Sábado, fevereiro 26 2011 17: 53

Indústria de Plásticos

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Adaptado da 3ª edição, Encyclopaedia of Occupational Health and Safety

A indústria de plásticos é dividida em dois grandes setores, cuja inter-relação pode ser vista na figura 1. O primeiro setor compreende os fornecedores de matérias-primas que fabricam polímeros e compostos de moldagem a partir de intermediários que eles próprios podem ter produzido. Em termos de capital investido, este é geralmente o maior dos dois setores. O segundo setor é composto por processadores que convertem as matérias-primas em itens vendáveis ​​usando vários processos, como extrusão e moldagem por injeção. Outros setores incluem fabricantes de máquinas que fornecem equipamentos para processadores e fornecedores de aditivos especiais para uso na indústria.

Figura 1. Sequência de produção no processamento de plásticos

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Fabricação de polímeros

Os materiais plásticos dividem-se amplamente em duas categorias distintas: materiais termoplásticos, que podem ser amolecidos repetidamente pela aplicação de calor e materiais termoendurecíveis, que sofrem uma alteração química quando aquecidos e moldados e, posteriormente, não podem ser remodelados pela aplicação de calor. Várias centenas de polímeros individuais podem ser feitos com propriedades muito diferentes, mas apenas 20 tipos constituem cerca de 90% da produção mundial total. Os termoplásticos são o maior grupo e sua produção está aumentando a uma taxa maior do que os termoendurecíveis. Em termos de quantidade de produção, os termoplásticos mais importantes são polietileno de alta e baixa densidade e polipropileno (as poliolefinas), cloreto de polivinila (PVC) e poliestireno.

Resinas termoendurecíveis importantes são o fenol-formaldeído e a uréia-formaldeído, tanto na forma de resinas quanto de pós para moldagem. Resinas epóxi, poliésteres insaturados e poliuretanos também são significativos. Um volume menor de “plásticos de engenharia”, por exemplo, poliacetais, poliamidas e policarbonatos, tem alto valor de uso em aplicações críticas.

A considerável expansão da indústria de plásticos no mundo pós-Segunda Guerra Mundial foi grandemente facilitada pela ampliação da gama de matérias-primas básicas que a alimentam; a disponibilidade e o preço das matérias-primas são cruciais para qualquer indústria em rápido desenvolvimento. As matérias-primas tradicionais não poderiam fornecer intermediários químicos em quantidades suficientes a um custo aceitável para facilitar a produção econômica e comercial de materiais plásticos de grande tonelagem e foi o desenvolvimento da indústria petroquímica que possibilitou o crescimento. O petróleo como matéria-prima está disponível em abundância, é facilmente transportado e manuseado e, até a crise do petróleo da década de 1970, era relativamente barato. Assim, em todo o mundo, a indústria de plásticos está atrelada principalmente ao uso de intermediários obtidos do craqueamento de petróleo e do gás natural. Matérias-primas não convencionais, como biomassa e carvão, ainda não tiveram um grande impacto no fornecimento da indústria de plásticos.

O fluxograma na figura 2 ilustra a versatilidade das matérias-primas de petróleo bruto e gás natural como pontos de partida para os importantes materiais termoendurecíveis e termoplásticos. Após os primeiros processos de destilação do petróleo bruto, a matéria-prima da nafta é craqueada ou reformada para fornecer intermediários úteis. Assim, o etileno produzido pelo processo de craqueamento é de uso imediato para a fabricação de polietileno ou para utilização em outro processo que forneça um monômero, o cloreto de vinila – a base do PVC. O propileno, que também surge durante o processo de craqueamento, é usado tanto pela rota do cumeno quanto pela rota do álcool isopropílico para a fabricação da acetona necessária para o polimetilmetacrilato; também é usado na fabricação de óxido de propileno para poliéster e resinas de poliéter e novamente pode ser polimerizado diretamente em polipropileno. Os butenos encontram uso na fabricação de plastificantes e o 1,3-butadieno é utilizado diretamente na fabricação de borracha sintética. Hidrocarbonetos aromáticos como benzeno, tolueno e xileno são agora amplamente produzidos a partir de derivados de operações de destilação de petróleo, em vez de serem obtidos de processos de coqueificação de carvão; como mostra o fluxograma, são intermediários na fabricação de importantes materiais plásticos e produtos auxiliares, como plastificantes. Os hidrocarbonetos aromáticos também são um ponto de partida para muitos polímeros necessários na indústria de fibras sintéticas, alguns dos quais são discutidos em outras partes deste livro. Enciclopédia.

