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MARCOS PAULO RIBEIRO VASCONCELLOS
Redução de espessura de filme BOPP utilizado sobre
embalagem em caixas de sortimentos
Lorena - SP
2014
i
MARCOS PAULO RIBEIRO VASCONCELLOS
Redução de espessura de filme BOPP utilizado sobre
embalagem em caixas de sortimentos
Trabalho de Conclusão de Curso
apresentado ao Departamento de
Engenharia Química da Escola de
Engenharia de Lorena – Universidade
de São Paulo, para obtenção do título
de Engenheiro Químico
Orientador: Prof. Dr. Clodoaldo Saron
Lorena - SP
2014
ii
Autorizo a reprodução e divulgação total ou parcial desse trabalho, por
qualquer meio convencional ou eletrônico, para fins de estudo e pesquisa, desde
que citada a fonte.
CATALOGAÇÃO NA PUBLICAÇÃO Chefia Técnica de Serviço de Biblioteca Escola de Engenharia de Lorena
Vasconcellos, Marcos Paulo Ribeiro
Redução de espessura de filme BOPP utilizado sobre embalagem
em caixas de sortimentos/ Marcos Paulo Ribeiro Vasconcellos.—Lorena, 2014.
58 f.
Monografia apresentada como requisito parcial para a conclusão de
Graduação do Curso de Engenharia Química - Escola de Engenharia de Lorena da Universidade de São Paulo
1. Vida-de-prateleira 2. Embalagens de alimentos 3. Polímeros
(Filme polipropileno biorientado) 4. Armazenagem de alimentos I .Título. II.Saron, Clodoaldo, Orient.
iii
Leila, Paulo, Ana Lígia, Matheus e Gabriela, com amor, admiração e gratidão pelo
carinho, incentivo e incansável apoio ao longo do período de elaboração deste
trabalho.
iv
AGRADECIMENTOS
Os meus sinceros agradecimentos:
Ao orientador Prof. Dr. Clodoaldo Saron, que estava presente nas necessidades,
pela atenção e apoio durante a orientação.
A minha irmã Ana Lígia Vasconcellos, que me ajudou e me apoiou em todos os
momentos de minha vida, e foi de grande importância nas revisões desse
trabalho.
A minha família, pelo apoio e incentivo, sempre ao meu lado, seja nos momentos
bons ou ruins.
Aos amigos que estavam presentes durante todo o período de graduação.
Aos irmãos da República A Casa Lar, pela amizade, pelo respeito e pelo
companheirismo.
A todos que de uma forma ou de outra contribuíram para a execução do trabalho.
v
RESUMO
Vasconcellos, M.P.R. Redução de espessura de filme BOPP utilizado sobre
embalagens em caixas de sortimentos. Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) –
Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo, Lorena, 2014.
O trabalho foi desenvolvido na tentativa de redução da espessura de filme polipropileno biorientado (BOPP) utilizado externamente em caixas de bombons sortidos de uma indústria de alimentos, visando à redução de consumo de material e, consequentemente, de custos. O filme é utilizado para garantir barreira física contra a umidade, além de auxiliar na manutenção e até no aumento da vida de prateleira (“shelf life”) dos produtos, e também por tornar a embalagem visualmente mais atrativa. O filme atual, utilizado em fechamento do tipo “flow pack”, contém 30 micrômetros de espessura, e no trabalho realizado testaram-se filmes com 25 e 20 micrômetros de espessura. Os testes foram programados e realizados durante produção normal em linha de bombons sortidos em uma indústria de chocolates do Vale do Paraíba. Para conferir se os produtos apresentavam-se devidamente selados, foram realizados testes de hermeticidade e avaliação visual. Também foram preparadas amostras para realização de teste de infestação, avaliando assim as propriedades de barreira física quanto à entrada de insetos. Para o filme que apresentou um bom comportamento em máquina, foram realizados testes em maior escala a fim de avaliar o comportamento e verificar a eficiência da produção. Verificou-se que o filme CT25, uma das opções testadas, obteve inicialmente ótimos resultados, mas que ao decorrer dos testes em maior escala, observou-se perda de desempenho e instabilidade em máquina, com variações na selagem longitudinal.
Palavras-chave: BOPP. Hermeticidade. Flow pack. Barreiras. Infestação.
vi
ABSTRACT
Vasconcellos, M.P.R. Thickness reduction of BOPP film used on assorted boxes.
Final Project – Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo,
Lorena, 2014.
The goal of this work was to study the possibility of reducing the thickness of biaxially oriented polypropylene film ( BOPP ) that is used externally in boxes of assorted chocolates in food industry, in order to reduce material consumption and hence costs. The film is used to ensure physical barrier against humidity and assists in maintaining and even increasing the shelf life of the product, and also make the packaging more attractive. The current film used for closing the flow type pack contains 30 micrometers thick, and in the work done the films that were tested contained 20 and 25 micrometers thick. The tests were scheduled and performed during normal production in line of assorted chocolates in a chocolate industry in “Vale do Paraíba”. To check whether the product had been duly sealed hermeticity tests and visual evaluation tests were performed. Samples were also prepared to perform infestation test and to evaluate the properties of physical barrier against entry of insects. For the film that presented a good behavior in machine tests were conducted on a larger scale in order to evaluate the performance and verify the efficiency of production with them. It was found that the film CT25, one of the options tested initially, presented excellent results, but during the tests in a larger scale, was observed that the machine had a bad performance and instability, with variations in the longitudinal seal.
Key words: BOPP. Hermeticity. Flow pack. Barrier. Infestation.
vii
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - Esquema do refino do petróleo. ................................................................................ 21
Figura 2 - Representação da polimerização do propeno para formação do polipropileno. 22
Figura 3 - Configuração do polipropileno segundo a sua taticidade. .................................... 22
Figura 4 – Processo de fabricação de filme BOPP. ................................................................ 29
Figura 5 - Explicativo do filme BOPP, compreendendo homopolímero internamente e
colpolímeros nas faces dos filmes. ............................................................................................. 34
Figura 6 - Exemplo de produto emendado durante o teste. ................................................... 41
Figura 7 - 370 kg do filme BOPP DT25. .................................................................................... 46
Figura 8 - Descrição dos materiais analisados no Laboratório da Tecnoval Laminados,
para avaliar o COF dos materiais envolvidos. .......................................................................... 50
Figura 9 - Fotos das traças dentro das caixas vivas e em processo de acasalamento ..... 53
Figura 10 - Fotos das traças adultas e larvas se movimentando sobre o filme (caixa) das
embalagens. ................................................................................................................................... 53
Figura 11 - Fotos de pupas e larvas sobre as embalagens. O resíduo branco é o
substrato (farinha de trigo) utilizado na preparação do ambiente. ........................................ 54
viii
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 – Perpectiva de redução em consumo para as opções testadas durante o
trabalho realizado. ......................................................................................................................... 16
Tabela 2 - Os 10 maiores mercados de embalagem. ............................................................. 18
Tabela 3 - Vendas de embalagens por segmentos de usuários: participação em 2010 e
projeções para 2015. .................................................................................................................... 18
Tabela 4 - Participação dos segmentos industriais: Plástico, Celulósicos, Metal, Vidro e
Outros. ............................................................................................................................................ 19
Tabela 5 - Participação dos segmentos industriais : Brasil x Mundo. ................................... 19
Tabela 6 - Tamanho do mercado de embalagens plásticas : Valor (histórico e projeções)
.......................................................................................................................................................... 20
Tabela 7 - Tamanho do mercado de embalagens plásticas : Volume (histórico e
projeções) ....................................................................................................................................... 20
Tabela 8 – Ficha técnica dos filmes AT25, BT20, CT25, DT25, ET20, FP20 e GT20. ...... 34
Tabela 9 - Tabela de conversão de pressão, utilizada para teste de hermeticidade. Para o
produto ser aceitável o valor apresentado no teste deve ser superior a 100 mmHg. ........ 37
Tabela 10 - Temperaturas apresentadas no painel da máquina, controladas por set point,
para o filme XT30. ......................................................................................................................... 39
Tabela 11 - Resultados com a introdução dos materiais com a condição de temperatura
da máquina apresentada na Tabela 10. O sinal "+" representa resultado satisfatório e o
sinal "-" representa resultado não satifatório. ........................................................................... 39
Tabela 12 - Redução das temperaturas, na tentativa de encontrar a condição ótima de
selagem para os filmes AT25, BT20, ET20 e FP20. ............................................................... 41
Tabela 13 - Resultados com a introdução dos materiais com a condição de temperatura
da máquina apresentada na Tabela 12. O sinal "+" representa resultado satisfatório e o
sinal "-" representa resultado não satifatório. ........................................................................... 41
Tabela 14 - Acertos nas temperaturas da selagem longitudinal e transversal, devido ao
enrugamento apresentado. .......................................................................................................... 42
Tabela 15 - Acertos nas temperaturas, na tentativa de encontrar a condição ótima de
selagem para os filmes AT25 e BT20 ........................................................................................ 43
Tabela 16 - Temperaturas registradas no início do teste de consumdo de 370 kg do
DT25. ............................................................................................................................................... 45
Tabela 17 - Registro dos testes de hermeticidade do dia 06/11/2013, com valores
superiores a 100mmHg, com início do consumo às 12h. ....................................................... 46
Tabela 18 - Registro dos testes de hermeticidade do dia 06/11/2013, com valores
superiores a 100mmHg, com o teste finalizado próximo as 16h. .......................................... 47
Tabela 19 - Temperaturas ótimas para trabalhar com o filme BOPP DT25 na máquina
Cavanna.......................................................................................................................................... 48
Tabela 20 - Resultados dos coeficientes de atrito estático e dinâmicos dos filmes 30µm e
25µm. .............................................................................................................................................. 49
Tabela 21 - Resultados da análise do COF referente a contraprova do DT25 aprovado no
primeiro teste em maior escala. .................................................................................................. 50
Tabela 22 - Resultados da análise do COF referente a contraprova do DT25 reprovado no
segundo teste em maior escala. ................................................................................................. 50
ix
Tabela 23 - Resultados da análise do COF referente a contraprova do XT30. .................. 51
Tabela 24 – Resumo dos resultados de maquinabilidade e hermeticidade. O filme DT25
foi o escolhido para testes em maior escala de de infestação após viabilidade financeira.
