como uma fábrica Wanplas, construído em torno das promessas compartilhadas da marca Wanplas.
Antes do envio
As máquinas são inspecionadas e testadas na fábrica Apollo antes do envio. Para projetos de tanques químicos, a prática recomendada é uma prova piloto com a resina do cliente e, quando o molde está incluído no escopo, com o molde do cliente. Isso permite identificar questões específicas à resina, como comportamento de alongamento inesperado ou pressão da cabeça, enquanto a máquina ainda está na fábrica, com engenheiros e componentes de reposição a disposição. A Apollo também opera uma política de fábrica aberta, por isso os clientes são bem-vindos a participar da prova de aceitação em pessoa e a inspecionar o processo de fabricação antes da confecção da sua máquina.
Personalização
A personalização da máquina engloba moldes e tensão como padrão e estende-se à capacidade do acumulador, à geometria do parafuso para uma determinada classe de resina, ao número de camadas, à distribuição da parede radial, à resolução de programação do parison e à integração downstream. Para o embalamento de produtos químicos, as solicitações de personalização que mais afetam o resultado são o dimensionamento da cabeça para o peso exato do lançamento, o projeto do circuito de refrigeração do molde e o dimensionamento do circuito de aventamento e de escape para o volume do recipiente. Estes pontos são decididos no momento da encomenda e são difíceis de alterar posteriormente, pelo que é importante enviar o desenho do recipiente, a folha de dados da resina pretendida e a saída necessária logo no início da discussão.
Instalação e Comissionamento
Apollo engineers travel to site for installation. On a large tank line the commissioning sequence typically runs: mechanical installation and utility connection, dry cycling and safety verification, first melt and head purge, parison profile development, first article production, wall thickness mapping and profile refinement, then output verification against the contracted cycle time. Budget realistic time for parison profile development in particular, since this is the step that determines part weight and therefore the economics of the entire line.
Apoio contínuo
- Spare parts policy:500 USD em peças gratuitas por ano, parte da promessa da marca Wanplas em todas as fábricas, mais substituição gratuita de peças danificadas dentro do período de garantia.
- Rastreamento de utilização:O Apollo acompanha o estado de utilização das máquinas e realiza visitas aos clientes, o que permite planejar os itens de desgaste em vez de descobri-los durante uma avaria.
- Formação do operador e manutenção:Aquecimento da programação de enquadramento, diagnóstico de defeitos, desmontagem e limpeza da cabeça, manutenção hidráulica e procedimentos de segurança. Nas máquinas com acumulador, a técnica de limpeza da cabeça é o item de treinamento que oferece o maior retorno, porque uma cabeça mal remontada causa problemas de qualidade intermitentes durante semanas.
- Garantia de transporte e garantia de capacidade de produção:duas das promessas da marca Wanplas, juntamente com um compromisso com padrões de qualidade que fornece reembolso mais uma compensação de 10% se a qualidade contratada não é cumprida.
Planejamento do tanque mais amplo
Uma fábrica de embalagem química é mais do que máquinas de moldagem por sopro. A movimentação de materiais, a secagem, quando necessário, o moagem e a reintrodução dos resíduos, a água fria, o ar comprimido, o desflashing, os testes de vazamentos, a impressão ou a etiquetagem e a paletização, tudo isso precisa ser planeado em conjunto. A Wanplas, como a marca-mãe, fornece equipamentos de processamento de plástico adequados para a cadeia produtiva, de modo que uma fábrica de embalagem química possa ser especificada como um projeto integrado, em vez de ser montada a partir de peças não relacionadas. Quando o escopo do projeto inclui a configuração da fábrica, o dimensionamento de serviços públicos e o planejamento da força de trabalho, levantá-lo no estágio de solicitação produz um resultado muito melhor do que adicioná-lo após a encomenda das máquinas.
Perguntas Frequentes
Que capacidade de acumulação necessito para um tanque químico de 1000 litros?
Um tanque de 1000L moldado em HMWHDPE geralmente pesa de 45 a 55 kg quando concluído e o resfriamento acrescenta mais 14% a 20%, portanto, a exigência total fica entre 52 e 66 kg. Especifique uma válvula de acumulação na faixa da elevação de 45 a 60 kg com espaço para além da sua carga real e confirme que a válvula pode esgotar a carga num intervalo de 12 a 25 segundos. O tempo de esgotamento é tão importante quanto a capacidade, porque uma válvula que esgota lentamente permitirá que a parisonça encolha, não importa quanta espaço ela tenha.
Por que utilizar o HMWHDPE em vez do HDPE padrão para tanques químicos grandes?
