Injeção – Ciclo rápido e parades finas – Fabricantes investem em técnicas mais sofisticadas

A Fórmula 1 da injeção dos termoplásticos. Os fabricantes de injetoras para ciclo rápido e paredes finas definem este processo como a categoria mais avançada desse mercado. A comparação não é à toa. Assim como a modalidade automobilística, as máquinas em questão são especiais e configuram um setor altamente técnico. Se não bastasse isso, hoje, a tendência é embutir ainda mais sofisticação. Um dos caminhos tem sido investir em tecnologias mais modernas de impressão, no caso, o in-mould-labelling (IML).

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Modelo TM Xpress incorpora recursos de in mould label

Demanda existe, aliás, boa parte do setor apresenta expectativas positivas em relação a esse ramo de atividade. As projeções são de crescimento e envolvem cifras altas. No geral, as máquinas são oferecidas como integrantes de um pacote completo, ou seja, com molde (acoplado com câmara quente) e componentes de automação. A ideia aqui é PLÁSTICO MODERNO – maio, 2012 28 A oferecer ao transformador uma solução capaz de assegurar o menor custo por peça injetada, com ciclos cada vez mais curtos, e reduzido consumo de matériaprima, sem perder a qualidade.

IML – A técnica de rotulagem no molde, IML, é uma tecnologia na qual a resina é injetada, e incorpora o rótulo dentro da máquina, de onde a peça sai pronta para o envase. Dessa forma, o processo permite produzir embalagens ainda mais finas, pois o rótulo adiciona uma camada isoladora e dá rigidez à parede. “A injeção é o processo perfeito para o IML”, comenta Ítalo Zavaglia, gerente da divisão Netstal. Não por acaso, os fabricantes de injetoras têm apostado nisso. A tendência ficou evidente na National Plastics Exposition (NPE) deste ano. A exposição realizada em Orlando, Estados Unidos, entre 1 e 5 de abril, e considerada a principal feira do setor de plástico na América do Norte, consagrou a técnica. Segundo observação dos fabricantes de máquinas que lá estiveram, as injetoras voltadas para a produção de peças com parede fina utilizavam a tecnologia IML.

Um caso da Netstal se refere justamente a essa técnica de decoração. Essa fabricante suíça divulga uma máquina capaz de injetar em molde de seis cavidades embalagens com peso de 9,3 gramas e espessura de 0,32 mm (mais a etiqueta), em um ciclo de 4,3 segundos. A relação F/W é de 410:1. A saber: a parede fina pode ser definida por meio da relação entre a distância percorrida pelo material e a espessura da parede. Esse valor é o F/W (flow path/wall thickness). A Netstal considera que essa medida deve ser de no mínimo 150:1.

As máquinas da fabricante, segundo Zavaglia, são todas projetadas para ciclos rápidos. Dentre elas, um destaque fica por

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Injetora pode atingir tempo de ciclo inferior a dois segundos

conta da injetora Elion. “Ela alcança tempos de ciclos que antes eram considerados irreais; em alguns casos, são inferiores a 2 segundos”, ressalta o gerente. A velocidade de injeção chega a 2.200 mm/seg, e o F/W da embalagem pode atingir a marca de 450:1 ou 500:1. Esse feito, de alguma maneira, reflete a tradição da fabricante. O primeiro modelo com acumuladores foi desenvolvido em 1945.

O mercado de embalagens é um dos pilares da companhia, a ponto de a fábrica localizada na Suíça manter um setor dedicado ao tema: o PAC, onde congrega especialistas para atuar nessa área. Desde o ano passado a Netstal está mais forte para fazer frente a esse segmento, pois passou a integrar o KraussMaffei Group do Brasil. Essa empresa abrange ainda a KraussMaffei e a KraussMaffei Berstorff.

A Wittmann Battenfeld também se faz valer da união de forças para concorrer nesse setor altamente técnico da injeção. Em 2009, Wittmann e Battenfeld se tornaram uma só companhia, aliando a experiência da primeira em periféricos desenhados para a tecnologia de ciclo rápido ao know how da fabricante alemã em projetar injetoras para esse fim, capacitadas a suportar moldes mais resistentes e operar com altas velocidades. A proposta é manter total responsabilidade sobre o processo e oferecer pacotes completos aos clientes.