.......................................................................................................................................................... 52
Tabela 25 - Resumo de todos os testes realizados e filmes utilizados. O sinal "+"
representa resultado satisfatório e o sinal "-" representa resultado não satisfatório.......... 52
x
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
a Ausência de tratamento
BNDES Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social
BOPP Polipropileno biorientado
COF Coefficient of friction
DM Direção de Máquina
DT Direção Transversal
e Externo
E/E Externo / Externo
Ext Face externa da bobina;
i Interno
I/I Interno/ Interno
Int Face interna da bobina;
MDO Machine Direction Orienter
MST Temperatura mínima de selagem
NT Não Tratado
NT/NT Não tratado / Não tratado
PE Polietileno
PEBD Polietileno de baixa densidade
PP Polipropileno
PVC Policloreto de vinila
SL Shrinkage limit
T/T Tratado / Tratado
TDO Transverse Direction Orienter
xi
LISTA DE SÍMBOLOS
°C Graus Celsius
% Percentual
mmHg Milímetros de mercúrio
inHg Polegadas de mercúrio
kg Kilograma
N Newton
mm Milímetros
Mpa Megapascal
g Grama
u.b. Unidade de brilho
ton Tonelada
µm Micrómetros
in Polegada
+ Soma
- Subtração
xii
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................... 14
1.1. Justificativa do tema do trabalho .............................................................. 15
1.2. Objetivo geral ........................................................................................... 16
1.3. Objetivos específicos ............................................................................... 16
2. REVISÃO DA LITERATURA .......................................................................... 17
2.1. Breve histórico ......................................................................................... 17
2.2. Mercado ................................................................................................... 17
2.3. Matérias-primas ....................................................................................... 21
2.4. Taticidade ................................................................................................ 22
2.5. Configurações e Características do BOPP .............................................. 24
2.6. Aditivos .................................................................................................... 24
2.6.2. Agente de Reforços .............................................................................. 25
2.6.3. Agente Nucleantes ............................................................................... 25
2.6.4. Agentes antiestáticos ............................................................................ 26
2.6.5. Agentes deslizantes .............................................................................. 26
2.6.6. Agentes antibloqueio ............................................................................ 26
2.7. Barreira .................................................................................................... 27
2.8. Espessura ................................................................................................ 28
2.9. Produção de Filmes BOPP ...................................................................... 28
2.9.1. Processo de estiramento simultâneo .................................................... 28
2.9.2. Processo por sopro em dupla camada ................................................. 28
2.9.3. Processo de estiramento plano em duas fases .................................... 29
2.10. Termossoldagem .................................................................................. 31
3. MATERIAIS E MÉTODOS .............................................................................. 33
3.1. Materiais .................................................................................................. 33
3.2. Metodologia ............................................................................................. 34
3.2.1. Maquinabilidade .................................................................................... 35
3.2.2. Teste de Hermeticidade ........................................................................ 36
3.3.3. Teste de Infestação .............................................................................. 37
3.3.4. Teste em maior escala ......................................................................... 38
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO ...................................................................... 39
4.1. Resultados de Maquinabilidade ............................................................... 39
xiii
4.2. Resultados dos testes de hermeticidade ................................................. 43
4.3. Testes de homologação do filme DT25.................................................... 45
4.4. Resumo de informações .......................................................................... 52
4.5. Resultados do teste de infestação ........................................................... 53
5. CONCLUSÕES .............................................................................................. 54
6. REFERÊNCIAS .............................................................................................. 55
14
1. INTRODUÇÃO
Após três anos da descoberta do polipropileno (PP), em 1954, uma grande
variedade de aplicações foi permitida devido às múltiplas combinações que se
podia obter com as propriedades térmicas e mecânicas do polipropileno isotático,
se estendendo desde moldagem por injeção até produção de filmes e fibras. Por
ser uma resina muito versátil e de baixo custo, seu mercado obteve um
crescimento excelente nas décadas seguintes, mantido até os dias atuais, devido
à sua grande importância comercial (LIEBERMAN; BARBE, 1988)
O trabalho realizado visou a redução da espessura de filme polipropileno
biorientado (BOPP) utilizado sobre embalagem em caixas de bombons sortidos
em uma empresa do segmento de chocolates do Vale do Paraíba. O atual filme
utilizado em máquina de fechamento “flow pack” apresenta uma espessura de 30
micrômetros, e para os testes industriais foram utilizados filmes de 20 e 25
micrômetros.
O polipropileno é uma poliolefina, que apresenta excelente barreira contra
a umidade, sendo essa uma característica muito importante, que confere ao
produto proteção física. Além das propriedades de barreira, a introdução de
aditivos se faz necessária para as diferentes aplicações, que auxiliam na
funcionalidade do material para o fim que é utilizado. A orientação do
polipropileno possibilita produzir filmes muito finos, garantindo maior brilho e
transparência.
Os testes consistiram em reduzir o consumo de materiais e redução de
custos, sem perder as características de proteção. Assim foram realizados testes
de hermeticidade e testes de infestação nos produtos.
A hermeticidade é importante para evitar a saída de odores do produto
reduzindo a probabilidade de infestação de insetos no mercado, além de reduzir a
contaminação com odores externos e garantir o “shelf life” ou o aumento do
mesmo no produto final. Manter as propriedades de barreira do material de
embalagem, é outro ponto muito importante, que é garantido quando o produto
está hermético.
15
Tipicamente, os vazamentos podem ser gerados por cortes no filme, feitos
durante o processo de selagem, ou canais não selados. É importante mencionar
que a selagem da embalagem deve ser “boa o suficiente” para manter no mínimo
a integridade (permeabilidade) que o filme possa oferecer.
Um ótimo desempenho de selagem, que garante integridade e força na
área aplicada, somente é alcançado quando se tem perfeita harmonia entre o
tempo, a temperatura e a pressão aplicada, somando-se às propriedades
adequadas do material de embalagem. Assim a selagem a quente é igual o
somatório de tempo, temperatura e pressão.
A temperatura deve ser bem controlada e é aplicada pelas roldanas e
mordentes durante a operação de selagem. A pressão também é aplicada pelas
roldanas e mordentes, promovendo o contato entre as duas superfícies e faz a
transferência de calor de forma eficiente, se estiver bem ajustada ao longo do
contato e região de corte. Deve-se ter atenção nas pressões aplicadas, pois em
excesso pode reduzir a vida útil das roldanas e conjunto de mordentes, além de
danificar ou cortar o filme, que prejudica a hermeticidade do produto final.
O “dwell time” é o tempo de selagem em que os mordentes ou roldanas
juntam-se em contato com o filme durante o processo de selagem. Ele é
dependente da velocidade da linha, no caso da máquina, e do tamanho do corte
do filme, também denominado passo (FARRIS et al., 2009).
1.1. Justificativa do tema do trabalho
Foi verificada uma oportunidade de redução no consumo de material,
dentro de uma visão sustentável, além da redução de custos. Assim, o trabalho
consistiu em testar filmes de polipropileno biorientado com menor espessura
aplicados externamente em caixas de bombons de sortimentos. Os filmes são
utilizados para garantir barreira física contra a umidade, auxiliando a manutenção
da vida de prateleira dos produtos, além de garantir uma melhor característica
visual – pelo brilho que proporciona ao produto – na gôndula dos mercados.
16
1.2. Objetivo geral
Este trabalho visou a redução de espessura de filme de polipropileno
biorientado utilizado sobre embalagem na indústria de alimentos, se propondo a
mostrar as propriedades que auxiliam este filme a ser utilizado como tal. Aborda
também o tipo de selagem à quente, heat seal, e os parâmetros necessários para
garantir uma boa condição de fechamento, além da avaliação realizada para
garantir que os produtos saiam herméticos para o mercado. Todos os
procedimentos verificaram a qualidade final do produto, com o intuito de seguir
com testes em maiores escalas a fim de se obter, no futuro, homologação do
material testado.
Tabela 1 – Perpectiva de redução em consumo para as opções testadas durante o trabalho realizado.
Espessura (µm) Redução Consumo Anual (ton)
30 - 216
25 16,70% 180
20 33,30% 144
1.3. Objetivos específicos
Compilar a revisão da literatura referente às propriedades do polipropileno
biorientado;
Explicar os princípios de selagem “heat seal” e quais os parâmetros
necessários para garantir um ótimo fechamento, principalmente para o tipo
“flow pack”;
Explicar o procedimento de teste de hermeticidade tipo borbulhar;
Publicar o trabalho como estudo de caso, para que empresas que utilizam o
filme BOPP para o mesmo fim possam consultá-lo como referência e, com
isso, antecipar dificuldades que poderão enfrentar na redução de espessura
do material.
17
2. REVISÃO DA LITERATURA
2.1. Breve histórico
Na década de 1950, foram verificadas as primeiras tentativas em
polimerizar o polipropileno, cujos produtos, porém, não apresentavam valores
comerciais, devido às estruturas e formas obtidas. No ano de 1955, foi realizado
um trabalho na Itália utilizando o sistema de catalizador estereoespecífico, que
apresentava uma estrutura regular, alcançando propriedades que apresentavam
interesse comercial (SARANTÓPOULOS et al., 2002).
Após três anos da descoberta em laboratório do polipropileno isotático,
verificou-se um significativo interesse comercial pela resina, o que culminou em
sua produção industrial, iniciada pela empresa Montecatini (em Ferrara, na Itália).
Grande variedade de aplicações foi permitida devido às múltiplas combinações
que se podia obter com as propriedades térmicas e mecânicas do polipropileno
isotático, se estendendo desde moldagem por injeção até produção de filmes e
fibras. Por ser uma resina muito versátil e de baixo custo, seu mercado obteve um
crescimento excelente nas décadas seguintes, mantido até os dias atuais, devido
à sua grande importância comercial (LIEBERMAN; BARBE, 1988).
2.2. Mercado
Uma série de tendências impulsionam o crescimento do mercado global de
embalagens. Como um dos exemplos tem-se o rápido desenvolvimento de países
emergentes, onde aparecem China, Índia, Brasil e alguns países da Europa
Oriental (WALLIS; WEIL; MADI, 2012).
“Até 2016, estima-se que a participação do Brasil no mercado mundial
aumentará de 3,7% para 4,0%”. Segue na Tabela 2 o ranking dos dez maiores
mercados de embalagem em 2011 e a expectativa para 2016 (WALLIS; WEIL;
MADI, 2012, p.10).
18
Tabela 2 - Os 10 maiores mercados de embalagem.
