Bioresinas: A Nova Fronteira na Moldagem por Injeção
Através de múltiplas indústrias e aplicações, as bioresinas tornaram-se alternativas cada vez mais populares às resinas tradicionais usadas na moldagem por injeção. O mercado global de bioresinas tem crescido constantemente ao longo dos anos e espera-se que continue esse crescimento a uma taxa impressionante. Nos próximos cinco anos, o mercado deve dobrar de tamanho, com uma taxa de crescimento anual composta (CAGR) de 17% nos EUA e 13% na Europa.
O que está impulsionando o crescimento na adoção de bioresinas? Primeiro, são os consumidores que querem saber que o produto que compraram, assim como sua embalagem, é sustentável. Como as bioresinas são derivadas de materiais relativamente sustentáveis e podem ser projetadas para se biodegradarem, muitos consumidores acham que as bioresinas são uma escolha mais sustentável.
Vantagens das Bioresinas na Sustentabilidade
O desejo por produtos sustentáveis está em alta, e as bioresinas oferecem exatamente isso. Derivadas de recursos biológicos renováveis, elas prometem um ciclo de vida mais ecológico e uma menor pegada de carbono. Imagine substituir plásticos petroquímicos tradicionais por materiais que podem degradar-se de forma mais natural. Esse é o futuro.
As bioresinas têm o potencial de revolucionar a maneira como pensamos sobre o descarte de plásticos. Ao serem compostáveis, essas resinas garantem que, sob condições específicas, possam quebrar-se em nutrientes úteis, deixando zero toxicidade. Isso é o que torna as bioresinas uma ferramenta poderosa na luta contra a poluição causada por plásticos.
ESG: Impulsionando Mudanças nas Corporações
O segundo motor de crescimento são as iniciativas de governança ambiental, social e corporativa (ESG). Marcas e moldadores estão sob crescente pressão para adotar uma estratégia ESG. Usar bioresinas para produtos e embalagens moldadas por injeção pode ajudar as organizações a alcançar seus objetivos ESG e sinalizar para os consumidores que estão fazendo sua parte pelo meio ambiente.
As empresas não estão apenas respondendo à demanda do consumidor, mas também antecipando regulamentações futuras. O compromisso com ESG não é mais um diferencial; é uma expectativa. Portanto, adotar bioresinas é uma maneira de demonstrar compromisso com o meio ambiente e obter uma vantagem competitiva.
Legislação e Conformidade
O último motor de crescimento é a legislação. Novas leis e regulamentos estão colocando pressão sobre os fabricantes para reduzir o desperdício pós-consumo e a poluição por plásticos. Em julho de 2021, por exemplo, a Comissão Europeia implementou novas leis que proíbem ou restringem produtos de uso único feitos de polímeros à base de combustíveis fósseis.
O cumprimento das regulamentações não é opcional e, para muitos fabricantes, a transição para bioresinas pode ser uma forma eficaz de manter-se em conformidade com as leis que visam proteger nosso ambiente. Essas mudanças legislativas estão moldando o futuro da produção e do descarte de plásticos, forçando inovações e adoção de tecnologias mais limpas.
Entendendo o “Bio” nas Bioresinas
Bioresinas — às vezes chamadas de bioplásticos, biopolímeros ou biomateriais — referem-se a várias categorias de materiais comercialmente disponíveis que podem ser usados na moldagem por injeção e em outros processos. Então, o que torna esses plásticos “bio”? Os materiais são feitos total ou parcialmente de recursos biológicos renováveis. Esses recursos biológicos podem incluir milho ou milho, amido de batata, amido de tapioca, óleo vegetal, amido de cana-de-açúcar e polpa de madeira ou celulose, entre outras matérias-primas.
Ao planejar o uso de bioresinas, é importante observar algumas distinções na terminologia e características relacionadas. Biobased refere-se ao fato de que biomateriais são usados para criar a resina. Biodegradável significa que o item eventualmente se decompõe no ambiente natural. Nem todas as resinas à base de biomateriais são biodegradáveis. Compostável significa que o material é biodegradável e se decompõe em três a seis meses em uma instalação de compostagem industrial, liberando nutrientes e não deixando toxicidade no solo. Nem todos os materiais biobased e biodegradáveis são compostáveis.
Materiais Tradicionais que as Bioresinas Podem Substituir
Em muitas aplicações, o polietileno de alta e baixa densidade (HDPE, LDPE), poliestireno (PS) e PET podem ser substituídos por ácido poliláctico (PLA). PLA é uma das primeiras bioresinas a ser comercializada, e suas opções de matéria-prima incluem milho, tapioca e cana-de-açúcar.
No entanto, a questão vai além da simples troca de materiais. Há um mundo de inovação e otimização que pode ser alcançado ao explorar as bioresinas. Por exemplo, as bioresinas podem ser formuladas para oferecer certas propriedades desejáveis, como melhor resistência ao calor ou maior flexibilidade, dependendo da aplicação.
Resinas Modernas e Suas Aplicações
PE pode ser substituído por polihidroxibutirato (PHB) ou polihidroxialcanoatos (PHA), que são resinas relativamente novas no mercado. Essas bioresinas têm mais opções de processamento e podem oferecer compostabilidade. PHA e PHB podem ser produzidos a partir de milho; amido de tapioca ou batata; e óleo vegetal. Muitas das peças de polipropileno (PP) moldadas hoje podem ser substituídas por uma resina de celulose feita de polpa de madeira.
As novas resinas como PHA e PHB não só ajudam na sustentabilidade, mas também abrem portas para novas possibilidades na engenharia de produtos. Essas resinas oferecem uma combinação incrível de propriedades que podem ser ajustadas para atender a requisitos específicos, garantindo uma adaptação perfeita ao produto final.
