Aplicações
A linha de extrusão de filme plástico é uma solução industrial para a produção contínua de filme plástico através de um processo de extrusão e sopro. Ao contrário da extrusão tradicional, aqui o polímero é fundido por uma ou mais extrusoras em paralelo e é empurrado através de uma matriz circular e soprado a alta pressão para formar um tubo fino e flexível que, insuflado como uma bolha, e estendido em filme plástico. Este processo é utilizado para a produção de filme plástico para embalagens como sacos de vários tamanhos ou filme plástico protetoras.
Necessidades:
Controle do processo de extrusão
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Termorregulação
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Medição da temperatura e pressão de fusão
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Tensão da tração
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Abertura longitudinal e transversal do Transportador
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Monitoramento do circuito hidráulico
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Valorização dos dados de produção
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Descarga dos bobinadores
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Necessidade:
Controle do processo de extrusão
O processo de extrusão de filme plástico requer um equilíbrio contínuo entre variáveis interdependentes: velocidade de rotação do parafuso, temperatura em várias zonas, pressão do polímero fundido e sincronização com atuadores auxiliares. O sistema de controle deve ser capaz de gerir receitas complexas, suportar variações rápidas nos materiais, oferecer diagnóstico integrado e fornecer uma resposta rápida em caso de desvios.
Solução:
A G-Mation é a plataforma para o controle completo, síncrono e integrado do processo de extrusão de filme plástico. O núcleo do sistema é representado pela CPU G-Mation P6, acompanhada dos módulos remotos G3 com comunicação via bus EtherCAT. O controle térmico é assegurado por reguladores PID integrados, assim como a gestão dos acionamentos, que não requer o uso de gateways externos. A interface do utilizador é gerida através de um servidor Web integrado e visualizada através de painéis de navegação G-Mation W55, que permitem a projeção de painéis de controle personalizáveis.
Principais características da Plataforma:
- Modelos de aplicações pré-configurados e personalizáveis
- Tecnologia Docker para instalar aplicações como painéis de controle IoT, manutenção preditiva ou integração com sistemas MES e ERP
- Arquitetura aberta e preparada para edge computing
Necessidade:
Termorregulação
Um comportamento de escoamento estável e a consequente constância dimensional do extrudado obtêm-se graças a uma correta termorregulação. É fundamental garantir a estabilidade térmica nestas zonas, para que o sistema possa responder rapidamente às variações de carga térmica ou de processo, evitando potenciais defeitos (instabilidades superficiais, variações de espessura ou alterações na qualidade ótica do produto).
A tecnologia Gefran para o controle térmico das extrusoras baseia-se em relés de estado sólido, reguladores PID e termopares:
- Cada resistência é gerida em malha fechada através de um controle PID, integrado no PLC ou confiado a controladores dedicados, como o 1250, que permite manter a temperatura de fusão a ±0,5 °C do valor nominal, garantindo uma viscosidade constante e a ausência de defeitos superficiais ou dimensionais
- O relé de estado sólidoGRP-H, compacto e com dissipador integrado, assegura um controle preciso da corrente até 120 A. A comunicação IO-Link permite reduzir as placas de I/O, graças à gestão integrada de comandos, alarmes e corrente absorvida
A solução é escalável e compatível com PID integrados nos PLC ou em módulos remotos. As funções de armazenamento de receitas e histórico de tendências suportam alterações rápidas na produção e melhoria contínua da qualidade.
Necessidade:
Medição da temperatura e pressão de fusão
A temperatura e a pressão efetiva do polímero fundido são parâmetros críticos no processo de extrusão, pois influenciam diretamente a viscosidade do material e suas propriedades finais, tanto mecânicas quanto ópticas. Medir a temperatura em contato direto com o fundido, em vez de na superfície do cilindro, permite obter uma representação mais precisa das condições reais do processo e, em combinação com a medição contínua da pressão, oferece uma vantagem significativa no controle de escoamento dos fluidos.