Figura 2. Produção de matérias-primas em plásticos

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Muitos processos amplamente diferentes contribuem para a produção final de um artigo acabado feito total ou parcialmente de plástico. Alguns processos são puramente químicos, alguns envolvem procedimentos de mistura puramente mecânicos, enquanto outros - particularmente aqueles na extremidade inferior do diagrama - envolvem o uso extensivo de maquinário especializado. Algumas dessas máquinas se assemelham às usadas nas indústrias de borracha, vidro, papel e têxteis; o restante é específico para a indústria de plásticos.

Processamento de plásticos

A indústria de processamento de plásticos converte material polimérico a granel em artigos acabados.

Matéria prima

A seção de processamento da indústria de plásticos recebe suas matérias-primas para produção nas seguintes formas:

  • material polimérico totalmente composto, na forma de pellets, grânulos ou pó, que é alimentado diretamente no maquinário para processamento
  • polímero não composto, na forma de grânulos ou pó, que deve ser misturado com aditivos antes de ser adequado para alimentação em máquinas
  • materiais poliméricos de folha, haste, tubo e folha que são processados ​​posteriormente pela indústria
  • materiais diversos que podem ser matéria totalmente polimerizada na forma de suspensões ou emulsões (geralmente conhecidas como látices) ou líquidos ou sólidos que podem polimerizar, ou substâncias em um estado intermediário entre as matérias-primas reativas e o polímero final. Algumas delas são líquidas e algumas verdadeiras soluções de matéria parcialmente polimerizada em água de acidez controlada (pH) ou em solventes orgânicos.

 

compondo

A fabricação de compostos a partir de polímero envolve a mistura do polímero com aditivos. Embora uma grande variedade de maquinaria seja empregada para este fim, onde se trata de pós, moinhos de bolas ou misturadores de hélice de alta velocidade são mais comuns, e onde massas plásticas estão sendo misturadas, amassadeiras como os rolos abertos ou misturadores do tipo Banbury , ou os próprios extrusores são normalmente empregados.

Os aditivos exigidos pela indústria são muitos em número e variam amplamente no tipo químico. Das cerca de 20 aulas, as mais importantes são:

  • plastificantes - geralmente ésteres de baixa volatilidade
  • antioxidantes - produtos químicos orgânicos para proteger contra a decomposição térmica durante o processamento
  • estabilizadores - produtos químicos inorgânicos e orgânicos para proteger contra a decomposição térmica e contra a degradação da energia radiante
  • lubrificantes
  • enchimentos - matéria barata para conferir propriedades especiais ou para baratear composições
  • corantes - matéria inorgânica ou orgânica para colorir compostos
  • agentes de expansão - gases ou produtos químicos que emitem gases para produzir espumas plásticas.

 

Processos de conversão

Todos os processos de conversão recorrem ao fenômeno “plástico” dos materiais poliméricos e se dividem em dois tipos. Em primeiro lugar, aqueles em que o polímero é levado pelo calor a um estado plástico no qual recebe uma constrição mecânica que leva a uma forma que retém na consolidação e no resfriamento. Em segundo lugar, aqueles em que um material polimerizável - que pode ser parcialmente polimerizado - é totalmente polimerizado pela ação do calor, ou de um catalisador ou de ambos atuando juntos sob uma restrição mecânica que leva a uma forma que retém quando totalmente polimerizado e frio . A tecnologia dos plásticos foi desenvolvida para explorar essas propriedades para produzir bens com o mínimo de esforço humano e a maior consistência nas propriedades físicas. Os seguintes processos são comumente usados.

Moldagem por compressão

Consiste no aquecimento de um material plástico, que pode estar na forma de grânulos ou pó, em um molde que é mantido em uma prensa. Quando o material se torna “plástico”, a pressão o força a se adequar à forma do molde. Se o plástico for do tipo que endurece com o aquecimento, o artigo formado é removido após um curto período de aquecimento, abrindo a prensa. Se o plástico não endurecer com o aquecimento, o resfriamento deve ser efetuado antes que a prensa possa ser aberta. Artigos feitos por moldagem por compressão incluem tampas de garrafa, tampas de frascos, plugues e tomadas elétricas, assentos sanitários, bandejas e artigos de fantasia. A moldagem por compressão também é empregada para fazer chapas para conformação subsequente no processo de conformação a vácuo ou para a construção de tanques e grandes recipientes por soldagem ou revestimento de tanques de metal existentes.

Moldagem por transferência

Esta é uma modificação da moldagem por compressão. O material termoendurecível é aquecido em uma cavidade e então forçado por um êmbolo para dentro do molde, que é fisicamente separado e aquecido independentemente da cavidade de aquecimento. É preferível à moldagem por compressão normal quando o artigo final tem que conter inserções metálicas delicadas, como em pequenos painéis elétricos, ou quando, como em objetos muito espessos, a conclusão da reação química não pode ser obtida pela moldagem por compressão normal.