As máquinas de ciclos rápidos do seu portfólio configuram a série TM Xpress. Em sua quarta geração, a linha, composta por máquinas híbridas de 160 t até 450 t de força de fechamento, representa 20% das vendas da companhia. O engenheiro de vendas Marcos Cardenal destaca um modelo para produção de potes de margarina. Essa máquina consegue operar com ciclos de 2,9 segundos e traz como pontos fortes os recursos para colocação do rótulo dentro do molde e de retirada e empilhamento das peças. “Estamos nos especializando no IML, pois a automação é o nosso diferencial”, explica.

Dos clientes do segmento de embalagens da Wittmann Battenfeld, segundo Cardenal, cerca de 80% procuram modelos para peças de parede fina; e desse percentual, praticamente todos buscam o IML.

Plástico, Kai Wender, diretor da Arburg Brasil, Injeção - Ciclo rápido e parades finas - Fabricantes investem em técnicas mais sofisticadas
Kal Wender: tecnologia de maior valor agregado está em alta

Um lançamento da fabricante Arburg também traz o IML como destaque. Trata-se de máquina capaz de injetar um balde de 1 litro de volume e espessura de parede de 0,53 mm (já com o label), e peso de 30 gramas, em duas cavidades. “Com a automação, conseguimos inserir o rótulo, e retirar dois baldes e duas alças injetadas no mesmo molde. Além disso, fora do molde, as alças foram montadas e os baldes empilhados”, detalha Kai Wender, diretor da Arburg Brasil.

A linha para embalagem de paredes finas da Arburg chama-se Hidrive. São injetoras híbridas, cuja plastificação com acionamento servoelétrico garante precisão no volume dosado e baixo consumo de energia, segundo Wender. “Na injeção via acumulador hidráulico, junto com a regulagem ativa da rosca, a máquina garante alta densidade de energia em combinação com a alta dinâmica na aceleração e na frenagem da rosca”, diz Wender.

A linha conta com um novo desenho da placa móvel (especialmente desenvolvido para atender às exigências de alta pressão e dinâmica das paredes finas). A proposta é assegurar uma melhor distribuição da força de fechamento do molde. A Hidrive responde por cerca de 15% das vendas da Arburg.

O negócio vai bem, e se depender das projeções do executivo, tende a melhorar ainda mais. A companhia prevê para este ano aumentar as vendas deste tipo de máquina em 20%. “O mercado de embalagem no Brasil está crescendo acima do mercado em geral, e também vejo que os clientes buscam mais sofisticação”, afirma Wender.

A demanda aquecida é um ponto crucial para o crescimento do negócio, no entanto, ele aposta também no serviço de pós-venda. As injetoras para ciclos rápidos sofrem um desgaste maior do que as convencionais. Por isso, os fabricantes de máquinas precisam estar muito próximos dos clientes. “Buscamos dar uma resposta rápida e qualificada. Por isso, montamos uma excelente estrutura no Brasil”, completa.

Demanda aquecida– Para dar conta desse segmento altamente técnico e em expansão, os fabricantes de máquinas não poupam investimentos. Atento ao aumento da procura por esta tecnologia, o mercado amplia constantemente o portfólio e aprimora sua oferta aos transformadores. A Husky adotou como estratégia ter uma visão sistêmica do negócio. Na prática, a companhia se responsabiliza integralmente por todo o sistema de injeção. “Nós detemos toda a cadeia”, destaca Paulo Carmo, gerente de negócios da área de embalagens. A empresa fabrica máquinas, câmaras quentes e também a linha de periféricos. “Temos robôs de fabricação própria e ainda oferecemos células integradas de

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Paulo Carmo: máquina é oferecida como integrante de um pacote completo

outros fabricantes”, conta. Hoje a fabricação do molde se dá via parceiro.

A fim de atender os segmentos que requerem altas potências e velocidades de injeção, como os de embalagens de paredes finas e tampas, a Husky dispõe de máquinas híbridas com plastificação elétrica da família Hylectric, que vai desde 90 t a 1.000 t de força de fechamento, e atende a 80% das aplicações para ciclos rápidos – essa é a linha base de injetoras da companhia. Também há os modelos específicos: Hypac (para peças de paredes finas) e Hycap (tampas). Para a área de pré-formas de PET, a fabricante conta com o sistema Hypet HPP 4.0 (high performance). Compõe o portfólio ainda a linha HMED (de injetoras totalmente elétricas).

O gerente destaca o desempenho da máquina Hypac, com 300 t de força de fechamento. Em operação, o modelo desenvolveu um pote de margarina, com peso de 6.6 gramas, e relação L/T de 450 (distância percorrida do ponto de injeção e espessura); o molde de quatro cavidades permitiu ciclos de 2,8 segundos, com aplicação de IML.

