Na maior parte dos processamentos envolvendo materiais #poliméricos, a performance e a qualidade do produto final (por exemplo #embalagens , #filmes , #tubos , etc), depende em grande parte da capacidade de fundir, fluir e misturar do material polimérico processado. A otimização dos equipamentos e processo de manufatura em si, atualmente é caro e demanda muito tempo.
Para agravar a situação o mercado está cada vez mais competitivo e a necessidade de se manter custos sob controle obrigam transformadores a testar resinas vindas da China, Índia, Korea, entre muitas outras, ou a trabalhar com materiais reciclados. Ao aumentar o volume e capacidade de produção, trabalha-se cada vez mais com maior velocidade, maior rotação de rosca, resultando em maior risco de degradação, géis e perdas por processamento.
Todos esses fatores aumentam o risco de processamento e assim aumentam os índices de não-conformidades e prejudicam a performance do produto.
Como #antecipar problemas de processamento, assumindo uma postura mais pro-ativa e profissional, a fim de se evitar perdas ou por #qualidade ou por #performance ?
A resposta é não adivinhando e sim simulando. Por simulação da rosca e cilindros, ferramentais, matrizes e cabecotes, podemos garantir que o design ideal assegurando a produtividade a qualidade desejadas.
Vamos assumir que se precisa testar um novo material por custo por se estar desenvolvendo um produto novo. Como saber se a #rosca está adequada para este polímero? Ou melhor, como selecionar o polímero, tendo em consideração o equipamento existente sem a necessidade de investimentos extras. Além disso, podemos garantir que os parâmetros de processamento sejam adequados para a máquina em combinação com o material processado Precisamos de passos simples:
Avaliação das propriedades térmicas e reológicos do polímero. Não confiem em dados como MFI e densidade.
Geometria do Rosca.
Simular o processamento deste material considerando sua propriedades, a geometria da rosca e parâmetros de processo.
Quais fenômenos que podemos observar ?
Segurança em primeiro lugar! Acredite! Não é divertido ver um cabeçote explodir e ninguém precisa deste risco! Quando simulamos, considera-se 3 parâmetros importantes que oferecem reais riscos à segurança : Vazão (kg/h), Viscosidade do material e Pressão no cabeçote. Normalmente, toda extrusora trabalha sem risco até 500 bar. Entre 500 e 650 bar, aciona-se o alerta. Acima de 650 bar, não devemos assumir o risco. Para se evitar problemas, podemos checar se os transdutores de pressão atuam corretamente. Outros sistema de proteção podem ser contemplados: Disco ou válvula de segurança, PLC com atuação de controle de segurança através dos termopares e transdutores de pressão, entre outros. Fica a dica: "proteja seus operadores ao máximo".
Vazão e Produtividade. Através da simulação podemos antever se o novo material representa algum risco à atual performance de produção. O setor de vendas, por exemplo, antevê um ganho em margem comercial pela melhora das condições de manufatura, ou aumento de preço no produto final, compensando a menor capacidade produtiva. O gerente de produção, ganha tempo e segurança ao poder começar a imaginar se precisará de investimentos a longo prazo ou não.
Risco de degradação do polímero. Observando-se o tempo de residência, a taxa de cisalhamento, a elevação da temperatura do fundido pelo efeito da viscosidade, e ao se correlacionar com os limites e propriedades do polímero processado (temperatura de degradação, OIT, etc..), pode-se evitar o problema ilustrado na figura (1). A reduçao de não conformidades não pode ser realizada, diminuindo-se a velocidade de produção. Esta forma de agir é danosa à empresa a longo prazo e deve ser ausente nos líderes de fábrica. Neste caso, o engenheiro de processo ou desenvolvimento, por exemplo, além de checar a ficha técnica do produto e conferir se atendem as características do produto final (filmes, tubos, fio e cabos, etc.), podem verificar quais materiais em desenvolvimento se adaptam melhor ao equipamento existente. Como resultado, se garante uma decisão mais assertiva sobre produto final e performance de manufatura.
Risco à manutenção. Alguns materiais aumentam o consumo de corrente do motor da extrusora, colocando em risco a sua vida útil e interrompendo a produção. Esta informação é importantíssima ao engenheiro de processo e à manutenção. Como reação pro-ativa, pode-se já considerar trabalhar por um tempo estimado, com a capacidade de produção limitada ao motor da extrusora. Em paralelo, pode-se estudar como aumentar o torque da extrusora.
Processo Especiais. Materiais e processos especiais, com maior valor agregado, tem maior assertividade na escolha do design, pois ainda se pode verificar por exemplo: reticulação, grau de espumantes, liberação de voláteis, etc..
Nossa experiência mostra que através da simulação e observaçoes práticas, problemas como #fratura de fundido, #transparência, #COF, #DieDrool, #Sharkskin, falhas eléctricas, #géis, falhas mecânicas etc,.. podem ser evitados ou minimizados. Contudo, a experiência em prática associada à simulação, aumenta a eficácia das ações e reduz o tempo de correção de problemas.
Simulação não é um método utilizado somente pelo setores de desenvolvimento e pesquisa. Mas e mais, é uma ferramenta da qual toda a empresa se beneficia: O técnico de #segurança tem a tranquilidade de que não haverá surpresas; O gerente de #produção, antevê o impacto na capacidade produtiva; o gerente de #processo e #qualidade, evitam e minimizam os custos de refugo e não conformidade; O gerente de #manutenção, não é pego de surpresa tão facilmente por um break-down repentino; #Vendas podem simular o impacto no preço do produto final; Os forncedores são mais assertivos na recomendação de matéria prima.
A empresa lucra como um todo, pela profissionalidade e assertividade em antever problemas, reduzir custo e garantir um "time to market.
Lembrando que: é uma informação valiosa tanto para quem processa ou para quem fornece o material extrudado".
Esperamos que tenham gostado deste artigo. Ficamos à disposição de perguntas, sugestões e comentários. Não perca seu foco.
Cassiana Assis, Gerente Geral, PDCA Extrusion Processing.
Esperamos seu contato: Whatsapp +49 173 360 2430 / cassiana.assis@pdcaextrusion.com
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