Moldagem por injeção

Nesse processo, grânulos ou pós de plástico são aquecidos em um cilindro (conhecido como barril), que é separado do molde. O material é aquecido até se tornar fluido, enquanto é transportado através do barril por um parafuso helicoidal e depois forçado para dentro do molde onde esfria e endurece. O molde é então aberto mecanicamente e os artigos formados são removidos (ver figura 3). Este processo é um dos mais importantes na indústria de plásticos. Foi amplamente desenvolvido e tornou-se capaz de fabricar artigos de considerável complexidade a um custo muito baixo.

Figura 3. Um operador removendo uma tigela de polipropileno de uma máquina de moldagem por injeção.

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Embora a moldagem por transferência e injeção sejam idênticas em princípio, o maquinário empregado é muito diferente. A moldagem por transferência é normalmente restrita a materiais termoendurecíveis e a moldagem por injeção a termoplásticos.

Extrusão

Este é o processo no qual uma máquina amolece um plástico e o força através de uma matriz que lhe dá a forma que retém no resfriamento. Os produtos de extrusão são tubos ou hastes que podem ter seções transversais de quase qualquer configuração (ver figura 4). Os tubos para fins industriais ou domésticos são produzidos desta forma, mas outros artigos podem ser feitos por processos subsidiários. Por exemplo, sachês podem ser feitos cortando tubos e selando ambas as extremidades, e sacos de tubos flexíveis de paredes finas cortando e selando uma das extremidades.

O processo de extrusão tem dois tipos principais. Em um, uma folha plana é produzida. Esta folha pode ser convertida em bens úteis por outros processos, como a formação de vácuo.

Figura 4. Extrusão de plástico: A fita é cortada para fazer pellets para máquinas de moldagem por injeção.

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Ray Woodcock

A segunda é um processo no qual o tubo extrudado é formado e quando ainda quente é bastante expandido por uma pressão de ar mantida dentro do tubo. Isso resulta em um tubo que pode ter vários metros de diâmetro com uma parede muito fina. Ao cortar, este tubo produz um filme que é amplamente utilizado na indústria de embalagens para embrulhar. Alternativamente, o tubo pode ser dobrado para formar uma folha de duas camadas que pode ser usada para fazer sacolas simples cortando e selando. A Figura 5 fornece um exemplo de ventilação local apropriada em um processo de extrusão.

Figura 5. Extrusão de plástico com exaustor local e banho-maria no cabeçote da extrusora

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Ray Woodcock

Calandragem

Neste processo, um plástico é alimentado a dois ou mais rolos aquecidos e forçado a formar uma folha passando por um nip entre dois desses rolos e resfriado a partir de então. Folhas mais grossas que filmes são feitas dessa maneira. A folha assim produzida é empregada em aplicações industriais e domésticas e como matéria-prima na fabricação de roupas e produtos infláveis, como brinquedos (ver figura 6).

Figura 6. Coberturas tipo canopy para capturar emissões quentes de moinhos de aquecimento em um processo de calandragem

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Ray Woodcock

Moldagem por sopro

Este processo pode ser considerado como uma combinação do processo de extrusão e termoformação. Um tubo é extrudado para baixo em um molde aberto; ao atingir o fundo, o molde é fechado em torno dele e o tubo expandido pela pressão do ar. Assim o plástico é forçado para as laterais do molde e a parte superior e inferior vedadas. Ao arrefecer, o artigo é retirado do molde. Este processo produz artigos ocos, dos quais as garrafas são as mais importantes.

A resistência à compressão e ao impacto de certos produtos plásticos feitos por moldagem por sopro pode ser consideravelmente melhorada usando técnicas de moldagem por estiramento e sopro. Isso é obtido produzindo uma pré-forma que é subsequentemente expandida pela pressão do ar e esticada biaxialmente. Isso levou a uma melhora tão grande na resistência à pressão de ruptura das garrafas de PVC que elas são usadas para bebidas carbonatadas.

Rotomoldagem

Este processo é usado para a produção de artigos moldados pelo aquecimento e resfriamento de uma forma oca que é girada para permitir que a gravidade distribua pó ou líquido finamente dividido sobre a superfície interna dessa forma. Os artigos produzidos por este método incluem bolas de futebol, bonecas e outros artigos semelhantes.

Elenco de filme

Além do processo de extrusão, os filmes podem ser formados pela extrusão de um polímero quente em um tambor de metal altamente polido, ou uma solução de polímero pode ser pulverizada em uma correia móvel.

Uma aplicação importante de certos plásticos é o revestimento de papel. Nela, um filme de plástico fundido é extrudado sobre o papel sob condições nas quais o plástico adere ao papel. A placa pode ser revestida da mesma maneira. O papel e o cartão assim revestidos são amplamente utilizados em embalagens, e o cartão desse tipo é usado na fabricação de caixas.