Dois motivos: a resistência à malhação e a resistência à rachadura por estresse. O HMWHDPE com um MFR (fluxo medido) de 0,3 a 0,9 g/10 min, medido a 190 graus Celsius sob 21,6 kg, tem a resistência à malhação para manter um perfil de dois metros sem compactação, o que o HDPE normal para moldagem por sopro simplesmente não consegue fazer àquela escala. Além disso, consegue resistência à rachadura por estresse ambiental superior a 1000 horas no teste ASTM D1693 F50, o que é a diferença entre um tambor que sobrevive a dois anos de contato com surfactantes e um que racha em três meses.
É possível que uma máquina produza vasilhas de 200 litros e tanques de 1000 litros?
Tecnicamente sim, se a máquina for especificada para a maior parte, mas raramente é eficiente. Uma máquina construída com uma cabeça de 60 kg, um parafuso de 200 mm e uma presa de deslocamento longo produz tambores de 200L, mas funciona a capacidade parcial, com tempos de residência do cabeçote prolongados e um ciclo gerido pela máquina e não pela peça. A resposta melhor para uma fábrica com um amplo portfólio é geralmente duas máquinas, uma na configuração de 100L a 200L e outra na configuração de 600L a 1000L, ou uma única máquina que abrange 250L a 500L, se esse for verdadeiramente o centro comercial da gama.
Preciso de uma máquina multilicença para recipientes químicos?
Depende inteiramente do que existe no interior. Para produtos químicos aquosos, ácidos inorgânicos, alcalínios e a maioria dos concentrados de detergentes, uma parede de HMWHDPE monossuperficial de espessura adequada é suficiente. Para solventes aromáticos ou clorados, produtos relacionados com combustíveis e concentrados agroquímicos dissolvidos em xileno, a permeação através do polietileno comum é significativa e você precisa de uma camada de barreira de EVOH em uma estrutura de cinco ou seis camadas ou fluorinação pós-moldagem. Separadamente, uma cabeça de três camadas com um núcleo de reground merece considerar-se apenas como uma medida de custo, mesmo quando não é necessária uma barreira, pois o flash em tanques grandes representa de 14 a 20 por cento do volume.
Quanto a distribuição de parede radial pode realmente economizar?
Em tanques retangulares e recipientes com alças integradas, a distribuição radial da parede permite normalmente uma redução do peso da peça de 5 a 12%, com a mesma espessura mínima da parede, pois o projetista não precisa mais espessar toda a parede para proteger os ângulos. Em um simples tambor cilíndrico, o benefício é muito menor, muitas vezes de 2 a 4%, uma vez que a proporção de aumento é mais uniforme ao redor do perímetro. Esta opção tem um custo de equipamento acrescido de cerca de 12 a 25 pontos em relação a uma base de 100, por isso, o cálculo de retorno depende fortemente da geometria da peça e do volume anual.
Qual o tempo de ciclo que devo esperar para um tanque de 500 l?
Planeie entre 200 e 300 segundos, com uma parede média típica de 4,5 a 6,5 mm, das quais 75 a 82% é refrigeração. Os fatores que movem este número são o espessamento da parede, o desenho do canal de refrigeração do molde, a temperatura da água frio e se existe refrigeração por intertroço. A refrigeração interna pode reduzir o ciclo total em 15 a 30% em peças grandes, pois ataca a superfície interior que a refrigeração do molde não pode alcançar. Manter o rendimento do extrusor acima do que a refrigeração pode absorver não vai curtir o ciclo em nada.
O que a certificação das Nações Unidas requer dos equipamentos, não apenas do recipiente?
A certificação é concedida a um tipo de projeto, mas a conformidade deve ser mantida para cada recipiente produzido, o que significa que o equipamento deve tornar o processo repetível e comprovável. Na prática, isso significa o registo de parâmetros de processo essenciais por ciclo, perfis de parismo bloqueados contra edição não autorizada, níveis de acesso do utilizador ao sistema de controlo e a capacidade de exportar dados de produção para registos de lotes que ligam o lote de resina ao lote do recipiente. É também necessária uma capacidade de marcação para o código da ONU, identificação do fabricante e ano de fabricação, quer seja moldado na unidade ou aplicado em downstream.
Quanto tempo demora a entrada em serviço de uma linha de tanques grandes?
A instalação mecânica e a ligação de utilidades geralmente são a fase mais rápida. A etapa que governa o cronograma é o desenvolvimento do perfil de comparação, porque cada iteração exige a moldagem de uma peça, seu seccionamento, a mapeamento do espessamento das paredes e os ajustes do perfil, e com um ciclo de 400 segundos, esse ciclo é lento. Chegar com uma classe de resina validada, um molde finalizado e metas claras de espessamento das paredes abrevia consideravelmente o processo, assim como realizar um teste com a resina e o molde do cliente na fábrica da Apollo antes do envio.