País
Vendas (US$
bilhões) 2011
Ranking 2011
Vendas (US$
bilhões) 2016*
Ranking 2016*
EUA 141,1 1 163,6 1
China 79,7 2 116,6 2
Japão 76,3 3 87 3
Alemanha 36,5 4 42,3 4
França 27 5 30,4 7
Canadá 27 6 30,8 6
Brasil 25 7 33,8 5
Reino Unido
22,3 8 25,4 9
Rússia 20,5 9 26 8
Índia 16,9 10 24,5 10 *Estimativa Fontes: DATAMARK; MARKET, 2008.
A maior parcela das vendas que se encontra no mundo é proveniente dos
segmentos de alimentos (51%) e bebidas (18%). Entre 2010 e 2016, os produtos
farmacêuticos, higiene pessoal e de cosméticos são os segmentos que vão
apresentar as maiores taxas de crescimento (WALLIS; WEIL; MADI, 2012).
Tabela 3 - Vendas de embalagens por segmentos de usuários: participação em 2010 e projeções para 2015.
Participação e crescimento por segmento
Segmento Participação
2010
Crescimento anual estimado
2010 - 2015
Alimentos 51% 2,80%
Bebidas 18% 2,70%
Farmacêuticos e Higiene Pessoal
6% 4,50%
Cosméticos 5% 4,30%
Outros 20% 2,60%
Fonte: Rexam, 2011
“Em relação aos materiais de embalagem utilizados pelas indústrias, as
maiores participações, em 2010, foram as dos segmentos papel e papelão (31%),
plástico (21%) e flexível (19%)”. Os segmentos plástico e flexível tendem a
apresentar as maiores taxas de crescimento até 2015, conforme mostra a Tabela
4 (WALLIS; WEIL; MADI, 2012).
19
No Brasil, comparando com o mercado mundial, é menor a participação no
segmento papel e papelão, sendo destaque plástico, plástico flexível e metal,
conforme mostra a Tabela 5 (WALLIS; WEIL; MADI, 2012). Os materiais são
classificados nas Tabelas 4 e 5, da seguinte forma:
Papel e Papelão: papel cartão, papelão e liquid packaging board Plástico: plástico rígido Plástico flexível: laminados, invólucros, membranas, sacos, flow
pack, stand up pouche, shirink film, stretch film e outros filmes. Outros: caixas de madeira, palete e sacos de tecido (WALLIS;
WEIL; MADI, 2012, p. 11)
Tabela 4 - Participação dos segmentos industriais: Plástico, Celulósicos, Metal, Vidro e Outros.
Material Valor 2010 Participação Valor 2015* Participação CAGR
Papel e Papelão
209 31% 254 30% 3,20%
Plástico 142 21% 203 24% 6,20%
Plástico flexível
128 19% 169 20% 4,70%
Metal 101 15% 118 14% 2,60%
Vidro 47 7% 51 6% 1,20%
Outros 41 6% 42 5% 0,70%
TOTAL 675 845 3,80%
*Estimativa / CAGR: Compounded Annual Growth Rate
Fonte: MARKET, (DATAMARK, 2008)
Tabela 5 - Participação dos segmentos industriais : Brasil x Mundo.
Participação - Valor (US$)
Material % BRASIL % *GLOBAL
2009 2009
Papel e Papelão 26% 32%
Plástico 27% 23%
Plástico flexível 22% 20%
Metal 19% 16%
Vidro 6% 8%
*Porcentuais ajustados Fonte: DATAMARK
20
“No período de 2007-2011, o mercado de embalagens plásticas cresceu
7,9% ao ano em valor (US$) e 4,8% em volume” (Tabelas 6 e 7). Os mercados de
biscoitos, alimentos para animais, café, refresco em pó são os maiores usuários
de embalagens flexíveis (WALLIS; WEIL; MADI, 2012, p.17).
Tabela 6 - Tamanho do mercado de embalagens plásticas : Valor (histórico e projeções)
Material US$ Milhões 2007 -
2011 CAGR
2011 - 2015* CAGR
2007 2011 2015
Plásticos 7124 10.328 12.495 9,70% 4,90%
Plásticos Flexíveis
5406 6667 7.827 5,40% 4,10%
Total 12530 16995 20.323 7,90% 4,60% * Estimativa / CAGR: Compounded Annual Growth Rate Fonte: DATAMARK
Tabela 7 - Tamanho do mercado de embalagens plásticas : Volume (histórico e projeções)
Material US$ Milhões 2007 -
2011 CAGR
2011 - 2015* CAGR
2007 2011 2015
Plásticos 1821 2.223 2.694 5,10% 4,90%
Plásticos Flexíveis
271 301 354 2,70% 4,10%
Total 2091 2525 3.047 4,80% 4,80% * Estimativa / CAGR: Compounded Annual Growth Rate Fonte: DATAMARK
Uma ascensão na produção e comercialização de embalagens flexíveis
está se destacando dentre as embalagens plásticas, que incluem também as
rígidas e semirrígidas. Isso tudo é motivado pelo baixo custo para confecção dos
produtos, praticidade e diferentes opções de resinas dispostas no mercado,
implicando em facilidade e rapidez no processo de fabricação e nos transportes.
(MOTA, 2004).
As embalagens flexíveis “oferecem excelente barreira ao vapor d’água e à
gordura, e permitem uma boa maquinabilidade” (MOTA, 2004, p. 13).
O destaque para esse trabalho é o polipropileno, que apresenta grande
aceitação no mercado e nas aplicações por três fatores. O primeiro está
relacionado ao baixo custo do monômero, além do conhecimento de
polimerização para essa resina estar bem avançado em termos de tecnologia, o
que também ajuda a baratear seu uso. O segundo fator está na ampla
21
possibilidade de alteração e modificação do polímero, que envolve uma variedade
de segmentos e aplicações. O último ponto está na versatilidade elevada,
principalmente pela facilidade no processamento do polímero e também por se
poder variar seu comportamento reológico (CORRÊA, 2012; DIAS et al., 2007).
2.3. Matérias-primas
O polipropileno é um gás, em meio a temperatura ambiente e é obtido
através do craqueamento da nafta, um dos componentes da destilação fracionada
do petróleo (BRYDSON, 1982; ALBUQUERQUE, 1999).
Figura 1 - Esquema do refino do petróleo. Fonte: (CARVALHO, 2008).
A separação dos diferentes componentes presentes no petróleo é realizada
por ação térmica, em que se consegue separar no processo em diferentes
intervalos de temperatura compostos de tamanho e composição similar pela
denominada destilação fracionada (CARVALHO, 2008).
Para a produção do filme BOPP, são necessários dois tipos de matéria-
prima, o homopolímero e o copolímero de polipropileno, sendo um para o
substrato e o outro para a capa superficial, respectivamente, do filme coextrudado
(CARVALHO, 2008).
22
A finalidade do catalisador durante o processo de síntese do polímero está
na distribuição da massa molar em torno do valor médio, além de apresentar
influência na taticidade do polipropileno (CARVALHO, 2008).
Figura 2 - Representação da polimerização do propeno para formação do polipropileno.
2.4. Taticidade
A configuração de cadeias poliméricas está relacionada à maneira como os
monômeros se encaixam, considerando também a posição espacial dos grupos
laterais na cadeia, enquanto conformação se refere à forma como essa cadeia
pode se apresentar no espaço. Existem diferentes configurações que determinam
a organização das moléculas no espaço em uma estrutura sólida, influenciando
as propriedades finais do material. O polipropileno pode ser isotático, sindiotático
e atático, e para tal, depende da orientação dos grupos metilas (MAZZOLA,
2010). Segue na Figura 3 as configurações dos 3 tipos:
Figura 3 - Configuração do polipropileno segundo a sua taticidade. Fonte: WIKIPEDIA, 2014.
23
O polipropileno isotático, com regularidade no posicionamento dos
monômeros e também dos grupos metilas, sendo estes últimos presentes acima
ou abaixo do plano horizontal, considerando que na forma sindiotática os grupos
metilas apresentam alternação regular acima e abaixo. O polipropileno isotático
apresenta alto ponto de fusão cristalina, além de ser altamente cristalino e rígido
(SARANTÓPOULOS et al., 2002; GUADAGNO, et al., 2009).
O polipropileno atático é um termoplástico amorfo, com baixa cristalinidade,
apresentando baixa densidade e resistência mecânica, além de temperaturas de
amolecimento e transição vítrea inferiores. Pode ser utilizado para marcação de
estradas juntamente com cargas minerais e como aditivos em alguns materiais,
como exemplo, borracha e betume (BNDES1, 2008 apud CARVALHO, 2008).
O nível de taticidade pode ter grande variação em cada tipo de
polipropileno devido às consistências das metilas e suas configurações, que
podem ser as mesmas ou alternadas. A cristalinidade pode variar entre 40% e
70%, e isso é possível pela presença das longas cadeias estereorregulares. Se a
taticidade diminui, por consequência, a cristalinidade também diminui, gerando
assim o polipropileno atático (MOORE, 1996).
As aplicações industriais se concentram em sua maioria no polipropileno
isotático, podendo utilizar uma pequena quantidade de polipropileno atático
misturado, e as propriedades térmicas e mecânicas são melhores com a
orientação das cadeias (TSOBKALLO et al., 2006).
A utilização de catalisadores à base de metaloceno é uma opção para se
obter polipropileno sindiotático, sendo que a utilização desse tipo de catalisador
implica na formação de outras opções de polipropileno, como o semi-isotático, em
que basicamente a cadeia se comporta como um polipropileno isotático, com os
grupos metilas de um lado, e em intervalos regulares são introduzidos grupos
metilas de forma regular, no lado oposto da cadeia (PARTHASARATHY, et al.,
2005; GUADAGNO, et al, 2009).
1 Nome do site (www.bndes.gov.br/conhecimento/Bnset/polipr2a.pdf) – consultado em 30-01-2008
24
2.5. Configurações e Características do BOPP
O polipropileno cristalino apresenta ponto de fusão de 187,7ºC, sendo que
essa temperatura é superior de 20ºC a 30ºC em relação às amostras encontradas
no mercado (LIBERMANN; BARBE, 1989).
A resistência térmica, mecânica e química, além da densidade e rigidez,
estão diretamente relacionadas com a cristalinidade, o que não é visto com a
transparência. O balanço dessas propriedades e características gera uma grande
faixa de aplicações do material, sendo que se deve trabalhar com as regiões
cristalinas e as não cristalinas, para alcançar tais equilíbrios e funcionalidade
(MANO; MENDES, 1999).