Termoformação

Sob este título estão agrupados vários processos nos quais uma folha de material plástico, na maioria das vezes termoplástico, é aquecida, geralmente em um forno, e depois de fixada no perímetro é forçada a uma forma predefinida por pressão que pode ser de aríetes operados mecanicamente ou por ar comprimido ou vapor. Para artigos muito grandes, a folha quente “emborrachada” é manuseada com pinças sobre os moldes. Os produtos assim fabricados incluem luminárias externas, sinais publicitários e direcionais de trânsito, banheiras e outros artigos de toalete e lentes de contato.

Formando vácuo

Existem muitos processos que se enquadram neste título geral, todos os quais são aspectos da conformação térmica, mas todos eles têm em comum que uma folha de plástico é aquecida em uma máquina acima de uma cavidade, em torno da qual é fixada, e quando flexível, é forçado por sucção para dentro da cavidade, onde assume uma forma específica e esfria. Numa operação subsequente, o artigo é cortado da folha. Esses processos produzem recipientes de paredes finas muito baratos de todos os tipos, bem como produtos de exibição e publicidade, bandejas e artigos semelhantes e materiais de absorção de choque para produtos de embalagem, como bolos sofisticados, frutas macias e carne cortada.

laminação

Em todos os vários processos de laminação, dois ou mais materiais na forma de folhas são comprimidos para dar uma folha consolidada ou painel de propriedades especiais. Em um extremo encontram-se laminados decorativos feitos de resinas fenólicas e amínicas, no outro filmes complexos utilizados em embalagens tendo, por exemplo, celulose, polietileno e folhas metálicas em sua constituição.

processos de tecnologia de resina

Isso inclui a fabricação de compensados, a fabricação de móveis e a construção de artigos grandes e elaborados, como carrocerias e cascos de barcos, a partir de fibra de vidro impregnada com resinas de poliéster ou epóxi. Em todos esses processos, uma resina líquida é consolidada sob a ação do calor ou de um catalisador e, assim, une partículas ou fibras discretas ou películas ou folhas mecanicamente fracas, resultando em um painel robusto de construção rígida. Essas resinas podem ser aplicadas por técnicas de laminação manual, como escovação e imersão ou por pulverização.

Pequenos objetos, como lembranças e joias de plástico, também podem ser feitos por fundição, onde a resina líquida e o catalisador são misturados e despejados em um molde.

processos de acabamento

Incluídos neste título estão vários processos comuns a muitas indústrias, por exemplo, o uso de tintas e adesivos. Há, no entanto, uma série de técnicas específicas utilizadas para a soldagem de plásticos. Isso inclui o uso de solventes como hidrocarbonetos clorados, metiletilcetona (MEK) e tolueno, que são usados ​​para unir folhas plásticas rígidas para fabricação geral, estandes de exibição de publicidade e trabalhos semelhantes. A radiação de radiofrequência (RF) utiliza uma combinação de pressão mecânica e radiação eletromagnética com frequências geralmente na faixa de 10 a 100 mHz. Este método é comumente usado para soldar materiais plásticos flexíveis na fabricação de carteiras, pastas e carrinhos infantis (consulte o quadro anexo). Energias ultrassônicas também são usadas em combinação com pressão mecânica para uma faixa de trabalho similar.

 


Aquecedores e seladores dielétricos de RF

Aquecedores e seladores de radiofrequência (RF) são usados ​​em muitas indústrias para aquecer, derreter ou curar materiais dielétricos, como plásticos, borracha e cola, que são isolantes elétricos e térmicos e difíceis de aquecer usando métodos normais. Aquecedores de RF são comumente usados ​​para vedação de cloreto de polivinila (por exemplo, fabricação de produtos plásticos como capas de chuva, capas de assento e materiais de embalagem); cura de colas usadas em marcenaria; estampagem e secagem de têxteis, papel, couro e plásticos; e cura de muitos materiais contendo resinas plásticas.

Os aquecedores de RF usam radiação de RF na faixa de frequência de 10 a 100MHz com potência de saída de menos de 1kW a cerca de 100kW para produzir calor. O material a ser aquecido é colocado entre dois eletrodos sob pressão, e a potência de RF é aplicada por períodos que variam de alguns segundos a cerca de um minuto, dependendo do uso. Os aquecedores de RF podem produzir campos magnéticos e elétricos de RF de alta dispersão no ambiente circundante, especialmente se os eletrodos não forem blindados.

A absorção de energia de RF pelo corpo humano pode causar aquecimento localizado e em todo o corpo, o que pode ter efeitos adversos à saúde. A temperatura corporal pode subir 1 °C ou mais, o que pode causar efeitos cardiovasculares, como aumento da frequência cardíaca e do débito cardíaco. Os efeitos localizados incluem catarata ocular, diminuição da contagem de esperma no sistema reprodutor masculino e efeitos teratogênicos no feto em desenvolvimento.