A Gefran oferece uma solução integrada para o controle da pressão e da temperatura do polímero fundido, combinando a precisão dos sensores de pressão da série Impact com a confiabilidade dos termopares Melt TCM. Os sensores TCM, com revestimento em aço inoxidável ou Hastelloy para polímeros corrosivos, permitem a medição direta da temperatura do fluido e estão disponíveis com termopares:
- Tipo K (NiCr-NiAl) – até 850 °C, resposta rápida.
- Tipo J (Fe-CuNi) – até 400 °C, para ambientes menos agressivos.
Integrados em configuração compacta com a série Impact, garantem medições consistentes e instalação simplificada. Os sensores Impact, sem fluido de transmissão, garantem estabilidade térmica <1% FS até 350 °C e estão disponíveis na versão IEPLc certificada PLc para sistemas de segurança.
Necessidade:
Tensão da tração
Um passo crucial no processo de extrusão de filme plástico é representado pelo fechamento da própria bolha, efetuado através de dois rolos em contato posicionados no topo da linha. Estes rolos exercem a tração necessária para sustentar e estirar o filme plástico. A tensão deve ser monitorada com elevada precisão e mantida dentro dos limites para assegurar um tensionamento homogêneo do filme plástico, evitando fenômenos de enfraquecimento ou rompimento.
Solução:
Duas células de carga Gefran TR, instaladas lateralmente aos rolos de tração, medem com elevada precisão a força exercida durante a tração da bolha. A sua integração mecânica e eletrónica é projetada para garantir fiabilidade e facilidade de instalação:
- Função dupla: Detecção precisa da força de tensão e suporte mecânico aos componentes rotativos.
- Sinal e comunicação: Os sinais analógicos de força adquiridos são processados em tempo real por amplificadores específicos, que fornecem uma saída estável, linearizada e filtrada, ideal para integração no sistema de controle da linha.
- Controle dinâmico: Esta configuração permite ao sistema de gestão regular de forma rápida e precisa a tensão da tração através dos acionamentos de motor, assegurando a estabilidade da bolha e evitando defeitos superficiais e estruturais do filme plástico.
Necessidade:
Abertura longitudinal e transversal do Transportador
O ajuste do transportador para o colapso da bolha ocorre geralmente de forma descontínua, sobretudo durante as operações de troca de formato. Além disso, em instalações de grandes dimensões, as guias podem ter aberturas que se estendem por vários metros. E, por isso, necessário um sistema de detecção de posição capaz de monitorar com precisão o percurso da guia durante as fases operacionais, assegurando um posicionamento correto.
Para monitorar a abertura transversal e longitudinal do transportador podem ser utilizadas várias soluções em função da dimensão do transportador:
- O sensor de fio GSH-S, baseado na tecnologia de efeito Hall, é particularmente adequado para grandes aplicações, como as filme plástico agrícolas, uma vez que pode cobrir cursos até 18 metros lineares, mantendo um design compacto e baixo volume mecânico. O sensor oferece saída analógica tanto em tensão como em corrente.
- O sensor de posição WRA com tecnologia HYPERWAVE e saída digital ou analógica permite fornecer um feedback preciso e repetitivo sobre a posição das guias laterais do transportador ou sobre a abertura do mesmo em aplicações de dimensões reduzidas.
Necessidade:
Monitoramento do circuito hidráulico
No processo de extrusão de filme plástico, o circuito hidráulico está envolvido no movimento controlado de componentes fundamentais como a posição dos rolos ou do transportador. O monitoramento da pressão não serve apenas para detectar anomalias, mas é um indicador direto de coerência entre comando e resposta. Este feedback é, portanto, central não apenas para o controle de processo, mas também para a segurança do operador e a proteção da máquina.
Solução:
Os sensores KS oferecem uma solução confiável para a monitoramento da pressão nos circuitos hidráulicos, combinando dimensões reduziadas, precisão e lógicas Safety. Além disso, os sensores de pressão Gefran permitem associar limites de pressão a comandos da máquina, ativando controles cruzados para evitar movimentos imprevistos ou em falta, melhorando a segurança e a confiabilidade operacional do sistema.