O BOPP, uma das principais aplicações do polipropileno, recebe orientação
nas cadeias moleculares, que possibilita a obtenção de filmes muito finos – com
propriedades que atendem à conservação e ao manuseio –, melhoria da
transparência e brilho, além de se obter uma redução considerável de 50% da
permeabilidade de gases e vapor d’água, isso tudo dependendo do grau de
temperatura de orientação (SARANTÓPOULOS et al., 2002).
O alinhamento das cadeias de polímero em materiais orientados facilita a formação de estruturas cristalinas, resultando no aumento da cristalinidade. A rigidez e a resistência aumentam no sentido da orientação e diminuem no sentido perpendicular ao estiramento. A resistência provém das ligações covalentes entre os átomos de carbono da cadeia de polipropileno e a orientação incrementa o número de cadeias de polipropileno alinhadas no sentido do estiramento. Como resultado, uma menor quantidade de material pode suportar a mesma carga aplicada (CARVALHO, 2008, p. 17).
2.6. Aditivos
Para produzir BOPP conferindo diferentes propriedades desejadas, são
necessários homopolímero, copolímero e uma série de aditivos (CARVALHO,
2008).
De acordo com as necessidades para aplicação, é preciso modificar
algumas propriedades físicas, mecânicas e químicas, que não seriam possíveis
de se alcançar com simples modificações na estrutura molecular fundamental.
Assim, são utilizados os aditivos, para melhorar e modificar as propriedades que
25
se deseja alcançar e gerar um produto que tenha funcionalidade. Os aditivos que
normalmente são utilizados são corantes, cargas, estabilizantes, retardantes de
chama, plastificantes, lubrificantes, antiestáticos e os agentes de reforço
(CALLISTER; RETHWISCH, 2012; SINGH et al., 2012).
2.6.1. Estabilizantes
Os polímeros estão sujeitos a processos de deterioração, mesmo sob
condições ambientais normais, que agem na integridade mecânica do material, e
para atuar contra esses problemas utilizam-se os agentes estabilizantes. Esses
agentes reduzem a deterioração quando o material apresenta exposição à luz e
também o protege da ação de componentes gasosos da atmosfera (CALLISTER;
RETHWISCH, 2012).
2.6.2. Agente de Reforços
Para aumentar as propriedades de resistência à tração, módulo elástico e
flexão são adicionados ao polímero os agentes de reforços (RABELLO, 2000).
2.6.3. Agente Nucleantes
Devido ao alto grau de empacotamento do polipropileno isotático, tem-se
como resultado um material muito cristalino e com temperatura de fusão em torno
de 165°C, resultando em produtos opacos e rígidos. A utilização do agente
nucleante no processo modifica a cinética de cristalização do polímero, e como
resultado o material apresenta-se com maior transparência, necessária para
diversas aplicações no mercado (BECKER; BURTON; AMOS, 1996).
A adição de nucleantes origina um grande número de núcleos de cristalização, de maneira que os esferulitos formados são menores e mais numerosos que no polipropileno não nucleado. São produzidas com elevados níveis de cristalinidade, dando origem a uma maior resistência à tração, maior rigidez, mas menor resistência ao impacto. Como os tamanhos dos esferulitos são menores, a luz dispersa ao passar através do filme é menor, pelo que o filme obtido apresenta menor turbidez. Os
26
agentes utilizados no polipropileno incluem sais de ácidos carboxílicos e sais de fosfato orgânico (CARVALHO, 2008, p. 16).
2.6.4. Agentes antiestáticos
Por ser um isolante, o polipropileno não conduz eletricidade. Pode ocorrer,
portanto, o acúmulo de cargas elétricas sobre a superfície, sob o risco de causar
alguns incidentes, como incêndios e descargas elétricas, e também atração a pó
e aderências estáticas nos filmes. Para evitar esses fenômenos, os filmes BOPP
utilizam agentes antiestáticos, que podem ser iônicos ou não iônicos, abrangendo
a utilização de vários compostos. O monoestearato de glicerol é um dos agentes
antiestáticos mais utilizados nos filmes BOPP e se encaixa no grupo dos não
iônicos (CARVALHO, 2008).
2.6.5. Agentes deslizantes
Os agentes deslizantes são utilizados para promover uma lubrificação do
filme que permite uma correta utilização nas máquinas de embalagem.
Apresentam uma compatibilidade limitada com o polímero, pelo que vêm à
superfície, formando um “recobrimento” que reduz o coeficiente de fricção do
filme. Os agentes deslizantes mais utilizados são geralmente os ésteres de ácidos
graxos ou aminas graxas (CARVALHO,2008; GARCIA, 2009).
2.6.6. Agentes antibloqueio
Um dos problemas que se tem com a utilização de filmes em máquinas é a
autoaderência que se observa devido à geração de eletricidade estática
externamente no filme ou a um fluxo frio. Para prevenir, utilizam-se agentes
antibloqueio (CARVALHO, 2008).
27
2.7. Barreira
A barreira é importante para uma embalagem, pois é com ela que se tem a
capacidade de resistência à adsorção ou à liberação de gases e vapores e
também contra passagem de luz e permeação de gordura. Para os produtos em
geral no mercado, é importante a estabilidade térmica, química, biológica,
sensorial, microbiológica, sendo esses pontos ligados às barreiras de uma
embalagem (SARANTÓPOULOS et al., 2002; SREENIVAS, et al., 2011;).
Poliolefinas apresentam excelentes barreiras contra a umidade, além de
baixo custo e versatilidade em máquinas, porém não apresentam boas
propriedades de barreira ao oxigênio e a muitos solventes orgânicos (SILVESTRE
et al., 2003).
Para evitar que os alimentos se degradem ou percam características,
algumas embalagens devem funcionar como barreira à água. A taxa de
permeabilidade pode ser avaliada pela “quantidade de água que passa através de
uma unidade de área, por unidade de tempo, no estado estacionário, sob as
condições de ensaio” (OLIVEIRA et al., 1996).
O polipropileno apresenta alta impermeabilidade ao vapor d’água, sendo
sua barreira superior em 25%, aproximadamente, em comparação com o
polietileno de baixa densidade (PEBD). A orientação reduz o espaço
intermolecular aonde ocorre o mecanismo de difusão, implicando em um melhor
desempenho para os filmes orientados (MASSEY, 2003).
As várias necessidades de aplicação geram diferentes combinações de
materiais. Assim, é muito comum a presença no mercado de filmes laminados
com várias camadas, as quais apresentam diferentes funções como barreira ao
oxigênio, ao vapor d´água, selabilidade, resistência mecânica, resistência térmica
e outras (PETTERSEN; GALLSTEDT; EIE, 2004; LIN; HILTNER; BAER; 2010).
28
2.8. Espessura
A espessura é um dos aspectos mais utilizados quando se trata de obter
informações relacionadas a embalagens plásticas, sendo definida como a
distância perpendicular entre duas superfícies principais de um material. É com as
características da espessura e as propriedades químicas do material que se
consegue identificar propriedades mecânicas e barreiras, além da estimativa de
vida útil e preservação do produto (SARANTÓPOULOS et al., 2002).
2.9. Produção de Filmes BOPP
Para a fabricação de filmes BOPP existem diferentes tecnologias, como o
processo de estiramento plano em duas fases, o de sopro em dupla camada, o de
estiramento simultâneo e também o processo de alongamento em três fases.
Esse último quase não é visto, sendo o estiramento plano o mais utilizado na
indústria (CARVALHO, 2008).
2.9.1. Processo de estiramento simultâneo
O processo de estiramento bidirecional não é um processo muito utilizado.
Consiste em uma única etapa e é semelhante ao processo de estiramento em
duas fases. O filme é preso por grampos, e são realizados o estiramento
longitudinal e transversal simultaneamente (PORTZ, 2005).
2.9.2. Processo por sopro em dupla camada
“O processo por sopro em dupla camada é composto por uma extrusora
principal (que é responsável pela camada interna, homopolímero de polipropileno)
e coextrusoras (responsáveis pelas camadas externas)” (CARVALHO, 2008, p.
19).
29
O filme passa por um túnel de aquecimento com temperatura inferior ao
ponto de fusão, sendo aquecido internamente por um jato de ar pressurizado,
esticado em todas as direções. O alongamento é realizado de forma simultânea -
axial e radial - e uniforme, garantindo as propriedades equilibradas do filme. O
filme é direcionado à rolos, e divide-se em duas partes, as quais são
encaminhadas para bobinadoras e são verificadas as espessuras (PORTZ, 2005).
2.9.3. Processo de estiramento plano em duas fases
Cerca de 90% da produção de BOPP é realizada com o processo de
estiramento plano em duas fases, que é realizado em duas estapas de
estiramento (CARVALHO, 2008; LÜPKE, et al., 2004). .
Esse processo divide-se em várias seções ao longo da linha de produção:
Zona de armazenamento de matérias-primas;
Zona de extrusão;
Zona de conformação e refrigeração do filme (Chill – Roll);
Zona de estiramento longitudinal (MDO);
Zona de estiramento transversal (TDO);
Zona de acondicionamento (Pull - Roll);
Zona de bobinagem final (ALMEIDA; CAMPOS, 2010).
Figura 4 – Processo de fabricação de filme BOPP. Fonte: Adaptado de MIGUEL el al., 2003.
30
Esse processo é realizado na denominada planta Tenter (Figura 4), e a
produção do filme tem início já na silagem, anterior ao processo de extrusão e
estiramento. As matériras-primas devem ser armazenadas em ótimas condições
afim de evitar instabilidades e falhas no processo de fabricação e na qualidade do
material (PORTZ, 2005; SADEGHI, 2008).
As matérias primas são armazenadas em grandes silos, superior a 100
toneladas para homopolímeros, e ainda existem silos menores, os quais
armazenam polipropileno reciclado ou copolímeros e terpolímeros de
polipropileno (PORTZ, 2005).
A zona de extrusão possui extrusoras principais, sendo comumente duas
extrusoras com homopolímeros. As coextrusoras apresentam menor capacidade,
dependendo da finalidade da planta, podem variar de 2 a 4 coextrusoras (PORTZ,
2005).
Após a zona de extrusão, o material fundido é conduzido até a zona de
conformação e resfriamento, na denominada matriz. A matriz é uma peça
extremamente polida, resistente à abrasão e tem a capacidade de organizar o
fluxo de material, das extrusoras principais, formando o núcleo, juntamente com o
material proveniente das coextrusoras, formando as camadas externas. Ao deixar
a matriz, o filme passa por um rolo extremamente limpo e de baixa rugosidade,
denominado por “Chill Roll”. Após a passagem pelo “Chill Roll” o filme passa por
uma banheira com água, a qual deve apresentar uma temperatura bem
controlada, afim de garantir maior organização e cristalinidade do material
(PORTZ, 2005).