Os riscos indiretos incluem queimaduras de RF por contato direto com partes metálicas do aquecedor que são dolorosas, profundas e demoram a cicatrizar; dormência nas mãos; e efeitos neurológicos, incluindo síndrome do túnel do carpo e efeitos no sistema nervoso periférico.

Controles

Os dois tipos básicos de controles que podem ser usados ​​para reduzir os perigos dos aquecedores de RF são práticas de trabalho e blindagem. A proteção, é claro, é preferível, mas os procedimentos de manutenção adequados e outras práticas de trabalho também podem reduzir a exposição. A limitação do tempo de exposição do operador, um controle administrativo, também tem sido utilizada.

Os procedimentos adequados de manutenção ou reparo são importantes porque a falha na reinstalação adequada de blindagens, intertravamentos, painéis de gabinete e fixadores pode resultar em vazamento excessivo de RF. Além disso, a energia elétrica do aquecedor deve ser desconectada e bloqueada ou sinalizada para proteger o pessoal de manutenção.

Os níveis de exposição do operador podem ser reduzidos mantendo as mãos e a parte superior do corpo do operador o mais longe possível do aquecedor de RF. Os painéis de controle do operador para alguns aquecedores automatizados são posicionados a uma distância dos eletrodos do aquecedor usando bandejas de transporte, mesas giratórias ou correias transportadoras para alimentar o aquecedor.

A exposição do pessoal operacional e não operacional pode ser reduzida medindo os níveis de RF. Como os níveis de RF diminuem com o aumento da distância do aquecedor, uma “área de risco de RF” pode ser identificada ao redor de cada aquecedor. Os trabalhadores podem ser alertados para não ocuparem essas áreas de risco quando o aquecedor de RF estiver sendo operado. Sempre que possível, barreiras físicas não condutoras devem ser usadas para manter as pessoas a uma distância segura.

Idealmente, os aquecedores de RF devem ter uma caixa blindada ao redor do aplicador de RF para conter a radiação de RF. A blindagem e todas as juntas devem ter alta condutividade para as correntes elétricas internas que fluirão nas paredes. Deve haver o mínimo possível de aberturas na blindagem, e elas devem ser tão pequenas quanto possível para a operação. As aberturas devem ser direcionadas para longe do operador. As correntes na blindagem podem ser minimizadas tendo condutores separados dentro do gabinete para conduzir altas correntes. O aquecedor deve ser devidamente aterrado, com o fio terra no mesmo tubo que a linha de energia. O aquecedor deve ter intertravamentos adequados para evitar a exposição a altas tensões e altas emissões de RF.

É muito mais fácil incorporar essa blindagem em novos projetos de aquecedores de RF pelo fabricante. A adaptação é mais difícil. Caixas fechadas podem ser eficazes. O aterramento adequado também pode ser eficaz na redução das emissões de RF. As medições de RF devem ser feitas com cuidado posteriormente para garantir que as emissões de RF tenham sido realmente reduzidas. A prática de fechar o aquecedor em uma sala com tela de metal pode, na verdade, aumentar a exposição se o operador também estiver nessa sala, embora reduza as exposições fora da sala.

Fonte: ICNIRP no prelo.


 

Perigos e sua prevenção

Fabricação de polímeros

Os riscos especiais da indústria de polímeros estão intimamente relacionados aos da indústria petroquímica e dependem em grande parte das substâncias utilizadas. Os riscos à saúde de matérias-primas individuais são encontrados em outras partes deste Enciclopédia. O perigo de incêndio e explosão é um risco geral importante. Muitos processos de polímero/resina apresentam risco de incêndio e explosão devido à natureza das matérias-primas primárias utilizadas. Se não forem tomadas as devidas precauções, às vezes existe o risco durante a reação, geralmente dentro de edifícios parcialmente fechados, de gases ou líquidos inflamáveis ​​escapando a temperaturas acima de seus pontos de fulgor. Se as pressões envolvidas forem muito altas, deve-se providenciar ventilação adequada para a atmosfera. Pode ocorrer um acúmulo excessivo de pressão devido a reações exotérmicas inesperadamente rápidas e o manuseio de alguns aditivos e a preparação de alguns catalisadores podem aumentar o risco de explosão ou incêndio. A indústria abordou esses problemas e, particularmente na fabricação de resinas fenólicas, produziu notas de orientação detalhadas sobre engenharia de projeto de fábrica e procedimentos operacionais seguros.

Processamento de plásticos

A indústria de processamento de plásticos apresenta riscos de lesões por causa do maquinário usado, riscos de incêndio devido à combustibilidade dos plásticos e seus pós e riscos à saúde devido aos muitos produtos químicos usados ​​na indústria.

