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1 2. APRESENTAÇÃO DO PRODUTO A embalagem de qualquer produto é o invólucro, recipiente, ou qualquer forma de acondicionamento removível ou não, destinada a cobrir, empacotar, envasar, proteger ou manter, especificamente ou não, matérias-primas, produtos semielaborados ou produtos acabados [1]. As embalagens, quanto a estrutura, podem ter origem a partir de materiais como: vidro, metal, plástico, papel ou cartão, madeira, têxteis, materiais compósitos, etc. Sendo apresentadas em três níveis: primária, secundária e terciária ou de transporte. A embalagem primária, como a lata, a garrafa ou o saco está em contato direto com o produto, é responsável pela conservação e contenção do produto [2]. A embalagem secundária, como por exemplo as caixas de cartão ou cartolina que contém uma ou várias embalagens primárias, é responsável pela proteção física-mecânica durante a distribuição [2]. Esta é responsável pela comunicação, servindo como um suporte de informação para o consumidor, principalmente nas embalagens que acondicionam uma única embalagem primária [2]. É o caso da caixa de papelão que protege a embalagem primária da pasta de dentes ou a caixa que abriga o saco plástico com cereais [3]. As embalagens terciárias agrupam várias outras embalagens primárias e secundárias, auxiliando no transporte e armazenamento, como por exemplo, caixas de papelão, grades plásticas para garrafas de bebidas e sacolas plásticas de supermercados [3]. Este tipo de embalagem citado por último, será o tema de nosso estudo a ser apresentando com mais detalhes neste projeto, desde a fase de processamento até a microestrutura da matéria-prima que compõe tal material. As embalagens sacolas plásticas desempenham um importante papel em nossa sociedade pois tem grande utilidade no transporte de alimentos, de pequenas mercadorias, de objetos diversos, podem até mesmo serem usadas de uma forma comum para o acondicionamento de resíduos domésticos e constituem uma forma barata de publicidade para os variados empreendimentos, portanto, detém de uma praticidade para o homem. Elas apresentam como características leveza, resistência, durabilidade, versatilidade e baixo custo. As Figuras 1 e 2 , mostram diversos tipos de sacolas plásticas que se tornaram populares devido a distribuição gratuita a cada compra em supermercados, açougues, papelarias, restaurantes e diversos estabelecimentos. 2 Figura 1. Sacolas plásticas. Fonte: [4] (2021). Figura 2. Sacolas plásticas. Fonte: [5] (2021). A palavra plástico tem origem no grego plásticos, que significa moldáveis. Tem a capacidade de ser moldado em condições de especiais de calor e pressão. Os químicos preferem se referir ao plástico como um material cujo constituinte é um polímero, principalmente orgânico e sintético, sólido em sua condição final (como produto acabado) e que em alguma fase de sua produção foi transformado em fluido, adequado à moldagem por ação de calor/ou pressão [6]. Os plásticos são feitos de resina sintética originadas do petróleo denominadas assim de monômeros que são estruturas ou unidades repetitivas dentro de um tipo de molécula grande conhecida como polímero. Os materiais plásticos são classificados em dois tipos: termofixos ou termoplásticos. Termofixos ou termorrígidos são materiais que, também, podem ser moldados com a ação do calor e pressão, sofrendo assim uma transformação química e após solidificarem, não podem ser fundidos novamente, isto acontece devido a composição de suas cadeias moleculares que possuem várias ligações químicas primárias e ligações cruzadas entre cadeias, apesar disto podem ser pulverizados e aproveitados como carga ou serem incinerados para recuperação de energia. Em destaque tem-se o silicone, a resina epóxi, baquelite, etc. E os termoplásticos são aqueles que amolecem ao serem aquecidos e com isso não sofrem alterações na sua estrutura química, podendo ser moldados, e quando resfriados solidificam-se, entretanto, são capazes novamente de serem fundidos, devido as relações intermoleculares do material que quando rompidas são facilmente restabelecidas. São adeptos ao processo de reciclagem. Destacam-se entre eles, o polietileno tereftalato (PET), polietileno (PE), policloreto de vinila (PVC), poliestireno (PS) [6-8]. 