O filme passa por um sistema de resfriamento e remoção de água,
deixando-o apto a entrar para a zona MDO (Machine Direction Orienter),
responsável pelo estiramento longitudinal do filme. O sistema de estiramento
apresenta os rolos de pré-aquecimento, rolos de estiramento, “Nip Rolls” e rolos
de relaxamento (PORTZ, 2005; TABATABAEI, et al., 2009).
Após estirado longitudinalmente, o filme avança à próxima secção, denominada TDO (Transverse Direction Orienter). Nesta etapa, o filme será estirado na direção transversal, com etapas semelhantes às do MDO (pré-aquecimento, estiramento e relaxamento), além de novas etapas de estabilização e resfriamento. Entretanto, há duas diferenças básicas entre MDO e TDO: no primeiro, como já se abordou, o processo baseia-se em rolos; no segundo, o filme não entra em contato com superfície sólida, exceto suas laterais, que são presas por clipes. Ainda,
31
como segunda diferença, devem-se destacar as características de isolamento entre MDO e TDO: o primeiro é aberto ao ambiente, sem qualquer isolamento; o segundo, apresenta câmaras isoladas do ambiente por espessas paredes (PORTZ, 2005, p. 13).
As temperaturas utilizadas nas zonas TDO variam de 160ºC a 170ºC. Após
a zona de estiramento, o filme passa pela zona de relaxamento, com
temperaturas suavemente superiores, para minimizar tensões e se garantir
corretas dimensões do material (PORTZ, 2005).
Ao final da linha ocorre o bobinamento do filme no Mill Roll, cilindro de
metal que confere diversas camadas de filme sobrepostas. Normalmente, o filme
tem um tempo de espera para corte de aproximadamente 1 dia, para garantir a
estabilidade dimensional (PORTZ, 2005).
2.10. Termossoldagem
A termossoldagem sempre envolve três elementos básicos, que são
temperatura, pressão aplicada pelo mordente no material e tempo de contato com
o mordente – no caso, aquecido. Quando definidos esses três elementos para um
material específico, obtém-se as condições ótimas para a termossoldagem
(SARANTÓPOULOS, 1987; HASHIMOTO, et al., 2006).
Em relação às propriedades físicas, deve-se considerar a temperatura de
fusão do polímero, taxa de difusão das cadeias, resistência e velocidade de
cristalização (HALLE, 1989).
O processo de termossoldagem em filmes poliméricos, principalmente poliolefínicos, é bastante comum em diversas indústrias, como alimentos e produtos químicos. Para isso são usadas diferentes técnicas, incluindo mordentes do tipo barra e serrilhados, soldadoras rotativas, seladoras por pulso, facas ou fios quentes, entre outras. Nessas técnicas, dois filmes são pressionados entre duas superfícies quentes a fim de gerar fusão na interface, unindo as superfícies poliméricas. Em equipamentos comerciais o tempo de contato entre as superfícies é bastante curto, na ordem de um segundo ou menos. Esse processo deve fundamentalmente garantir a hermeticidade da embalagem, isolando seu conteúdo (MAZZOLA, 2010, p. 58).
O tipo de equipamento, perfil do mordente de fechamento e a forma em
que o calor é aplicado são fundamentais para garantir uma ótima qualidade e
integridade ao produto termosselado (SARANTÓPOULOS, 1987; HASHIMOTO,
et al., 2006).
32
O “shelf life” do produto pode ser reduzido quando se tem uma embalagem
com selagem deficiente, mesmo que especificada corretamente. A utilização de
filmes que apresentam barreiras pode ser insignificante para produtos que tenham
sensibilidade à umidade e oxigênio, reduzindo drasticamente sua vida útil, sendo
que outro ponto a ser considerado é a perda de produtos por abertura de
embalagem quando manuseados no mercado (MOTA, 2004).
Selagem deficiente implica na transferência de oxigênio nas soldas
deficientes, favorecendo assim a rancidez do produto e reduzindo o “shelf life”
(SARANTÓPOULOS, 1987).
Caso a temperatura se apresente abaixo da considerada ótima, podem ser
realizados ajustes na pressão e no tempo de contato, como compensação,
garantindo a qualidade na selagem. O mesmo não vale para quando a
temperatura fica abaixo do limite inferior da faixa de termossoldagem, em que
nenhum ajuste será suficiente para garantir qualidade da termossoldagem
(SARANTÓPOULOS, 1987).
O tempo da termossoldagem normalmente é definido pela velocidade com
que se deseja trabalhar com a linha, sendo que a correta posição e pressão nos
mordentes são importantes para garantir uma boa selagem (SARANTÓPOULOS,
1987).
Por mais modernos que sejam os equipamentos de termossoldagem,
normalmente apresentam variações entre as temperaturas solicitadas e obtidas,
sendo de grande importância também a distribuição homogênea ao longo do perfil
de fechamento. Deve-se ficar atento aos limites inferiores de temperatura, quando
é observada selagem fraca ou produtos mal selados, e aos limites superiores,
evitando danos no material, por exemplo, deformação e encolhimento
(SARANTÓPOULOS, 1987).
A sucção é muito importante para retirar parte do ar no interior da
embalagem, além de facilitar a selagem realizada pelos mordentes (MOTA, 2004).
Deve-se ter atenção quando à manutenção preventiva dos dispositivos de
sucção, que precisam apresentar-se sempre em bom estado de funcionamento,
pois, em caso contrário, observa-se grande desperdício de material, por não se
33
conseguir selar a embalagem pelo excesso de ar, além de prejudicar o
acondicionamento dos produtos (MOTA, 2004).
“Os mordentes são submetidos a uma determinada pressão e por serem
utilizados continuamente, os mordentes sofrem desgaste facilmente. Estes
desgastes fazem com que as estrias se alisem, tornando a soldagem insuficiente”
(MOTA, 2004).
Além dos fatores supracitados, os operadores dos equipamentos de empacotamento tem sua parcela na qualidade da embalagem, pois parte-se do princípio de que este tem conhecimento acerca dos parâmetros ideais de selagem (temperatura, pressão, velocidade), bem como de mecânica para se evitarem perdas de embalagens e/ou de
biscoitos e manter sua qualidade (MOTA, 2004).
3. MATERIAIS E MÉTODOS
Nessa seção são apresentados os materiais utilizados nos testes
industriais e a metodologia utilizada. Todos os testes foram realizados com a linha
de produção operando normalmente e na mesma máquina da fabricante
Cavanna, modelo 07, que apresenta selagem “flow pack”.
3.1. Materiais
O atual filme de selagem “flow pack” para as caixas de bombons sortidos
apresenta uma espessura de 30 micrômetros, e para o projeto de redução do
consumo de materiais e de custos, utilizaram-se filmes de 20 a 25 micrômetros.
Os materiais foram renomeados, por motivos confidênciais. Dentre os
materiais, tem-se os filmes das famílias AT, BT, CT, DT, ET, FP e GT, totalizando
sete diferentes tipos testados ao longo de todo o projeto, cada um com sua
particularidade. Na Tabela 8 são apresentadas as informações técnicas dos
materiais testados.
34
Figura 5 - Explicativo do filme BOPP, compreendendo homopolímero internamente e colpolímeros nas faces dos filmes. Fonte: Tecnoval, 2013
Tabela 8 – Ficha técnica dos filmes AT25, BT20, CT25, DT25, ET20, FP20 e GT20.
Propriedades Unidades AT25 BT20 CT25 DT25 ET20 FP20 GT20 Método
Espessura um 25 20 25 25 20 20 20 IT.01.003
Gramatura g/m2 22,6 18,1 22,6 22,6 18,1 18,3 18,1 ASTM D4321
Rendimento 44,2 55,3 44,2 44,2 55,3 54,8 55,3 ASTM D4321
Brilho u.b. 90 90 90 84 85 95 90 ASTM D2457
Força de Selagem g/in 2,8 2,5 2,8 3,2 2,7 2,7 2,7 ASTM F88
Temperatura de Iniciação de Selagem
°C 105 105 105 106 106 105 120 ASTM F88
COF 0,2 0,2 0,2 0,25 0,25 0,25 0,2 ASTM D1894
Encolhimento DM % 2 2 2 1,5 1,5 6 2,5 ASTM 1204
DT % 1 1 1 0 0 4 2
Alongamento DM % 205 190 150 190 185 160 150 ASTM D882
DT % 45 45 40 50 55 50 40
Resistência a Tração DM N/mm² 150 150 160 160 160 160 170 ASTM D882
DT Mpa 300 300 280 300 - 240 -
Fonte: TECNOVAL (2013); POLO FILMS (2013); DM - direção de máquina; DT - direção transversal;
3.2. Metodologia
Para os testes, obteve-se acompanhamento e participação de
representantes do fornecedor de embalagens, técnicos mecânicos, eletricistas,
operador da máquina Cavanna e auxiliares. Todos engajados em minimizar os
FACE SELÁVEL COM ALTODESLIZAMENTO
HOMOPOLÍMERO PP
FACE SELÁVEL COM ALTO DESLIZAMENTO
35
tempos de paradas de máquina para os testes e também com poder crítico para
avaliação da qualidade do material testado.
Antes de introduzir os materiais para os testes em máquina, foram
realizados testes de hermeticidade no filme 30 micra, para verificar qual a
condição do material com a máquina, para assim, se obter um comparativo na
qualidade da selagem durante o teste.
3.2.1. Maquinabilidade
Inicialmente, utilizou-se os mesmos parâmetros do filme com espessura de
30 micrômetros, considerando as mesmas temperaturas de selagem longitudinal
e transversal.
A selagem longitudinal é realizada pelo conjunto de roldanas, que são
constituídas por três pares. O primeiro par realiza o tracionamento do material e
não apresenta aquecimento, para assim passar para o segundo e terceiro pares
de roldanas, sendo que estas são aquecidas e realizam a selagem.
Ao passar pelo conjunto de roldanas e ser realizada a selagem longitudinal,
o produto passa pela selagem transversal, realizada pelos conjuntos de
mordentes, que são aquecidos e apresentam uma faca que realiza o corte e
separa um produto do outro.
A máquina apresenta quatro pontos de ajustes de temperaturas, onde
basta ajustar as temperaturas de cada ponto desejado. Os pontos em que se
consegue ajustar são as temperaturas do mordente superior e mordente inferior,
além do segundo e terceiro par de roldanas.