Desafios e Melhores Práticas das Bioresinas
Bioresinas vêm com propriedades físicas únicas e desafiadoras que podem dificultar sua incorporação no processo de moldagem por injeção. Por exemplo, muitas bioresinas são altamente viscosas e requerem altas pressões para preencher as cavidades dos moldes. Elas também são propensas a vazamento e derramamento. Em termos de fabricabilidade, algumas bioresinas são muito sensíveis à temperatura, então o processo de fabricação deve evitar exceder temperaturas acima de um certo limite.
Um dos erros mais frequentes que vemos é pensar que, porque as bioresinas substituem PP e PE, elas processam de maneira semelhante a essas resinas. As bioresinas são mais sensíveis termicamente e sua janela de processo é menor, então operá-las exige equipamentos projetados para lidar com essas restrições.
Equipamento e Manutenção
O impacto no equipamento é outra área onde as bioresinas podem não atender inicialmente os mesmos padrões que os materiais tradicionais. Bioresinas derretidas tendem a ser corrosivas, especialmente no caso do PLA, o que pode comprometer as máquinas e levar a problemas de qualidade, variação de desempenho e até falha de componentes.
Isso pode exigir inspeções e manutenção de equipamentos mais frequentes para garantir um tempo de atividade consistente e previsível. O PLA pode causar danos não apenas ao canal quente e ao molde, mas também ao parafuso e ao barril. Basicamente, qualquer componente que toque o derretimento precisa ser de aço inoxidável ou ter um revestimento não reativo.
Preparação e Processamento
A preparação da bioresina inclui a secagem a um teor de umidade inferior a 250 partes por milhão (ppm) para evitar impactos na viscosidade e na degradação da resina. As bioresinas são geralmente fornecidas em sacos revestidos de folha ou sacos que são secos a menos de 400 ppm de umidade. Essas resinas não devem ser expostas a condições atmosféricas após a secagem.
Na preparação, recomenda-se abrir e carregar diretamente o saco selado no secador. O saco não deve ser deixado aberto por um tempo excessivo, e o usuário não deve drenar a resina do secador depois de ter sido seca e deixá-la exposta. Erros na secagem e manuseio podem ter um grande impacto no desempenho mecânico.
Revisão de Aplicação
Realize uma revisão detalhada da aplicação e da própria bioresina antes de qualquer fabricação. Esta revisão garante que o canal quente e o controlador estão otimizados para a aplicação específica e bioresina. Isso deve incluir a otimização do projeto do coletor para preparação consistente da bioresina.
Para otimizar a aplicação, uma revisão detalhada do componente e da bioresina deve ser conduzida, incluindo uma análise de preenchimento das cavidades do design da peça para verificar se todos os recursos são compatíveis com a reologia da bioresina escolhida. O fornecedor da bioresina deve ser capaz de caracterizar as características de fluxo e, idealmente, a simulação modelará a resina real e não um material substituto. A necessidade de um teste de resina também pode ser avaliada — um passo geralmente recomendável para resinas com dados de desempenho limitados ou em aplicações particularmente desafiadoras.
Colaboração com Fornecedores
Husky trabalha atualmente com muitos dos fornecedores de bioresinas para testar e validar seus materiais, incluindo novas formulações à medida que chegam ao mercado. Em seu laboratório, a Husky possui cerca de 45 moldes diferentes com diferentes configurações de peças para testar uma variedade de resinas e ajudar os clientes a determinar se uma bioresina específica é adequada para uma aplicação específica.
O teste de compostabilidade com a bioresina escolhida é possível e necessário para comercializar um produto com certificação de compostabilidade. Derivado de uma variedade de matérias-primas sustentáveis, as bioresinas podem ser processadas de várias maneiras para atender às necessidades de muitas aplicações.
Identificando a Pressão
Os requisitos de pressão para processamento da bioresina devem ser avaliados porque as viscosidades desses materiais podem ser muito diferentes das poliolefinas padrão. Determine se a máquina e o canal quente sendo usados podem gerar pressão adequada para processar o material. Em geral, a Husky recomenda máquinas que possam atingir pressões de pelo menos 28.000 a 32.000 psi.
Além disso, as temperaturas de fusão da resina são relativamente baixas e há uma Delta T comparativamente baixa ou diferença entre a temperatura de fusão e a temperatura do molde. O próximo passo é otimizar o canal quente e o controlador para a bioresina, incluindo o uso de componentes resistentes à corrosão e gestão avançada do derretimento.
Controle de Temperatura
O controle individual da ponta é altamente recomendado para bioresinas, assim como seria para todas as resinas termossensíveis. Melhor distribuição de calor é necessária para controlar qualquer sobreaquecimento, e o controlador deve ser projetado especificamente para controle de alta temperatura com baixa variação para eliminar sobreaquecimentos, se possível.
Além disso, é melhor que o controlador do canal quente esteja vinculado ao controle da máquina de moldagem por injeção. Isso é recomendado porque se a máquina parar por um tempo predeterminado sem um operador, quando o moldador reiniciar a prensa, é melhor ter o controlador automaticamente configurado para a função de espera para evitar a degradação do material durante a inatividade.
Conclusão
Em resumo, as bioresinas oferecem uma oportunidade emocionante para tornar a moldagem por injeção mais sustentável, ao mesmo tempo em que representam novos desafios e considerações. A transição para bioresinas exige uma análise cuidadosa das propriedades do material e da adaptação do processo de produção. Com planejamento e preparação adequados, as empresas podem tirar proveito das bioresinas para criar produtos mais sustentáveis e se manter à frente no mercado competitivo e em constante mudança.
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Última atualização em 14 de setembro de 2024