3. ETAPAS DE PROCESSAMENTO 3 Os polímeros passam por uma série de processamentos antes da obtenção de sua forma final desejada, para isso são sujeitos a aquecimento, pressão, cisalhamento, tração, etc. Para cada tipo de polímero, e aplicação, o tempo e o grau de aplicação desses processamentos são diferentes. As embalagens sacolas plásticas são obtidas pelo processo de produção de polímeros. Então, neste contexto apresenta-se o polietileno que é um polímero parcialmente cristalino, isto é, formado por regiões cristalinas (mais organizadas) e regiões amorfas, é flexível, é um material transparente, tem um baixo custo e é um termoplástico. Existem dois grupos de polietileno mais empregados na fabricação de sacolas plásticas, de alta densidade (PEAD) e principalmente, os de baixa densidade (PEBD). Esta classificação existe devido as diferenças de suas propriedades mecânicas, térmicas, elétricas, a forma de processamento, etc. O PEAD é mais duro e resistente sendo utilizado na fabricação de tubos, embalagens para detergentes, cosméticos, brinquedos, entre outros e o PEBD é mais flexível e transparente, além de ter um baixo custo e fácil processamento, o que é excelente para uma produção em larga escala, como por exemplo: filmes para embalagens industriais, agrícolas, embalagens de alimentos líquidos e sólidos, filmes laminados e plastificados para alimentos, revestimento de tubos e mangueiras, etc [7, 9]. As sacolas plásticas descritas neste projeto serão fabricadas a partir do polietileno de baixa densidade. Figura 3. Polietileno de baixa densidade. Fonte: [10] (2021). Este material pode ser processado por extrusão, injeção, sopro, entre outros. Os processos de fabricação de embalagens sacolas plásticas serão descritas nas etapas abaixo [11]. 4 3.1 EXTRUSÃO A extrusora (Figura 3) é um equipamento largamente empregado na indústria do plástico na fabricação de produtos contínuos como filmes, perfis, tubos, etc. De forma geral, as extrusoras possuem a função de fundir e homogeneizar o termoplástico, transportando-o até a matriz com uma taxa constante de fluxo e pressão. Uma extrusora industrial pode ter de 18 a 21 metros de comprimento [12]. Figura 4. Modelo de extrusora. Fonte: [12] (2021). Extrudar é forçar a passagem de um material através de um orifício. O processo consiste (Figura 3) na moldagem de um termoplástico viscoso sob pressão por meio de uma matriz com extremidade aberta, neste caso o PEBD. Uma rosca ou parafuso sem fim, que gira ao sentido de giro do cilindro, transporta o material peletizado através de uma câmara, onde ele é sucessivamente compactado, fundido através dos aquecedores que são resistências elétricas e conformado como uma carga contínua de um fluido viscoso, isto é, a medida que a resina vai caminhando no sentido da matriz, percebe-se que o diâmetro da rosca transportadora está aumentando, influenciando num aumento da pressão na passagem da resina e assim conseguindo moldar mais fácil o produto final. A extrusão ocorre conforme essa massa fundida é forçada através de um orifício na matriz [7]. 5 Figura 5. Diagrama esquemático de uma extrusora. Fonte: [7] (2018). 