Depois de realizada a selagem longitudinal e transversal, o produto segue
para o acondicionamento nas caixas de expedição, sendo que esse trabalho é
realizado pelos auxiliares de produção. Durante todos os testes fez-se o
alinhamento com toda a equipe participante do teste, de que inicialmente seria
realizada a avaliação da selagem visualmente, verificando se apresentavam furos
ou cortes, filme queimado na região de selagem aplicada, dentre outros pontos
pertinentes. Caso não apresentasse uma boa condição de selagem, trabalhar-se-
36
iam nas temperaturas, nas pressões de mordentes e roldanas, a fim de adequar a
selagem do material em teste.
Ao avaliar visualmente que o produto apresentava uma boa qualidade na
selagem, realizavam-se testes de hermeticidade, no mínimo três, sendo que estes
deviam apresentar valor superior ou igual ao mínimo esperado. Caso não se
apresentassem herméticos, outros ajustes eram realizados em máquina para
conseguir a condição de selagem ideal para o filme testado.
Se o material passasse por essas duas avaliações, seguia-se com a
produção normal, sendo realizado o consumo total da bobina. Durante esse
consumo, foram realizados testes de hermeticidade, além de acompanhamento
de interação do filme com a máquina, verificando e avaliando paradas de máquina
e se havia algum impacto na eficiência da linha.
Foram separadas cinquenta amostras com os filmes testados para
realização de teste de infestação, somente com os produtos que tiveram um bom
comportamento em máquina e apresentaram-se herméticos, além de cinquenta
amostras do atual filme para realizar um comparativo.
3.2.2. Teste de Hermeticidade
O teste de hermeticidade aplicado nas linhas de produção da fábrica para
selagem “flow pack” é o método borbulhar com pressão negativa. O teste consiste
na imersão das embalagens em uma cuba com água e aplicação de vácuo,
produzindo a formação de bolhas de ar, indicando onde existe falha na selagem.
Devem-se colocar os produtos na água com a selagem longitudinal
(roldanas) voltada para cima, com a válvula de entrada de ar comprimido fechada.
Ao fechar a cuba, esta apresenta um suporte na tampa, que garante a
imersão e fixação da(s) amostra(s). A válvula de alívio do vácuo deve estar
fechada. Em seguida, verifica-se se o botão de controle da pressão de vácuo está
na posição “aliviado”.
Deve-se, então, abrir a válvula de ar comprimido e, lentamente, aumentar o
vácuo dentro da cuba até atingir o vácuo mínimo – no caso, o valor deve ser
37
maior ou igual a 100 mmHg – e mantê-lo por 30 segundos. É importante observar
se há vazamento contínuo de ar, e, quando ocorrer, anotar o valor da pressão.
Não ocorrendo vazamento, o próximo passo é aumentar gradativamente o
vácuo até possível aparecimento de vazamento. Anota-se o resultado na ficha de
registro, sendo esse levantamento realizado de hora em hora.
A cuba utilizada para os testes apresenta os valores na unidade de inHg,
sendo assim os operadores de máquinas que realizam o teste. Utilizam a Tabela
9 para identificar os valores e registrar na ficha de registro de produção.
Tabela 9 - Tabela de conversão de pressão, utilizada para teste de hermeticidade. Para o produto ser aceitável o valor apresentado no teste deve ser superior a 100 mmHg.
Conversão de Pressão
inHg mmHg
1 25
2 51
3 76
4 102
5 127
6 152
7 178
... ...
Deve-se ignorar bolhas ocasionais, que podem ser de ar preso na selagem.
Nesses casos, é preciso atenuar a pressão, abrindo a válvula de alívio, e remover
a amostra.
Foram selecionadas três amostras, no mínimo, para realização do teste de
hermeticidade. Anotaram-se os valores, e, após esse procedimento, introduziu-se
o material em máquina.
3.3.3. Teste de Infestação
A metodologia aplicada para realização do teste de infestação baseou-se
em separar 50 amostras do atual filme e 50 amostras dos filmes que
apresentaram um ótimo resultado inicial. As caixas de bombons foram
38
depositadas dentro de recipientes preparados com substratos (farinha de trigo),
ambiente criado para desenvolvimento de traças (Ephestia sp).
Foram introduzidos insetos (Ephestia sp) nas fases larval e adulta dentro
das caixas, que ficaram expostas à metarmofose completa da traça, desde a fase
ovo até a adulta.
O objetivo do teste foi acompanhar pelo menos dois ciclos de metarmofose
completos de desenvolvimento dos insetos que estavam dentro da caixa, e esse
procedimento leva em média seis meses. Durante o período de exposição dessas
caixas, foram analisadas as resistências dos filmes quanto à proteção, em relação
ao ataque das larvas em processo de maturação.
3.3.4. Teste em maior escala
Se o material atendeu aos requisitos do primeiro teste, com boa interação
com a máquina e também ótima qualidade de selagem, o próximo passo é testá-
lo em maior escala. Como exemplo, pode-se seguir com teste de um dia de
produção, solicitando a compra de uma quantidade que atenda esse consumo
mínimo. Se o filme passar por esse teste, pode-se partir para uma escala maior
de três a cinco dias de produção, verificando e acompanhando se os resultados
de hermeticidade estão dentro dos valores desejados, se a eficiência da máquina
e linha continuam dentro do esperado.
A introdução aos poucos do material na linha é necessária, para
acompanhar todos esses pontos de rendimento e qualidade do produto final, que
devem continuar sendo garantidas após uma mudança, nesse caso redução da
espessura do filme BOPP.
39
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1. Resultados de Maquinabilidade
O primeiro teste realizado com os filmes foi de maquinabilidade, em que
foram observados a interação filme e máquina e, também, a selagem do produto.
Primeiramente, teve início a realização de testes de hermeticidade com o
filme atual XT30. Após anotados os valores resultantes, realizou-se a troca da
bobina.
Os testes iniciaram com a mesma condição utilizada para o atual filme
XT30, como segue na Tabela 10:
Tabela 10 - Temperaturas apresentadas no painel da máquina, controladas por set point, para o filme XT30.
Temperatura real (°C)
2° Par de Roldanas 140
1° Par de Roldanas 140
Mordente Inferior 145
Mordente Superior 145
Seguem os resultados dos filmes (Tabela 11) quando introduzidos na Cavanna, com a condição inicial do XT30.
Tabela 11 - Resultados com a introdução dos materiais com a condição de temperatura da máquina apresentada na Tabela 10. O sinal "+" representa resultado satisfatório e o sinal "-" representa resultado não satifatório.
Materiais Resultados
AT25 -
BT20 -
CT25 +
DT25 +
ET20 -
FP20 -
GT20 -
40
O CT25 apresentou ótimo resultado e não foram alterados os valores
iniciais de temperatura e pressão nas roldanas e mordentes, pois, visualmente e
ao abrir o produto, verificou-se que apresentava uma boa selagem.
A selagem da bobina do DT25, tanto na região longitudinal quanto na
transversal, apresentava-se com boa qualidade, mas alguns produtos saíam
emendados. Assim, fez-se alteração na pressão do mordente, aumentando-a,
para auxiliar no corte do filme e evitar as emendas. Obteve-se uma melhora nos
resultados, mas, na ocorrência de pequenas paradas na linha, ao reiniciar a
máquina surgia em alguns momentos emendas entre os produtos, provocando,
assim, perda de material e reprocesso.
O teste com o GT20 teve início com uma malsucedida troca automática
das bobinas, pois o filme estourou ao ser tracionado pelo conjunto de roldanas.
Novas tentativas para utilização do filme com troca automática e manual foram
realizadas, e também alguns ajustes mecânicos no conjunto de roldanas, para
melhorar a tração do material e evitar sua ruptura em máquina, mas não foram
eficazes.
Portanto, não foi obtido resultado satisfatório com o filme BOPP GT20 da
Tecnoval na máquina Cavanna, devido à rigidez do material, apresentando
rupturas nas tentativas de trabalhar com ele.
Para o AT25, BT20 e ET20 a condição de temperaturas apresentada na
Tabela 10 nas roldanas e nos mordentes, conduziu ao enrugamento dos filmes
em toda a área de selagem, longitudinal e transversal, tornando-os quebradiços,
não apresentando assim, uma boa aparência no produto final. O FP20
apresentou enrugamento somente na região transversal.
Realizaram-se ajustes nos parâmetros de temperatura, reduzindo-os, afim
de evitar o enrugamento nos materias que apresentaram resultados não
satisfatórios. A Tabela 12 apresenta a 2ª condição adotada:
41
Tabela 12 - Redução das temperaturas, na tentativa de encontrar a condição ótima de selagem para os filmes AT25, BT20, ET20 e FP20.
Temperatura (°C)
2° Par de Roldanas 135
1° Par de Roldanas 135
Mordente Inferior 135
Mordente Superior 135
Na Tabela 13 são apresentados os resultados após ajustes de
tempeartura de processamento.
Tabela 13 - Resultados com a introdução dos materiais com a condição de temperatura da máquina apresentada na Tabela 12. O sinal "+" representa resultado satisfatório e o sinal "-" representa resultado não satifatório.
Materiais Resultados
AT25 -
BT20 -
ET20 -
FP20 +
O FP20 apresentou estabilidade em máquina, na condição apresentada.
Nas pequenas paradas da linha de produção, alguns produtos saiam
emendados. Para ajudar a evitar esse problema, fizeram-se ajustes aumentando
a pressão do mordente, sendo essa a melhor condição para o material na
máquina Cavanna. A Figura 6 apresenta uma imagem de filme com emenda.
Figura 6 - Exemplo de produto emendado durante o teste.
42
O teste com o material ET20 não apresentou resultado satisfatório em
máquina, tendo sido verificada muita fragilidade na região de selagem transversal
e, ao passar pela máquina, apresentava-se rasgado próximo à selagem
longitudinal. Fizeram-se vários ajustes, quanto à temperatura e pressão das
roldanas. Com a redução na temperatura nos mordentes, melhorou-se a selagem
transversal, mas mesmo com as alterações na pressão das roldanas não se
conseguiu evitar os rasgos na região longitudinal, reprovando assim o material.
Nessa condição, os materiais AT25 e BT20 apresentaram ainda queima
(enrugamento) no material, tanto na selagem transversal quanto na longitudinal.
Foram realizadas novas reduções nas temperaturas dos dois pares de
roldanas e nos mordentes, conforme as informações da Tabela 14.