Características principais:
- Gama de medição: de 1 a 1000 bar
- Saídas: analógicas 4…20 mA ou 0…10 V
- Tecnologia Thick film com membrana em aço inox
- Certificação SIL2, adequados para circuitos de segurança
- Versão KS-I com IO-Link para diagnóstico avançado
- Elevada resistência mecânica e grau de proteção IP67
O Princípio de Funcionamento
O processo de extrusão de filme plástico envolve várias fases: fusão e plastificação do polímero, extrusão através da matriz, sopro de ar para expandir o filme plástico, resfriamento interno e externo e envolvimento do filme plástico final.
O material plástico em grânulos é introduzido no dosador e transferido para a extrusora, onde o parafuso rotativo transporta, aquece e plastifica a matéria-prima até obter um material fundido homogéneo. O fluxo neste tipo de aplicação é controlado diretamente pela quantidade de material introduzido no dosador. A fusão é então empurrada através de uma matriz circular, da qual sai umo filme plástico tubular de material quente. O ar comprimido inserido no interior do tubo insufla e estira o filme plástico, aumentando o diâmetro e reduzindo a espessura. O filme plástico assim formado é refrigerado por fluxo de ar externo e interno, para estabilizar a forma e as propriedades mecânicas.
Após o resfriamento inicial, a bolha é colapsada por um sistema de guias e rolos que a transformam de estrutura tubular em filme plástico plana. Apenas para a produção de sacos, a bolha é também dobrada para dentro nas laterais, de modo a otimizar o volume na bobina. A parte superior da linha, composta de transportador e tração, está montada numa estrutura que roda continuamente em torno do eixo da bolha. Esta rotação permite uniformizar a aplicação do filme plástico nos rolos, minimizando as variações de espessura e garantindo uma distribuição regular do material em toda a largura útil.
O filme plástico plano atravessa um primeiro grupo de tração, constituído de calandras opostas que a puxam para cima exercendo uma tensão controlada. Este passo determina uma primeira orientação longitudinal do material, fundamental para assegurar uniformidade mecânica e geométrica. Seguidamente, o filme plástico desce através de uma série de rolos que regulam a planicidade, a espessura e a tensão, estabilizando o produto antes da bobinagem.
Conforme o tipo de saída desejada, o filme plástico pode ser bobinado em formato fechado para a produção de sacos, ou cortado lateralmente e bobinado em duas bobinas separadas para a obtenção de filmes planos destinados a outros processamentos. Neste último caso, as porções laterais removidas, conhecidas como aparas de corte, são aspiradas por um sistema integrado e reinseridas diretamente no processo de extrusão ou em um circuito de recuperação. Isso permite minimizar desperdícios, melhorar a eficiência produtiva e aumentar a sustentabilidade global da linha
Requisitos e Tecnologia
O processo de extrusão de filme plástico requer um controle mais preciso e coordenado de múltiplos parâmetros em comparação com a extrusão tradicional, dado que a criticidade do processo não reside apenas na receita de extrusão, mas sim no sincronismo dos vários motores para obter as dimensões e espessuras desejadas. Entre os principais requisitos:
- Controle da temperatura de fusão: fundamental na cabeça de extrusão e nos anéis de resfriamento, onde são necessários sensores rápidos e estáveis.
- Monitoramento da pressão do polímero fundido: essencial para evitar sobrecargas, rompimento ou flutuações de fluxo.
- Monitoramento do circuito hidráulico: a pressão é um parâmetro de segurança. Variações não coerentes com os comandos mecânicos indicam potenciais anomalias ou riscos para o operador.
- Tensão da tração: requer deteção precisa da força de tração exercida durante o fechamento e bobinagem da bolha após o resfriamento.
Outros requisitos incluem:
- Posicionamento preciso da guia da bolha, para manter a trajetória correta do filme plástico.
- A posição dos descarregadores do bobinador.
- Bobinagem de dados para diagnóstico e manutenção preditiva, fundamental para aumentar a disponibilidade e a continuidade produtiva.
A Gefran oferece uma gama completa de plataformas de controle, sensores de pressão , temperatura de fusão e soluções modulares, facilmente integráveis em qualquer instalação, para garantir eficiência, segurança e qualidade constante nas linhas de extrusão paro filme plástico bolha.