3.2 SOPRO A solidificação do segmento extrudado é acelerada por sopradores de ar, o material aqui sai em uma forma de espécie de um tubo e é inflado com ar quente que provém da parte interior do molde Figura 6. A técnica é especialmente adaptada para produzir peças contínuas com seção transversal de geometria constante — por exemplo, barras, tubos, mangueiras, placas e filamentos.Figura 6. Modelo de extrusora. Fonte: [13] (2021). Esta etapa (Figura 15.26) consiste em que um tubo contínuo é extrudado por uma matriz anular; em seguida, pela manutenção de uma pressão de gás positiva cuidadosamente controlada no interior do tubo e pelo estiramento do filme na direção axial conforme ele emerge 6 da matriz, o material se expande ao redor dessa bolha de ar aprisionada, como se fosse um balão [7]. Figura 7. Diagrama esquemático de um equipamento usado para conformar filmes poliméricos finos. Fonte: [7] (2021). 3.3 ESTIRAMENTO E BOBINAMENTO Como resultado, a espessura da parede é continuamente reduzida para produzir um fino filme cilíndrico (Figura 7). Roletes localizados acima da matriz tracionam, achatam e eliminam as bolhas de ar do filme, sendo que os roletes fixos são produzidos em aço, enquanto os móveis são de borracha com a finalidade de diminuir o atrito. Os roletes devem estar a pelo menos dois metros de distância da matriz extrusora, a fim de que o filme chegue frio até eles. A espessura e a largura do filme vão depender da regulagem da velocidade da extrusora e do tamanho do balão, que pode ser controlado na matriz. Esse procedimento é denominado processo de estiramento biaxial e produz filmes resistentes em ambas as direções do estiramento [7,12]. Por fim tem-se o processo de bobinamento no qual consiste na forma de como o filme é enrolado. Durante o bobinamento o operador deve-se certificar que o filme está completamente frio, caso contrário haverá adesão (filme colado camada sobre camada), além de verificar o tracionamento do filme para que o bobinamento não fique frouxo [12]. 7 Figura 8. Extrusora de filme plástico. Fonte: [14] (2021). 3.4 CORTE, SOLDA E FINALIZAÇÃO As bobinas de polietileno são levadas para o setor de corte e solda (Figura 7) onde tem o seu tamanho e formatos determinados. No processo de corte se tem as informações sobre as dimensões da embalagem, qual tipo de solda, qual tipo de alça, conforme as especificações do cliente. E por fim, ocorre a solda que é o processo no qual os filmes são furados e soldados fechando suas laterais e alças e assim atingindo a sua transformação em sacolas plásticas. Figura 9. Máquina de corte e solda. Fonte: [15] (2021). 8 4. PROPRIEDADES Os polímeros em geral detêm de uma grande variedade em relação as suas propriedades físicas e químicas. Resistência mecânica, resistência térmica, estabilidade frente a substâncias químicas, resistência elétrica, permeabilidade a gases, entre outros, são exemplos de suas propriedades e que também irão determinar como tal polímero deverá ser aplicado. As propriedades especiais tão peculiares aos polímeros são consequência principalmente de sua alta massa molecular, o que será discutido no próximo capítulo [6]. 4.1 PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS (PEBD) O PEBD possui características ou propriedades que são controladas durante sua fabricação, para garantir um bom desempenho do produto. Uma norma internacional estabelece para o produtor e transformador procedimentos básicos de testes dos produtos plásticos. Os métodos de análise são estabelecidos pela American Society for Testing Materials – ASTM [16]. As propriedades mecânicas mais analisadas são resistência a tração, alongamento e módulo de elasticidade ou módulo de Young. A resistência a tração refere-se a resistência máxima oferecida pelo material quando submetido a uma força tração sendo deformada até a sua ruptura. Módulo de elasticidade ou módulo Young é um indicador de rigidez