A máquina para fabricar sacos PBAT sela a quente, corta e empilha filmes e misturas de PBAT/PLA, PBAT/amido e PBAT/CaCO3 em sacos compostáveis acabados. PBAT é um poliéster alifático-aromático biodegradável. O ponto de fusão é de 110–115 graus, o alongamento da fratura é superior a 300% e a densidade é de cerca de 1,2–1,3 g/cm3. Sua resistência e flexibilidade o tornam amplamente utilizado na produção de sacolas sintéticas. A European Bioplastics relata que o PBAT representa uma parcela significativa da capacidade global de produção de bioplásticos. As restrições aos sacos descartáveis e as regras para embalagens compostáveis apoiam esta procura em muitos mercados.
MTD como material básico - propriedades do projeto do mecanismo de conformação
O PBAT possui desempenho de processamento diferente do polietileno tradicional. Estas diferenças têm um impacto direto no projeto da máquina:
- Temperatura de fusão: 110–115 graus, próximo ao LDPE. O PBAT começa a degradar em cerca de 200 graus. Isso torna o material menos utilizável para processamento.
- Índice de fluxo de fusão: 2-5 g/10 minutos a 190 graus/2,16 kg. Isto requer taxas de rebaixamento e design de parafuso apropriados durante a extrusão do filme.
- Alongamento de fratura: 300%–700% para filme PBAT puro. Isso é mais alto do que muitas pontuações de PE. O filme é mais alongado em situações tensas.
- Temperatura de vedação: 90-130 graus, uma faixa de vedação eficaz de aproximadamente 15-25 graus.
Biodegradabilidade: As misturas de PBAT atendem aos requisitos de compostabilidade da ASTM D6400 e EN 13432 sob condições controladas de compostagem industrial.
Esses recursos permitem que uma máquina para fabricar sacolas PBAT opere em temperaturas semelhantes às dos tubos PE. O PBAT, entretanto, possui uma vedação mais estreita e um filme mais macio e elástico. O sistema de tensão também deve lidar com sua maior elasticidade. A faixa de tensão típica pode ser inferior à linha PE. Bobinas de servoacionamento com feedback de células de carga de circuito fechado podem ajudar a manter a tensão estável do filme durante o corte e a selagem.
Materiais primários processados
A máquina lida com quatro materiais. Cada tipo requer configurações de processamento diferentes.
Filme PBAT puro
O filme PBAT de camada única tem normalmente 20-80 mícrons de espessura. É um dos PBATs mais simples de processar. Ele pode ser selado a 100–130 graus com uma pressão de 0,2–0,5 MPa e um tempo de residência de 0,3–0,6 segundos. Pure PBAT produz bolsas macias e flexíveis. Essas sacolas podem ser usadas para produzir embalagens, sacolas para roupas e sacolas de compras sintéticas. Como o filme tem alto alongamento, a tensão de afrouxamento deve ser mantida abaixo de 30N, o que ajuda a evitar que o filme estique ao passar pela máquina.
Misturas PBAT/PLA
PBAT/PLA é amplamente utilizado em embalagens sintéticas comerciais. PBAT e PLA podem ser misturados em proporções de 40/60 a 80/20. Uma mistura 60/40 PBAT/PLA é uma proporção comum. PLA adiciona dureza, capacidade de impressão e resistência ao calor. PBAT adiciona flexibilidade e resistência ao impacto. O ponto de fusão da mistura é de cerca de 130-160 graus, dependendo da quantidade de PLA. Suas janelas herméticas também são mais estreitas, cerca de 10-15 graus. Uma máquina para fazer sacolas PBAT operando a mistura requer controle preciso de temperatura, geralmente em torno de ± 2 graus. A pressão de vedação pode ser um pouco mais alta, cerca de 0,3–0,6 MPa, o que ajuda a obter uma resistência de vedação estável. O alongamento da mistura é inferior ao PBAT puro, geralmente cerca de 100–300%. Isto aproxima as configurações de tensão daquelas usadas em filmes de PE.
Misturas de PBAT/amido
O amido é frequentemente usado como enchimento de baixo custo em formulações de PBAT. O teor de amido normalmente varia de 10% a 30%. Isso pode afetar o desempenho da máquina e as propriedades da sacola. O amido aumenta a rigidez e a rugosidade superficial do filme. Também pode tornar o filme mais sensível à umidade. A temperatura de vedação geralmente varia de 120–140 graus. As misturas de amido podem necessitar de um tempo de permanência um pouco mais longo do que o PBAT puro. Isto garante uma vedação completa devido à maior capacidade térmica do amido. Estas formulações também tendem a ter um coeficiente de atrito mais elevado, o que pode afetar a forma como o filme se move através da seção de formação.