Uma máquina totalmente eléctrica está disponível para tanques de 1000 litros?
Nesta classe de volume. A série Apollo totalmente elétrica cobre de 200 ml a 20L, onde as jostas elétricas proporcionam excelente repetibilidade e baixo consumo energético. A 100L e acima, a potência máxima necessária para a descarga rápida de um colector de diâmetro reduzido é exatamente o serviço que os acumuladores hidráulicos carregados com azoto podem lidar de forma eficiente, pelo que um sistema hidráulico bem projetado, com bombeamento de deslocamento variável, continua a ser a arquitetura correta. As economias de energia neste tamanho vem do controlo da bomba, da isolamento, da eficiência da planta de refrigeração e da recuperação de ar, em vez de eliminar a hidráulica.
Qual é o maior erro de planejamento que os compradores cometem na linha desta classe?
Subestimar a sequência downstream. Os compradores concentram-se na máquina de moldagem e descobrem tardiamente que a remoção da flama, o processamento do pescoço, os testes de vazamentos, o espaço de recuo de refrigeração e a paletização para um recipiente de dois metros de altura exigem área de piso, capital e trabalho próprios. O segundo erro mais comum é especificar a máquina em torno de uma resina de uso geral e, em seguida, passar para um grau de tanque químico adequado de baixo MFR, altura em que o extrusor está subpotenciado e a pressão na cabeça excede o projeto. Corrija-os definindo o recipiente, a resina e o fluxo de produção completo antes de o padrão da máquina ser congelado.
Conclusão
Na seleção de uma grande instalação química, o processo reduz-se a uma curta sequência de decisões tomadas na ordem correta. Defina primeiro o recipiente e o seu conteúdo, pois a química determina a resina e a resina determina o comportamento da mistura fundida. Dimensione a cabeça sumidoura a partir do peso da peça mais o período de resfriamento, e verifique o tempo de descarga tão rigorosamente como a capacidade. Combine o diâmetro da rosca e a saída de plastificação com o peso da resina dividida pelo período do ciclo, com uma margem, lembrando que a resfriamento, e não a plastificação, determina o ciclo em peças com um volume superior a 250l. Especifique o controle do espessamento da parede de forma mais séria, com 100 a 200 pontos de programação e correção radial onde a geometria assim o justifica, pois a resina é o principal custo de vida e o controle da parede é a alavanca que o afecta. Depois, planeie as operações a realizar mais para baixo na sequência e as exigências de certificação como parte do mesmo projecto, e não como uma consideração posterior.
Para a escala de 100L a 1000L, especificamente, a série ABLD do Apollo oferece a arquitetura de cabeça de acumulador, a fixação de longo curso, a capacidade multi-camada e a resolução de controle de parison que esta classe de recipientes exige, com configurações que vão de 8 kg a 15 kg em recipientes de 100L a 200L até 35 kg a 60 kg para tanques de 600L a 1000L. Para o empaque mais pequeno que quase sempre acompanha um programa de recipientes em grandes quantidades, a série ABLB abrange 200 ml a 20L em oito tipos de máquinas, e a série totalmente elétrica atende locais em que o custo de energia ou o controle de contaminação impacta na decisão. Por trás de todas elas estão mais de 20 anos de experiência em moldagem por estiramento, uma fábrica de 8.000 metros quadrados, mais de 4.000 máquinas operando em mais de 90 países, e compromissos de serviço da marca Wanplas, incluindo peças gratuitas de 500 dólares por ano, garantias de transporte e de capacidade e uma política de fábrica aberta.
Se estiver especificando uma linha para recipientes de produtos químicos, o próximo passo mais produtivo é compartilhar os detalhes que de fato norteiam a configuração: volume do recipiente e desenho, peso da peça-alvo, produto químico a ser contido, grau da resina e seu folheto técnico, produção anual requerida, objetivos de certificação e tamanhos que espera adicionar nos próximos anos. Com essa informação, a equipe de engenharia da Apollo pode propor uma capacidade específica do acumulador, especificação de roda e tanque, unidade de fixação, estrutura de camadas e pacote de controle de parede, executar um teste de amostra com sua resina e molde, e convidá-lo para testemunhar o teste de aceitação na fábrica antes da embarcação da máquina. Envie suas especificações e deixe que a configuração seja construída em torno do seu produto, em vez de em torno de uma página de catálogo.