do filme, já que corresponde a região em que o filme alonga crescente e proporcionalmente à deformação imposta de forma reversível [17]. O alongamento é um ensaio realizado durante o teste de resistência à tração é expressa pela relação percentual dada pela variação do alongamento docorpo de prova pelo seu comprimento inicial e pode ser determinado para situação de ruptura ou no ponto de escoamento [7]. O PEBD tem uma combinação única de propriedades: tenacidade, alta resistência ao impacto, alta flexibilidade, boa processabilidade, estabilidade e propriedades elétricas notáveis. Propriedades físicas e mecânicas do PEBD são apresentas na tabela 1. Os valores aparecem em intervalos devido à dependência da temperatura e da densidade [18]. 9 Propriedade Método ASTM PEBD Densidade, 𝐠/𝐜𝐦𝟑 D 792 0,912-0,925 Temperatura de fusão cristalina, °𝐂 ___ 102-112 Índice de refração, 𝐧𝐃 D 542 1,51-1,52 Tração no escoamento, 𝐌𝐏𝐚 D 638 6,2-11,5 Alongamento no escoamento, % D 638 100-800 Resistência a tração, 𝐌𝐏𝐚 D 638 6,9-16 Alongamento máximo, % D 638 100-800 Módulo elástico, 𝐌𝐏𝐚 D 638 102-240 Dureza, Shore D D 676 40-50 Fonte 18 4.2 PROPRIEDADES FÍSICAS E MECÂNICAS (PEBD) 10 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Anvisa. Agência Nacional de Vigilância Sanitária. Resolução da diretoria colegiada – RDC Nº 80, de 11 de maio de 2006. <https://bvsms.saude.gov.br/bvs/saudelegis/anvisa/2006/rdc0080_11_05_2006.html> Acessado em 15/08/2021. 2. Jorge N. Embalagens para alimentos/Jorge Neuza. Cultura Acadêmica: Universidade Estadual Paulista, Pró-Reitoria de Graduação. São Paulo; 2013;194p. 3. Manual de boas práticas. Embalagens no B2W entrega. Universidade. 2018 mar;34p. 4. Cimapla. Sacolas plásticas atacado. <https://www.cimapla.com.br/sacolas-plasticas- atacado> Acesso em 15/08/2021. 5. Mapplasticos. Embalagens para legumes e verduras. <https://www.mapplasticos.com.br/produtos/embalagens-plasticas/embalagens-para- legumes-e-verduras> Acessado em 16/08/2021. 6. Piatti, T. M. Plástico: características, usos, produção e impactos ambientais / Tânia Maria, Reinaldo Augusto Ferreira Rodrigues. Maceió, Edufal, 2005;51p. 7. Jr, W. D. C. and Rethwisch, D. G. Ciência e engenharia de materiais: uma introdução. 9. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2018. 8. Simêncio, E. C. A. Ciência dos materiais. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A, 2016;206p. 9. Edited by Staff of Modern Plastics Magazine. Plastics Handbook. New York: McGraw-Hill, Inc., 1994;237p. 10. Impactorepresenta. O que é polietileno de baixa densidade (PEBD). <https://impactorepresenta.com.br/o-que-e-polietileno-de-baixa-densidade-pebd/> Acessado em 21/08/2021. 11. 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Máquina automática para sacolas. <https://polimaquinas.com.br/maquina-de-corte-e-solda-de-sacolas> Acessado em 23/08/2021. https://www.mapplasticos.com.br/produtos/embalagens-plasticas/embalagens-para-legumes-e-verduras https://www.mapplasticos.com.br/produtos/embalagens-plasticas/embalagens-para-legumes-e-verduras https://carnevalli.com/produtos/extrusao/ https://www.embalagemideal.com.br/extrusora-filme-plastico https://polimaquinas.com.br/maquina-de-corte-e-solda-de-sacolas 11 16. Roman, A. Polietileno PEBD – Processos de Transformação. Editora Érica Ltda: São Paulo; 1997. 17. SARANTOPÓULOS, C.I.G.L; OLIVEIRA, L.M.; PADULA, M.; COLTRO, L.; ALVES, R. M.V.; GARCIA, E.E.C. Embalagens Plásticas Flexíveis: Principais Polímeros e Avaliação de Propriedades. CETEA/ITAL: Campinas, 2002;8-10p. 18. Doak, K. W. – Ethylene Polymers. Em: Mark, H. M.; Bikales, N. M.; Overberg, C. G.; Menges, G. – Encyclopedia of Polymer Science and Engineering,John-Wiley & Sons, New York , Volume 6 (1986).
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