Compostos PBAT/CaCO3
Durante o enrolamento, 20–50% de carbonato de cálcio pode ser adicionado para reduzir os custos de resina, aumentar a opacidade e melhorar o nivelamento do filme. O filme preenchido com mineral é mais duro, menos elástico e mais abrasivo que o PBAT puro. Máquinas que lidam com alto teor de CaCO3 podem usar cortes endurecidos, como aço ferramenta D2 ou arestas com ponta de metal duro. As superfícies das barras de vedação resistentes ao desgaste também podem ajudar a reduzir o desgaste. A temperatura de vedação pode aumentar de 5 a 10 graus devido à massa térmica do mineral. As taxas de produção também podem ser reduzidas em 10–15% porque o filme demora a transferir calor durante a vedação e o resfriamento.
Especificação de máquinas de processamento de vários materiais
| Parâmetros | PBAT puro | Mistura PBAT/PLA | PBAT/amido | PBAT/CaCO3 |
| Temperatura de vedação | 100–130 graus | 130–160 graus | 120–140 graus | 125–145 graus |
| Faixa de tensão | 10-30N | 15–35N | 20–40N | 20-45N |
| Velocidade de produção | 80–140 sacos/min | 60–110 sacos/min | 70–120 sacos/min | 60-100 sacos/min |
| Pressão de vedação | 0,2–0,5 MPa | 0,3–0,6 MPa | 0,25–0,55MPa | 0,3–0,6 MPa |
| Desgaste da faca | Normal | Normal | Ascender | Alto |
| Precisão de temperatura | ±3 graus | ±2 graus | ±3 graus | ±3 graus |
| Tempo de mudança | - | 10–15 minutos | 10–15 minutos | 15-20 minutos |
Os materiais processados em uma máquina para fabricar sacolas PBAT devem atender aos critérios de estabilidade sintética quando vendidos como produtos compostáveis:
- ASTM D6400 - Norma dos EUA para Plásticos Sintéticos. Prevê requisitos de decomposição e biodegradação sob condições controladas de compostagem industrial.
- EN 13432 – Normas Europeias para Embalagens Sintéticas. Inclui desintegração, biodegradação e restrições a certos metais pesados e outras substâncias.
- ISO 14855-1 - Método de teste para medir a biodegradação de plásticos sob condições controladas de compostagem. Os dados experimentais podem apoiar as avaliações de compostabilidade estrutural de acordo com a norma relevante.
- PPWR da UE - O Regulamento (UE) 2024/1781 de embalagens e resíduos de embalagens estabelece requisitos para design de embalagens, redução de resíduos, reciclabilidade e composição para determinadas aplicações de embalagens.
A Grand View Research projeta que o mercado global de plásticos biodegradáveis continuará a crescer. PBAT e PLA são amplamente utilizados em embalagens sintéticas. Estas alterações regulatórias e de mercado aumentaram a procura por equipamentos capazes de processar materiais compostáveis certificados, mantendo custos de produção competitivos.
F A Q
Uma linha de sacos PBAT também pode processar filmes PE tradicionais?
Sim. A estrutura básica da máquina é semelhante. Inclui liberação, orientação de borda, corte, vedação e empilhamento. PE tem temperaturas de vedação ligeiramente mais baixas e uma faixa de processamento mais ampla. Contudo, a utilização das mesmas linhas de produção para materiais sintéticos e convencionais pode levar à contaminação cruzada. Isto pode afetar as reivindicações de compostabilidade. Os conversores para a produção de sacos compostáveis certificados geralmente utilizam uma linha dedicada de materiais à base de PBAT.
Como a sensibilidade à umidade afeta o filme PBAT/amido durante o ensacamento?
O próprio PBAT absorve menos umidade que o PLA. As misturas à base de amido absorvem a umidade com mais facilidade. A umidade excessiva em áreas vedadas resulta em poros, bolhas e vedação fraca. os rolos de filme são armazenados a uma temperatura de 20–25 graus com umidade relativa abaixo de 50%. Formulações ricas em amido também podem exigir pré-secagem ou armazenamento controlado antes do ensacamento.
Qual é o prazo de validade do filme PBAT antes do ensacamento?
O filme PBAT puro é armazenado em condições seladas, frescas e secas por 6 a 12 meses e mantém um bom desempenho de processamento. Devido à mudança na absorção de umidade da fase de amido, o período de armazenamento do filme misturado com amido é curto, cerca de 3 a 6 meses. O armazenamento a longo prazo reduz a resistência da vedação e aumenta a rejeição de sacos e o desperdício de material.
A gama de materiais de uma máquina para fabricar sacolas PBAT afeta sua aplicação na produção de embalagens compostas. Uma mistura de filme PBAT puro e PLA, amido ou cargas minerais requer diferentes temperaturas de vedação, tensão do filme, corte e configurações de controle de umidade. As configurações baseadas em receitas facilitam a troca de materiais. As máquinas servoacionadas podem ser substituídas em cerca de 10 a 15 minutos, dependendo do tipo de saco e do design da máquina.
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