Tabela 14 - Acertos nas temperaturas da selagem longitudinal e transversal, devido ao enrugamento apresentado.
Temperatura real (°C)
3ª Condição 4ª Condição
2° Par de Roldanas 126 117
1° Par de Roldanas 122 115
Mordente Inferior 125 126
Mordente Superior 125 125
O material BT20 apresentava-se enrugado e também rasgado próximo à
selagem longitudinal. Fizeram-se algumas alterações nas pressões do vácuo, e,
mesmo com esses ajustes e trabalhando com uma temperatura próxima de
110°C nas roldanas (Tabela 15), não foram obtidos resultados satisfatórios com a
selagem do produto e melhorias para evitar os rasgos.
Para o filme AT25, nas duas condições a selagem transversal apresentou-
se com uma ótima aparência, não apresentando queima do material. A selagem
longitudinal na 3ª condição apresentou-se ainda levemente enrugada, sendo que
na 4ª condição, alguns produtos apresentavam boa aparência, ou seja,
aparentemente selados e não enrugados, mas eram facilmente abertos e, em
alguns casos, apresentavam-se rasgados.
43
Foi necessário, então, aumentar novamente a temperatura das roldanas,
pois o filme estava fora da faixa de selagem, apresentando-se abaixo da
temperatura mínima (Tabela 15).
.
Tabela 15 - Acertos nas temperaturas, na tentativa de encontrar a condição ótima de selagem para os filmes AT25 e BT20
Temperatura real (°C)
5ª Condição 6ª Condição
1° Par de Roldanas 120 110
2° Par de Roldanas 120 110
Mordente Inferior 125 125
Mordente Superior 125 125
Com a 5ª condição, melhorou-se a força de selagem do filme AT25, pois,
ao tentar abrir a embalagem, esta se apresentava selada e com maior resistência
- os filmes estavam fundidos. No caso, fixou-se a temperatura de 120 °C como
sendo uma temperatura ótima de selagem para o conjunto de roldanas.
A embalagem apresentou-se rasgada em alguns momentos na região da
selagem longitudinal durante o teste, sendo esse outro ponto a ser trabalhado e
eliminado. Partiu-se, portanto, para algumas mudanças nos parâmetros que
envolviam a roldana. Reduziu-se a pressão do vácuo, retirando menor
quantidade de ar da embalagem, a fim de reduzir a tensão no filme ao passar
pela roldana, pois esta última estava provocando o rasgo no material. O
desempenho do filme em máquina melhorou e não foram observadas aberturas
no envoltório.
4.2. Resultados dos testes de hermeticidade
Ao verificar que os filmes apresentavam boa condição de selagem,
realizaram-se testes de hermeticidade nos produtos.
44
Para o filme AT25 não se alcançou o valor mínimo de hermeticidade, ou
seja, os valores se apresentavam inferiores a 100mmHg ou 4 inHg (entre 2 a 3
inHg). Fizeram-se alguns ajustes novamente na roldana, aumentando a pressão,
com a finalidade de aumentar a força de selagem.
Aumentaram-se gradativamente os valores, mas os resultados voltaram
aos mesmos anteriores. Novamente os produtos apresentavam pontos de
abertura no sentido longitudinal de selagem. Para todo esse procedimento com
variação de pressão das roldanas, não foram alteradas as temperaturas,
trabalhando próximo ao valor de 120°C, pois, acima desse valor, próximo a
125°C, o filme apresentava-se muito enrugado e abaixo desse valor, próximo a
115°C, não era observada selagem entre as camadas.
Após algumas tentativas, trabalhando-se com as temperaturas, pressão de
vácuo e pressão nas roldanas, não se obteve os resultados desejados com os
testes hermeticidade e decidiu-se encerrar o teste e reprovar o filme BOPP AT25.
O teste com o filme BT20 foi reprovado, devido aos resultados apresentados.
Não foi possível realizar os testes de hermeticidade para esse material, pois não
conseguiu-se trabalhar em conjunto com a máquina e garantir uma selagem
eficiente ao produto.
Fizeram-se vários ajustes no ET20, quanto à temperatura e pressão das
roldanas para evitar os rasgos no material e, também, alguns testes de
hermeticidade, mas foram reprovados, com valores inferiores ao permitido.
Nos testes de hermeticidade para os filmes DT25 e CT25, os resultados
apresentaram-se dentro do desejado, ficando na faixa de 102 a 127mmHg.
Os testes de hermeticidade para o filme FP20 ficaram na faixa de 127 a
178 mmHg.
Para os filmes que apresentaram problemas quanto à emenda, foi
proposto um ajuste mais fino no mordente quanto à pressão e até mesmo
relacionado à temperatura. Pelas informações da área técnica e dos operadores,
os mordentes da Cavanna se apresentavam desgastados, podendo auxiliar em
não formar o corte juntamente com a selagem, resultando em produto emendado.
45
Foram realizados ajustes no dia 02/10/2013 no conjunto de mordentes e
facas da máquina. O filme da Polo Films com 20 µm não foi aprovado pelo setor
de compras e o filme CT25 apresentava um custo superior ao atual filme XT30.
Foram separadas amostras do BOPP DT25 para teste de infestação,
devido ao bom comportamento em máquina e aos ótimos resultados com os
testes de hermeticidade.
Foram testados sete diferentes filmes, sendo quatro com 20 µm e três com
25 µm de espessura, e o filme que se conseguiu trabalhar e apresentar o melhor
resultado foi com o DT25. Foi realizado, então, um pedido de compra do filme
DT25, para avaliação em maior escala com o consumo de aproximadamente um
dia de produção.
Foram comprados 370 kg do filme DT25, e o consumo iniciou-se no dia
06/11/2013 as 12h, quando foi realizada a triplicata dos testes de hermeticidade
dos produtos com o filme XT30, para verificar sua condição em máquina.
Trocadas as bobinas, foi introduzido o filme BOPP DT25 na Cavanna. Alguns
ajustes foram necessários, diminuindo a temperatura dos mordentes, e logo
conseguiu-se liberar os produtos. Os testes de hermeticidade mostratam valores
superiores ao mínimo aceitável e semelhantes aos apresentados com o 30 µm.
4.3. Testes de homologação do filme DT25
Os 370 kg de material foram consumidos em mais de um dia de produção,
e não foram observados problemas pela produção e área técnica em relação ao
consumo desse material na linha, apresentando um ótimo comportamento em
máquina no período em questão. A Tabela 16 apresenta as condições de
temperatura utilizadas para o processamento do material.
Tabela 16 - Temperaturas registradas no início do teste de consumdo de 370 kg do DT25.
Temperatura (°C)
1° Par de Roldanas 144
2° Par de Roldanas 145
Mordente Inferior 136
Mordente Superior 140
46
Figura 7 - 370 kg do filme BOPP DT25.
Os testes de hermeticidade do período de 12h do dia 06/11/2013 (início do
teste) até às 16h do dia 07/11/2013 (final do teste), tiveram resultados
satisfatórios e superiores ao mínimo necessário. Seguem as informações
registradas no diário de bordo da linha, nas Tabelas 17 e 18:
Tabela 17 - Registro dos testes de hermeticidade do dia 06/11/2013, com valores superiores a 100mmHg, com início do consumo às 12h.
Hermeticidade Hermeticidade Hermeticidade
(mmHg) (mmHg) (mmHg)00:00 102 08:00 102 16:00 178
01:00 102 09:00 127 17:00 178
02:00 127 10:00 102 18:00 178
03:00 127 11:00 178 19:00 178
04:00 127 12:00 127 20:00 127
05:00 127 13:00 178 21:00 127
06:00 127 14:00 178 22:00 127
07:00 127 15:00 178 23:00 127
Horário Horário Horário
47
Tabela 18 - Registro dos testes de hermeticidade do dia 06/11/2013, com valores superiores a 100mmHg, com o teste finalizado próximo as 16h.
De acordo com os resultados apresentados nos testes de hermeticidade, e
nenhum levantamento de problemas no consumo dos 370 kg do filme BOPP
DT25, seguiu-se com mais um teste, em uma maior escala que este último, com a
finalidade de garantir a absorção do material na linha e evitar problemas na
migração do filme XT30 para DT25.
Foi solicitada uma nova aquisição do DT25, para realização do consumo
em linha com duração superior a três dias, fez-se o pedido e foram comprados
870 kg do material.
O teste iniciou-se em uma sexta-feira, dia 22/11/2013, às 12h15. Foi
realizada a troca das bobinas e introduzido assim o filme BOPP DT25 na máquina
Cavanna. Somente ajustes com a temperatura foram feitos, procedimento idêntico
ao do teste com 370 kg, diminuindo a temperatura dos mordentes, e logo
conseguiu-se liberar os produtos como produção, após a realização dos testes de
hermeticidade, sendo que estes estavam com valores superiores do mínimo
aceitável e semelhantes aos apresentados com o 30 µm.
As temperaturas ótimas para se trabalhar com o filme DT25 são 140°C
para o segundo e terceiro pares de roldanas e 135°C para os mordentes
superiores e inferiores (Tabela 19). Com esses valores, garante-se uma boa
selagem do material, deixando-o dentro da faixa de hermeticidade necessária
para liberação.
Hermeticidade Hermeticidade Hermeticidade
(mmHg) (mmHg) (mmHg)00:00 127 08:00 127 16:00 152
01:00 127 09:00 127 17:00 152
02:00 127 10:00 152 18:00 152
03:00 127 11:00 152 19:00 152
04:00 127 12:00 152 20:00 152
05:00 127 13:00 127 21:00 152
06:00 127 14:00 152 22:00 152
07:00 127 15:00 152 23:00 152
Horário Horário Horário
48
Tabela 19 - Temperaturas ótimas para trabalhar com o filme BOPP DT25 na máquina Cavanna.
Temperatura (°C)
1° Par de Roldanas 140
2° Par de Roldanas 140
Mordente Inferior 135
Mordente Superior 135
Durante o dia 22/11/2013, obteve-se um bom comportamento do material
em máquina, mas foram observados na manhã do dia 23/11/2013 alguns
problemas, causando paradas na linha, pois as caixas estavam se enroscando
com o filme no mordente.
Durante 1h os mecânicos realizaram ajustes na máquina, onde fez-se a
limpeza da bomba de vácuo e diminuiu-se a pressão desta, na tentativa de
acertar o espaçamento entre as caixas, pois estavam muito próximas umas das
outras com o filme e gerou muita variação na posição das caixas na entrada da
selagem transversal, causando o encontro do mordente na caixa e não no filme.