Lesões

A maior área de lesões está no setor de processamento de plásticos da indústria de plásticos. A maioria dos processos de conversão de plásticos depende quase inteiramente do uso de máquinas. Como resultado, os principais perigos são aqueles associados ao uso de tais máquinas, não apenas durante a operação normal, mas também durante a limpeza, configuração e manutenção das máquinas.

As máquinas de moldagem por compressão, transferência, injeção e sopro possuem placas de prensagem com uma força de travamento de muitas toneladas por centímetro quadrado. Proteções adequadas devem ser instaladas para evitar amputações ou lesões por esmagamento. Isso geralmente é obtido fechando as partes perigosas e intertravando quaisquer proteções móveis com os controles da máquina. Uma proteção de intertravamento não deve permitir movimento perigoso dentro da área protegida com a proteção aberta e deve colocar as partes perigosas em repouso ou reverter o movimento perigoso se a proteção for aberta durante a operação da máquina.

Onde houver um risco grave de ferimentos em máquinas, como nas placas de máquinas de moldagem, e acesso regular à área de perigo, é necessário um padrão mais alto de intertravamento. Isso pode ser obtido por um segundo arranjo de intertravamento independente na proteção para interromper a fonte de alimentação e evitar um movimento perigoso quando ela estiver aberta.

Para processos que envolvem chapas de plástico, um perigo comum encontrado no maquinário é a passagem de armadilhas entre os rolos ou entre os rolos e a chapa que está sendo processada. Isso ocorre em rolos tensores e dispositivos de transporte em plantas de extrusão e calandras. A proteção pode ser conseguida usando um dispositivo de disparo localizado adequadamente, que põe imediatamente os rolos em repouso ou reverte o movimento perigoso.

Muitas das máquinas de processamento de plásticos operam em altas temperaturas e queimaduras graves podem ocorrer se partes do corpo entrarem em contato com metal quente ou plásticos. Sempre que possível, essas partes devem ser protegidas quando a temperatura exceder 50 ºC. Além disso, os bloqueios que ocorrem em máquinas de moldagem por injeção e extrusoras podem se libertar violentamente. Um sistema de trabalho seguro deve ser seguido ao tentar liberar plugues de plástico congelados, o que deve incluir o uso de luvas adequadas e proteção facial.

A maioria das funções das máquinas modernas são agora controladas por controle eletrônico programado ou sistemas de computador que também podem controlar dispositivos mecânicos de decolagem ou estão ligados a robôs. Em máquinas novas, há menos necessidade de um operador se aproximar das áreas de perigo e, portanto, a segurança nas máquinas deve melhorar correspondentemente. Existe, no entanto, uma necessidade maior de montadores e engenheiros abordarem essas peças. É essencial, portanto, que um programa adequado de bloqueio/sinalização seja instituído antes que esse tipo de trabalho seja executado, principalmente quando a proteção total pelos dispositivos de segurança da máquina não pode ser alcançada. Além disso, sistemas adequados de backup ou emergência devem ser projetados e projetados para lidar com situações em que o controle programado falha por qualquer motivo, por exemplo, durante a perda de energia.

É importante que as máquinas sejam devidamente dispostas na oficina com bons espaços de trabalho claros para cada uma. Isso ajuda a manter altos padrões de limpeza e arrumação. As próprias máquinas também devem ser mantidas adequadamente e os dispositivos de segurança devem ser verificados regularmente.

Uma boa limpeza é essencial e atenção especial deve ser dada para manter os pisos limpos. Sem limpeza de rotina, os pisos ficarão gravemente contaminados com óleo de máquina ou grânulos de plástico derramados. Métodos de trabalho, incluindo meios seguros de acesso a áreas acima do nível do solo, também devem ser considerados e fornecidos.

Também deve ser permitido espaçamento adequado para o armazenamento de matérias-primas e produtos acabados; essas áreas devem ser claramente designadas.

Os plásticos são bons isolantes elétricos e, por causa disso, cargas estáticas podem se acumular no maquinário em que a folha ou filme viaja. Essas cargas podem ter um potencial alto o suficiente para causar um acidente grave ou atuar como fontes de ignição. Eliminadores de estática devem ser usados ​​para reduzir essas cargas e peças metálicas devidamente aterradas ou aterradas.

Cada vez mais, o material plástico residual está sendo reprocessado usando granuladores e misturado com novo estoque. Os granuladores devem ser totalmente fechados para evitar qualquer possibilidade de atingir os rotores pelas aberturas de descarga e alimentação. O projeto das aberturas de alimentação em máquinas grandes deve ser tal que impeça a entrada de todo o corpo. Os rotores operam em alta velocidade e as tampas não devem ser removidas até que tenham parado. Onde as proteções de intertravamento são instaladas, elas devem impedir o contato com as lâminas até que tenham parado completamente.