Outro modelo da linha Hypac possibilitou que a injeção de um copo (PS), com peso unitário de 14,3 gramas, passasse para 12,2 gramas, e que o ciclo, antes de 3 segundos, caísse  para 2,6 segundos. Trata-se de uma máquina de 300 t de força de fechamento, com molde de seis cavidades. “O sucesso da aplicação motivou o cliente a construir um molde com sistema stack-mold 2 x 8. Dessa forma, geramos uma economia de 150 mil dólares, por ano, só de resina”, afirma.

A linha Hypac conta com itens adicionais capazes de operar em condições mais agressivas de pressão, velocidade de injeção e ciclo seco. “Essa linha é indicada quando há a necessidade de paredes muito finas e maior número de cavidades”, comenta Carmo.

A fabricante tem tradição nesse ramo. Conforme relembra Carmo, a empresa já em 1950 fabricou o molde de uma máquina para produzir um copo de água, em um ciclo de 1,2 segundo. A empresa está focada em segmentos de alta exigência de produtividade e repetibilidade, especialmente os relacionados às embalagens de alimentos e bebidas. Estes dois segmentos lideram os volumes de vendas da Husky no Brasil.

Atenta ao crescimento do mercado, a Sumitomo Demag também investiu nesse tipo de injeção e incrementou sua linha de ciclo rápido El-Exis. A fabricante apresentou recentemente a sua nova versão: a SP (speed performance). Essa série de injetoras híbridas agregou recursos eletrônicos, com aperfeiçoamentos no sistema hidráulico, a fim de atingir ciclos ainda mais velozes com altíssima precisão e repetibilidade. “Investimos em processadores cada vez mais velozes, novos servomotores, agora mais rápidos e potentes, e em circuitos hidráulicos para alcançar ciclos cada vez menores”, afirma Luis Guerra, gerente de vendas da Sumitomo Demag.

Esses conceitos na prática podem ser comprovados com o modelo ElElix SP 450/1020-3000. A injetora produz tampa para água mineral de PEAD já com o recartilhado do lacre pronto na própria máquina, em um molde de 96 cavidades, com ciclos de 1,99 segundo.

“A procura por este tipo de tecnologia está avançando, graças à necessidade de alta produtividade, baixos custos por unidade, qualidade das peças e economia de energia”, resume Guerra. Até por isso, para os próximos dois anos, a Sumitomo Demag projeta crescimento das vendas de máquinas de ciclo rápido da ordem de 35%.

Para atingir a meta, aposta, sim, no aquecimento da demanda, mas também tem aumentado a sua capacidade produtiva,

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Guerra: transformador busca baixar o custo por peça injetada

fazendo melhorias tanto nas fábricas da Alemanha como na unidade chinesa, onde dobrou sua produção. No Brasil, a Sumitomo investiu em uma fábrica de caixas de engrenagens e drives em Itu, São Paulo. Em breve, a empresa irá se mudar para lá, em uma área maior onde terá estoque de peças e showroom. “A mudança nos permitirá ter máquinas aqui no país”, comenta Guerra.

Essa modalidade de injetoras tem tido boa aceitação também entre fabricantes nacionais. Nos últimos três anos, a Sandretto do Brasil notou que a venda desse tipo de máquina cresceu cerca de 20%, e tem potencial para avançar. Para dar conta desse mercado de injeção para ciclo rápido e peças de parede fina, a fabricante possui a série Nove HP Fast. O comando da linha foi desenvolvido para assumir grande capacidade de processamento e ser flexível. Utiliza os microprocessadores de última geração multitarefa, segundo o fabricante, e dedica seus acumuladores hidráulicos para o aumento da velocidade de injeção em até 1.000 mm/s. O movimento de injeção é coordenado através de pressão e velocidade em anel fechado (closed loop), a fim de assegurar a precisão de parada e a repetibilidade no peso das peças injetadas.

A linha (de força de fechamento de 120 t a 485 t) foi desenvolvida há quatro anos, e em 2010 passou por modificações, entre as quais ganhou nova hidráulica. Um diferencial da companhia, ressalta Antonio Lopes, diretor comercial da Sandretto do Brasil, é o fato de se tratar de uma empresa nacional. “Nossa máquina é toda feita aqui, com parceiros internacionais”, explica, referindo-se à unidade fabril localizada em Americana, São Paulo.