Verificou-se a perda de sincronismo entre o filme, caixa e mordente.
Após os ajustes, conseguiu-se trabalhar até por volta das 14h do mesmo
dia, 23/11/2013, mas os problemas voltaram a ocorrer, causando frequentes
paradas de máquina. Decidiu-se, então, retornar à utilização do filme 30 µm, e
não foram observadas novamente variações e paradas na linha.
A quantidade de material para o teste estava programada para consumo
em três dias, mas, pelas paradas de máquina no mordente da Cavanna,
conseguiu-se trabalhar com o material em apenas um dia.
No teste com o filme DT25 realizado no dia 06/11/13, mexeu-se somente
nos parâmetros de temperatura, conferindo uma boa selagem, hermeticidade e
não foi observado nenhum problema no consumo dos 350 kg. No teste do dia
22/11/13, foi também somente ajustes nos parâmetros de temperatura, e
inicialmente houve um ótimo resultado.
Pela resposta negativa com o consumo dos 870 kg, apresentando perda
de sincronismo com paradas na linha, foi realizado um novo acompanhamento no
dia 03/12/2013, iniciado por testes de hermeticidade padrão com o atual filme,
conforme os anteriores. Foi realizada a troca automática das bobinas e
49
introduzido o filme BOPP DT25 na máquina Cavanna. Ajustou-se a temperatura
conforme procedimentos realizados anteriormente com o material, diminuindo a
temperatura dos mordentes, mas foi verificada selagem longitudinal inadequada,
um dos pontos apresentados também no dia 23/11/2013.
Foram realizados ajustes nas roldanas, com aumento da pressão como
tentativa de melhorar a tração do filme na máquina, mas mesmo assim continuou
a apresentar selagem longitudinal deficiente, com presença de produtos abertos.
O teste foi interrompido, voltaram-se às condições normais para o atual filme, e o
30 µm voltou a trabalhar normalmente na linha.
Decidiu-se verificar o coeficiente de atrito, “coefficient of stability” (COF),
dos filmes XT30 e do filme DT25, e fez-se teste no laboratório de qualidade da
unidade. Seguem os resultados na Tabela 20:
Tabela 20 - Resultados dos coeficientes de atrito estático e dinâmicos dos filmes 30µm e 25µm.
XT30
µE 0,275 0,273 0,266 0,268
µD 0,172 0,168 0,191 0,185
DT25
µE 0,200 0,199 0,247 0,247
µD 0,119 0,12 0,141 0,131
A diferença entre os valores do COF (dinâmico) nos testes realizados
internamente ficou em média em 0,05. Nos laudos que recebemos desses filmes
pelo fornecedor, o COF para o filme XT30 está entre 0,21 e 0,22 e o COF para o
DT25 está com 0,20, sendo uma diferença de no máximo de 0,02 entre os filmes,
e a presença de um COF muito baixo é um ponto que pode interferir no trabalho
com a máquina.
Foram separadas amostras dos filmes XT30 e DT25 utilizados na linha e
solicitou-se uma avaliação pelo fornecedor das contraprovas desses materiais,
além da contraprova referente ao lote dos 350 kg, em que se obteve um ótimo
resultado em máquina.
Os testes foram realizados no LABORATÓRIO TECNOVAL LAMINADOS -
ITAMONTE / MG, onde foi solicitada a comparação do COF entre os materiais.
50
Segue a descrição dos materiais na Figura 8 e os resultados dos testes nas
Tabelas 21 a 23:
DESCRIÇÃO DE MATERIAL PARA ANÁLISE Amostra Descrição Disposição Estrutura
1 DT25 Aprovada Selável com tratamento interno
2 DT25 Reprovada Selável com tratamento interno
3 XT30 Filme comercial Selável em ambas as faces, sem tratamento
Figura 8 - Descrição dos materiais analisados no Laboratório da Tecnoval Laminados, para avaliar o COF dos materiais envolvidos.
Tabela 21 - Resultados da análise do COF referente a contraprova do DT25 aprovado no primeiro teste em maior escala.
COF - Amostra Aprovada Lado analisado da bobina
Ponto 1
Ponto 3
Ponto 5
Ponto 7
Ponto 10
Média
DT25
Lote: E011303313: R010182117- 118
Data de produção: 05/06/2013
T/T 0,21 0,2 0,19 0,2 0,21 0,2
NT/NT 0,18 0,17 0,18 0,19 0,19 0,18
Reanálise em: 11/12/2013 T/T 0,17 0,17 0,18 0,17 0,19 0,18
NT/NT 0,18 0,16 0,17 0,17 0,17 0,17
NT/NT - NÃO TRATADO / NÃO TRATADO, T/T - TRATADO / TRATADO
Tabela 22 - Resultados da análise do COF referente a contraprova do DT25 reprovado no segundo teste em maior escala.
COF - Amostra Reprovada Lado analisado
da bobina
Ponto 1
Ponto 3
Ponto 5
Ponto 7
Ponto 10
Média DT25
Lote: E011306219: R030156277- 78
Data de produção: 14/11/2013
T/T 0,17 0,18 0,18 0,18 0,18 0,18
NT/NT 0,17 0,18 0,17 0,17 0,18 0,17
Reanálise em: 11/12/2013 T/T 0,17 0,16 0,15 0,17 0,17 0,16
NT/NT 0,15 0,14 0,14 0,16 0,16 0,15
NT/NT - NÃO TRATADO / NÃO TRATADO, T/T - TRATADO / TRATADO
51
Tabela 23 - Resultados da análise do COF referente a contraprova do XT30.
COF - Produção Comercial Lado analisado da bobina
Ponto 1
Ponto 3
Ponto 5
Ponto 7
Ponto 10
Média XT30
Lote: E011307552
Data de produção: 10/12/2013
I/I 0,17 0,18 0,18 0,17 0,19 0,18
E/E 0,18 0,17 0,18 0,18 0,2 0,18
Reanálise em: 30/12/2013 I/I 0,16 0,17 0,16 0,16 0,17 0,16
E/E 0,17 0,16 0,17 0,17 0,18 0,17
I/I - INTERNO / INTERNO, E/E - EXTERNO / EXTERNO
O COF do DT25 do lote reprovado está abaixo do do filme DT25 aprovado,
do qual foi consumido 350 kg, e também de um lote do XT30, utilizado
normalmente em linha. Acredita-se que a redução nos valores do COF impactou
no trabalho do filme em máquina. Foi solicitado ao fornecedor um filme DT25 com
um COF maior, próximo aos valores do filme XT30 para nova avaliação do DT25
em linha.
52
4.4. Resumo de informações
Dentre os 7 filmes testados, tivemos nos testes de maquinabilidade
resultados positivos com os filmes CT25, DT25 e FP20. Por motivos comerciais,
seguiu-se com a opção DT25 para testes em maior escala afim de homologar o
material na máquina, porém dentre as instabilidades apresentadas com o material
não foi possível prosseguir com o projeto. A Tabela 24 resume os resultados
obtidos:
Tabela 24 – Resumo dos resultados de maquinabilidade e hermeticidade. O filme DT25 foi o escolhido para testes em maior escala de de infestação após viabilidade financeira.
Na Tabela 25 é apresentada uma cronologia dos ensaios realizados que
determinaram a classificação dos filmes com propriedades adequadas e não
adequadas para utilização.
Tabela 25 - Resumo de todos os testes realizados e filmes utilizados. O sinal "+" representa resultado satisfatório e o sinal "-" representa resultado não satisfatório.
Data Teste Fornecedor Espessura Filme (µm)
Material Resultados
04/jul/2013 Tecnoval 20 BT20 -
04/jul/2013 Tecnoval 25 AT25 -
12/jul/2013 Tecnoval 25 CT25 +
12/jul/2013 Tecnoval 25 DT25 +
12/jul/2013 Tecnoval 20 ET20 -
12/jul/2013 Polo Films 20 FP20 +
07/out/2013 Tecnoval 20 GT20 -
08/out/2013 Tecnoval 25 DT25 +
06/Nov/2013 Tecnoval 25 DT25 + (350 kg)
22/Nov/2013 Tecnoval 25 DT25 - (870 kg)
03/dez/2013 Tecnoval 25 DT25 - (870 kg)
53
4.5. Resultados do teste de infestação
Durante o período de exposição das caixas de especialidades ao processo
de desenvolvimento dos insetos, foram analisados a resistência do filme de
proteção em relação ao ataque das larvas no seu processo de desenvolvimento,
com tempo de exposição de aproximadamente 90 dias.
Figura 9 - Fotos das traças dentro das caixas vivas e em processo de acasalamento
Figura 10 - Fotos das traças adultas e larvas se movimentando sobre o filme (caixa) das embalagens.
54
Figura 11 - Fotos de pupas e larvas sobre as embalagens. O resíduo branco é o substrato (farinha de trigo) utilizado na preparação do ambiente.
Não foram observadas perfurações na amostragem dos filmes DT25 e
XT30, sendo que após o período em contato com os insetos, os filmes
permaneceram intactos.
5. CONCLUSÕES
Conclui-se que dentre os materiais testados, tem-se filmes que
apresentaram nos testes de maquinabilidade ótimos resultados no fechamento
“flow pack” com espessuras entre 20 e 25µm. As características de alta
performance e boa maquinabilidade implica em alto custo, sendo que por esse
motivo, duas opções não tiveram sequência no trabalho, por questões comerciais
que acrescentavam muito no preço final do produto.
Foi possível seguir em testes em maior escala com o filme DT25, o qual é
considerado um material standart, basicamente um commoditie que é
comercializado em larga escala para diferentes necessidades e mercados, e
apresenta um valor mais baixo. Não foi possível seguir com a implementação e
homologação do filme em máquina devido a instabilidade apresentada com o
material em máquina. Tal instabilidade implicou nos testes perda de material,
reprocesso e paradas de linha, não sendo viável prosseguir com o projeto.
Um dos pontos que podem ter ajudado nas falhas na selagem longitudinal,
no segundo teste em maior escala com o DT25, foi a presença dos materiais com
baixo COF do que utilizado normalmente em máquina. Variações nos ajustes de
55
máquina também podem implicar na baixa eficiência dos testes e na instabilidade
do filme em máquina.
Os testes de infestação apresentaram um ótimo resultado para o material
DT25, não apresentando nenhum sinal de abertura e/ou perfuração durante o
período do teste.
6. REFERÊNCIAS
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