Perigos de incêndio e explosão

Os plásticos são materiais combustíveis, embora nem todos os polímeros suportem a combustão. Na forma de pó finamente dividido, muitos podem formar concentrações explosivas no ar. Onde houver risco, os pós devem ser controlados, preferencialmente em um sistema fechado, com painéis de alívio suficientes ventilando a baixa pressão (cerca de 0.05 bar) para um local seguro. A limpeza escrupulosa é essencial para evitar acúmulos nas salas de trabalho que podem se espalhar pelo ar e causar uma explosão secundária.

Os polímeros podem estar sujeitos a degradação térmica e pirólise a temperaturas não muito acima das temperaturas normais de processamento. Nessas circunstâncias, pressões suficientes podem se acumular no barril de uma extrusora, por exemplo, para ejetar plástico derretido e qualquer tampão sólido de plástico causando um bloqueio inicial.

Líquidos inflamáveis ​​são comumente usados ​​nesta indústria, por exemplo, como tintas, adesivos, agentes de limpeza e em soldagem com solvente. As resinas de fibra de vidro (poliéster) também liberam vapores de estireno inflamáveis. Os estoques desses líquidos devem ser reduzidos ao mínimo na sala de trabalho e armazenados em local seguro quando não estiverem em uso. As áreas de armazenamento devem incluir locais seguros ao ar livre ou uma loja resistente ao fogo.

Os peróxidos usados ​​na fabricação de resinas de plástico reforçado com fibra de vidro (GRP) devem ser armazenados separadamente de líquidos inflamáveis ​​e outros materiais combustíveis e não devem ser submetidos a temperaturas extremas, pois são explosivos quando aquecidos.

Riscos para a saúde

Há uma série de riscos potenciais à saúde associados ao processamento de plásticos. Os plásticos brutos raramente são usados ​​sozinhos e precauções apropriadas devem ser tomadas em relação aos aditivos usados ​​nas várias formulações. Os aditivos utilizados incluem sabões de chumbo em PVC e certos corantes orgânicos e de cádmio.

Existe um risco significativo de dermatite de líquidos e pós, geralmente de “produtos químicos reativos”, como resinas de fenol formaldeído (antes da reticulação), uretanos e resinas de poliéster insaturadas usadas na produção de produtos GRP. Deve-se usar roupas de proteção adequadas.

É possível que vapores sejam gerados a partir da degradação térmica de polímeros durante o processamento a quente. Controles de engenharia podem minimizar o problema. Cuidados especiais, no entanto, devem ser tomados para evitar a inalação de produtos de pirólise em condições adversas, por exemplo, purga do barril da extrusora. Condições de bom LEV podem ser necessárias. Ocorreram problemas, por exemplo, quando os operadores foram vencidos pelo gás ácido clorídrico e sofreram de “febre dos vapores de polímeros” após o superaquecimento do PVC e do politetrafluoretileno (PTFE), respectivamente. A caixa que acompanha detalha alguns produtos da decomposição química de plásticos.


 

Tabela 1. Produtos voláteis da decomposição de plásticos (componentes de referência)*

*Reproduzido de BIA 1997, com permissão.

Em muitos setores industriais, os plásticos estão sujeitos a tensões térmicas. As temperaturas variam de valores relativamente baixos no processamento de plásticos (por exemplo, 150 a 250 ºC) a casos extremos, por exemplo, onde chapas pintadas ou tubos revestidos de plástico são soldados). A questão que surge constantemente nesses casos é se concentrações tóxicas de produtos de pirólise voláteis ocorrem nas áreas de trabalho.

Para responder a esta pergunta, primeiro é preciso determinar as substâncias liberadas e depois medir as concentrações. Embora a segunda etapa seja, em princípio, viável, geralmente não é possível determinar os produtos de pirólise relevantes no campo. O Berufsgenossenschaftliches Institut für Arbeitssicherheit (BIA) tem, portanto, examinado este problema há anos e, no decorrer de muitos testes de laboratório, determinou produtos de decomposição voláteis para plásticos. Os resultados dos testes para os tipos individuais de plástico foram publicados (Lichtenstein e Quellmalz 1984, 1986a, 1986b, 1986c).

A seguir, um breve resumo dos resultados até o momento. Esta tabela é uma ajuda para todos aqueles que se deparam com a tarefa de medir concentrações de substâncias perigosas em áreas de trabalho relevantes. Os produtos de decomposição listados para os plásticos individuais podem servir como "componentes de referência". Deve ser lembrado, no entanto, que a pirólise pode dar origem a misturas altamente complexas de substâncias, cujas composições dependem de muitos fatores.

A tabela, portanto, não pretende ser completa no que diz respeito aos produtos de pirólise listados como componentes de referência (todos determinados em experimentos de laboratório). A ocorrência de outras substâncias com potencial risco à saúde não pode ser descartada. É praticamente impossível registrar completamente todas as substâncias que ocorrem.