Elétrica – A máquina elétrica é vista como opção para a fabricação de peças de parede fina, mas a escolha da indústria é a híbrida, por conta da alta velocidade e da robustez da injeção. Até por isso, a fabricante norte-americana Milacron abriu seu leque para as hidráulicas/híbridas de ciclo rápido, pois considera a existência de algumas aplicações especiais, nas quais é necessária a utilização de inúmeros recursos hidráulicos para a movimentação do molde, como o giro do stack-mold ou cube-mold.

Apesar dessa abertura, a Milacron ainda tem como foco as máquinas totalmente elétricas, pois investe nessa tecnologia desde 1978. Hercules Piazzo, gerente comercial da Milacron Brasil, defende essa categoria. Ele destaca vantagens como a ausência de óleo, a redução do consumo energético e a precisão. “A maioria das máquinas utilizadas para este tipo de aplicação é híbrida, ou seja, consome muita energia elétrica, pois trabalha em alta velocidade. O ideal seria a utilização de máquinas totalmente elétricas”, resume. No item repetibilidade também há vantagens. Segundo ele, essa tecnologia permite precisão dez vezes superior à de uma máquina híbrida ou hidráulica.

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Modelo híbrido foi desenvolvido para atuar em áreas específicas

A companhia possui injetoras específicas para atuar no mercado de ciclos rápidos: a linha Vitesse, F, Roboshot e PowerPak. Nas máquinas Roboshot e PowerPak, os sistemas são totalmente elétricos, enquanto os modelos Vitesse e F são equipamentos híbridos utilizados em setores específicos nos quais existe a necessidade de alguns movimentos hidráulicos. Piazzo chama a atenção para a linha F (máquinas híbridas) e PowerPak (100% elétrica). O modelo PowerPak 550 opera em ciclo de 4,8 segundos, com um stack-mold de 4×4 cavidades. “Essa injetora atinge 500 mm/s de velocidade de injeção e chega a esta velocidade em milissegundos, o que é fundamental em ciclo rápido”, diz. Ele se refere ao fato de que não basta a máquina alcançar uma velocidade de injeção alta, o mais importante é o quão rápido ela acelera.

O mercado valoriza isso. As vendas vão bem, e a tendência é prosperar. “Existem inúmeros projetos nos quais estamos participando para esta aplicação. Temos certeza de que será um ano que nos dará grandes frutos”, comenta Piazzo. A companhia possui uma fábrica na Alemanha, especializada em equipamentos para aplicações especiais, principalmente embalagens. Hoje esse negócio representa em torno de 35% das vendas globais.

A Wittmann Battenfeld desenvolveu uma máquina 100% elétrica para atuar no segmento de ciclos rápidos e paredes finas. A operação se dá na Europa, com um protótipo. Por enquanto, o preço ainda não é competitivo, o que freia sua comercialização. Segundo expectativas de Cardenal, trata-se de uma realidade para um futuro próximo. “A elétrica para esta aplicação ainda tem a limitação do preço”, observa.

A Husky recomenda a máquina híbrida, pois, segundo Carmo, os modelos totalmente elétricos trazem restrições para ciclos curtos e paredes finas. Ele cita o sistema de fechamento (que é de joelho) como incapaz de suportar o peso e a robustez do molde. Além disso, há outras questões que comprometem, como a velocidade de injeção (insuficiente) e a durabilidade dos mancais de esfera (menor).

Os três elos – A complexidade dos sistemas de injeção de ciclo rápido passa pela tríade: máquina, molde (com câmara quente) e resina (esta deve ter alta fluidez, além de outras características, como resistência à baixa temperatura). Esses três pilares precisam operar na mais perfeita sintonia. “O processo deve ser visto como um todo”, explica Carmo, da Husky.

A operação exige máquinas de alta pressão e velocidade de injeção com tolerância restrita em repetibilidade do peso da injeção e com boa homogeneização do fundido em altas tiragens, a fim de impedir a variação de peso. “É preciso que o preenchimento da peça ocorra muito rapidamente, para evitar que o material ‘congele’ antes do preenchimento total da cavidade”, explica Piazzo. O ponto-chave do processo é o tempo de preenchimento da cavidade, e este não é definido somente pela velocidade máxima da injeção. “Uma grande influência desse tempo é a dinâmica, significa a aceleração positiva e negativa da injeção”, completa Wender.