Plástico

Abreviatura

Substâncias voláteis

Polioximetileno

POM

Formaldeído

Resinas epóxi à base de
Bisfenol A

 

Fenol

Borracha de cloropreno

CR

Cloropreno(2-clorobuta-1,3-dieno),
cloreto de hidrogênio

Poliestireno

PS

Estireno

Acrilonitrila-butadieno-estireno-
copolímero

ABS

Estireno, 1,3-butadieno, acrilonitrila

Copolímero de estireno-acrilonitrila

SAN

acrilonitrila, estireno

Policarbonatos

PC

Fenol

Cloreto de polivinila

PVC

Cloreto de hidrogénio, plastificantes
(frequentemente ésteres de ácido ftálico como
como dioctil ftalato, dibutil ftalato)

Poliamida 6

AP 6

e-caprolactama

Poliamida 66

AP 66

ciclopentanona,
hexametilenodiamina

polietileno

PEAD, PEBD

Hidrocarbonetos alifáticos insaturados,
aldeídos alifáticos

Politetrafluoretileno

PTFE

Insaturado perfluorado
hidrocarbonetos (por exemplo, tetrafluoretileno,
hexafluoropropeno, octafluorobuteno)

Metacrilato de polimetil

PMMA

Metacrilato de metilo

Poliuretano

PUR

Dependendo do tipo, variando amplamente
produtos de decomposição
(por exemplo, CFCs1 como agentes espumantes,
éter e glicol éter,
diisocianatos, cianeto de hidrogênio,
2 aminas aromáticas, cloradas
ésteres de ácido fosfórico como chama
agentes de proteção)

polipropileno

PP

Alifático insaturado e saturado
hidrocarbonetos

entereftalato de polibutila
(poliéster)

PBTP

1,3-butadieno, benzeno

Poliacrilonitrila

PAN

Acrilonitrila, cianeto de hidrogênio2

Acetato de celulose

CA

Ácido acético

Norberto Lichtenstein

1 O uso é descontinuado.
2 Não foi possível detectar com a técnica analítica utilizada (GC/MS), mas é conhecido na literatura.

 


 

Existe também o perigo de inalação de vapores tóxicos de certas resinas termofixas. A inalação de isocianatos usados ​​com resinas de poliuretano pode levar a pneumonia química e asma grave e, uma vez sensibilizadas, as pessoas devem ser transferidas para trabalhos alternativos. Existe um problema semelhante com as resinas de formaldeído. Em ambos os exemplos, é necessário um alto padrão de LEV. Na fabricação de artigos GRP, são liberadas quantidades significativas de vapor de estireno e este trabalho deve ser feito em condições de boa ventilação geral na sala de trabalho.

Existem também certos perigos que são comuns a uma série de indústrias. Isso inclui o uso de solventes para diluição ou para os fins mencionados anteriormente. Os hidrocarbonetos clorados são comumente usados ​​para limpeza e colagem e, sem exaustão adequada, as pessoas podem sofrer de narcose.

A eliminação de resíduos de plásticos por queima deve ser feita sob condições cuidadosamente controladas; por exemplo, PTFE e uretanos devem estar em uma área onde os vapores são ventilados para um local seguro.

Níveis de ruído muito altos são geralmente obtidos durante o uso de granuladores, o que pode levar à perda de audição dos operadores e pessoas que trabalham nas proximidades. Este perigo pode ser limitado separando este equipamento de outras áreas de trabalho. Preferencialmente os níveis de ruído devem ser reduzidos na fonte. Isso foi alcançado com sucesso revestindo o granulador com material anti-ruído e instalando defletores na abertura de alimentação. Também pode haver risco de audição criado pelo som audível produzido por máquinas de solda ultrassônica como acompanhamento normal das energias ultrassônicas. Invólucros adequados podem ser projetados para reduzir os níveis de ruído recebidos e podem ser intertravados para evitar um risco mecânico. Como padrão mínimo, as pessoas que trabalham em áreas com alto nível de ruído devem usar proteção auditiva adequada e deve haver um programa de conservação auditiva adequado, incluindo testes audiométricos e treinamento.

Queimaduras também são um perigo. Alguns aditivos e catalisadores para produção e processamento de plásticos podem ser altamente reativos em contato com o ar e a água e podem facilmente causar queimaduras químicas. Onde quer que termoplásticos fundidos estejam sendo manuseados ou transportados, existe o perigo de respingos de material quente e consequentes queimaduras. A gravidade dessas queimaduras pode ser aumentada pela tendência de termoplásticos quentes, como cera quente, aderirem à pele.

Os peróxidos orgânicos são irritantes e podem causar cegueira se espirrarem nos olhos. Deve-se usar proteção adequada para os olhos.

 

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