Já o molde é um caso à parte. A ferramenta precisa suportar as devidas pressões de trabalho. Além disso, o material deve ter alta condutibilidade térmica para que a peça seja resfriada quase que instantaneamente após o preenchimento total da cavidade. O sistema de refrigeração representa outro ponto muitíssimo importante na fabricação deste tipo de molde, pois deve ser projetado de forma adequada ao tipo de aplicação, para propiciar um resfriamento rápido e uniforme da peça.

Por causa de suas peculiaridades, os fabricantes não indicam a adaptação de uma máquina convencional, com a adoção de recursos para acelerar a velocidade, como acumuladores. O circuito hidráulico e a própria estrutura da máquina requerem um projeto especial. “A injetora precisa ser desenhada para essa aplicação”, comenta Carmo. Mas, em relação ao quesito operacional, não há muita diferenciação entre um modelo convencional e um de ciclo rápido.

Definições – Para mensurar os tempos de um ciclo rápido e a espessura de uma parede fina seriam necessários parâmetros. No entanto, grosseiramente, pode-se considerar que o primeiro precisa ser inferior a sete segundos. Essa é uma referência apenas, porque não existe um valor para esta definição; dependerá das condições de moldagem das peças a serem produzidas.

A segunda medida (espessura da parede) varia de 0,4 a 0,6 mm. Há quem considere espessura igual ou inferior a 1,0 mm já dentro do quesito. A relação entre a distância percorrida pelo material e a espessura da parede define o F/W (flow path/wall thickness), que, por sua vez, precisa ser maior do que 200:1 para configurar sua finura. Esse valor é uma média também, pois alguns fabricantes consideram que deve ser de no mínimo 150:1; enquanto que, para outros, de 250:1. Para espessuras finas, a variável mais importante se refere ao tempo de preenchimento da cavidade. E este não é definido unicamente pela velocidade máxima da injeção, aliás, em muitos casos, esta não vai ser alcançada, por conta do curto tempo de injeção (em geral de 0,2 a 0,1 seg).

“Um bom exemplo é um pote de sorvete. Geralmente, ele possui espessura entre 0,5 mm e 0,6 mm, e é fabricado em moldes com ciclo total na faixa de 4,5 segundos ou até menos, dependendo da máquina injetora, material, auxiliares e molde”, resume Piazzo.

Consumidor – O mercado de embalagens é um forte e já tradicional consumidor de máquinas de alta tecnologia. Até por isso faz todo o sentido ser dessa indústria a maior parte da demanda das injetoras de ciclos rápidos. Aliás, para justificar o investimento numa máquina desse tipo, é imprescindível que ela opere grandes volumes, o que torna o setor alimentício de embalagens o principal cliente dos fabricantes dessas injetoras.

Mas essa tecnologia não se restringe a uma aplicação. À medida que o setor cresce (e vem avançando), este se pulveriza no mesmo ritmo. De uma maneira geral, todos os setores buscam reduzir a espessura das paredes, e para tanto apostam em máquinas de ciclos curtos. Segundo a norte-americana Milacron, a transformação está, sim, pronta para consumir injetoras especiais. “O mercado já consome muitos equipamentos deste tipo, principalmente para a fabricação de embalagens e utensílios descartáveis, como potes de sorvete e de margarina, talheres e tampas de cosméticos”, comenta Piazzo. Os segmentos de tintas e os de produtos químicos e automotivos endossam a lista de compradores dessa tecnologia. Em suma, não importa em qual categoria de produto se está, o objetivo é um só: reduzir o preço final da peça. No caso, com tempos de ciclos reduzidos e menor consumo de matéria-prima.

O crescimento da injeção de ciclo rápido e parede fina respinga também em outros setores da transformação. Já faz algum tempo que a termoformagem, em alguns setores, perde espaço para a injeção, por conta dos avanços tecnológicos promovidos por esse processo. Os dois tipos de moldagem têm prós e contras. O primeiro tem a seu favor o baixo custo de produção e o peso da embalagem, porém, trata-se de um processo que gera refugo, enquanto que na injeção, não. Esse último também sai ganhando no aspecto visual, além da melhor distribuição de parede e do aumento da procura pelo IML. “Com a injeção, a embalagem pode sair pronta e decorada com apenas uma operação”, completa Zavaglia, da Netstal. De qualquer forma, o que se vê são avanços significativos da injeção: a velocidade das máquinas está cada vez maior, o que possibilita paredes ainda mais finas.

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