Aplicações
A produção de fibras sintéticas representa uma parcela significativa – cerca de 15% da produção mundial de polímeros – com aplicações que vão desde os têxteis aos fios técnicos.
Na extrusão por fusão, o polímero é fundido, dosado e transformado em filamentos contínuos. Nesta aplicação, o controle preciso da pressão e da temperatura é um fator crítico: variações mínimas influenciam a viscosidade do fuso, a estabilidade do processo e a qualidade final da fibra.
Necessidades:
Controle de temperatura
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Medição da temperatura de fusão
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Controle da vazão com bomba de engrenagem
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Controle de pressão na fieira
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Tensão do bobinador
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Necessidade:
Controle de temperatura
A estabilidade do comportamento reológico e a consequente constância dimensional do extrudado são asseguradas por um controle de temperatura preciso
É fundamental garantir a estabilidade térmica nessas áreas, para que o sistema possa responder rapidamente às variações de carga térmica ou de processo, evitando possíveis defeitos (instabilidade superficial, variações de espessura ou alterações na qualidade óptica do produto).
A tecnologia Gefran para o controle térmico de extrusoras baseia-se em relés de estado sólido (SSRs), controladores PID e termopares:
- Cada resistência é gerenciada em malha fechada por meio de controle PID, integrada no PLC ou confiada a controladores dedicados como o 1850, que permite manter a temperatura do melt dentro de ±0,5 °C do setpoint, garantindo viscosidade constante e ausência de defeitos superficiais ou dimensionais;
- O relé de estado sólido GRP-H, compacto e com dissipador integrado, garante um controle preciso da corrente até 120 A. A comunicação IO-Link permite reduzir as placas de E/S, graças ao gerenciamento integrado de comandos, alarmes e corrente consumida.
A solução é escalável e compatível com PID integrados em PLCs ou em módulos remotos. As funções de armazenamento de receitas e histórico de tendências suportam mudanças rápidas na produção e melhoria contínua da qualidade.
Necessidade:
Medição da temperatura de fusão
A temperatura real da massa fundida é um parâmetro crítico no processo de extrusão, pois afeta diretamente a viscosidade do polímero e suas características finais, tanto mecânicas quanto ópticas.
Medir a temperatura em contato direto com a massa fundida, em vez de limitá-la à superfície do cilindro, permite obter uma amostra fiel das condições reais do material, oferecendo uma vantagem significativa em termos de controle reológico.
Indústria de materiais plásticos
Em MgO - Indústria de materiais plásticos
Solução:
A Gefran oferece os sensores de fusão TCM e TRM projetados especificamente com revestimento protetor em aço inoxidável ou outros materiais compatíveis com o tipo de polímero (por exemplo, Hastelloy para polímeros corrosivos) para a medição direta do fusível, com duas tecnologias de termopar:
- Tipo K (NiCr-NiAl) são os mais comuns para extrusão: operam até 850°C, oferecem uma resposta rápida e são adequados para a maioria dos polímeros técnicos;
- Tipo J (Fe-CuNi) são indicadas para temperaturas ligeiramente mais baixas (até 400 °C) e para ambientes menos agressivos.
Os sensores TCM/TRM podem ser instalados independentemente ou integrados em combinação com os sensores de pressão de fusão, em configuração compacta, para reduzir o espaço e simplificar a extrusão.
Necessidade:
Controle da vazão com bomba de engrenagem
Na produção de fibras, é fundamental ter um fluxo constante do melt para a fieira, independentemente das variações de pressão na rosca.
A bomba de engrenagem atua como um elemento de estabilização entre o extrusor e o cabeçote. A bomba é regulada por meio de um controle de malha fechada, com base em leituras de pressão a montante e a jusante.
Solução:
A Gefran utiliza sensores de fusão com preenchimento de mercúrio série ME de alta precisão e conexão flangeada para regular a velocidade da bomba e manter estável a pressão e o fluxo da massa fundida. Os sensores de pressão de fusão são ideais para ambientes críticos, como instalações de extrusão de fibras sintéticas:
- Estabilidade térmica mesmo a temperaturas acima de 400 °C;
- Elevada precisão de medição para controles dinâmicos e regulações de alta precisão;
- Certificação Atex e protocolo HART disponíveis na configuração.
Necessidade:
Controle de pressão na fieira
Na seção de extrusão, as dimensões compactas das fieiras e a presença de microfilamentos tornam o processo particularmente sensível.
É necessário controlar com precisão a pressão de entrada e saída da bomba de engrenagem para garantir a uniformidade do filamento e evitar rupturas. A instalação requer sensores com tamanho reduzido e alto desempenho.
Solução:
Os sensores de fusão com preenchimento de mercúrio da série ME, com conexão ao processo M10 e membrana compacta, são projetados para instalação em cabeçotes de extrusão, onde o espaço é limitado e as temperaturas ultrapassam 300 °C. Além disso, a compatibilidade com o protocolo HART e a certificação Atex tornam o produto adaptável a diferentes layouts de instalação.
Principais características:
- Design compacto para instalações críticas;
- Elevada estabilidade metrológica;
- Opção com sensor de temperatura integrado.
Graças a essa integração, os sensores ME garantem o controle preciso exigido em aplicações de extrusão de alta qualidade.
Necessidade:
Tensão do bobinador
Na etapa final da extrusão, os filamentos solidificados são enrolados nos rolos por meio de sistemas de bobinamento que devem operar a uma velocidade controlada e sincronizada com o processo a montante. Uma tensão incorreta pode causar variações dimensionais do fio, instabilidade do bobinamento ou rupturas.
O monitoramento contínuo da tensão permite manter o equilíbrio correto entre a velocidade de tração e a resistência mecânica do filamento, garantindo a uniformidade do produto e a estabilidade do processo, mesmo em altas velocidades operacionais.
Solução:
Um ou mais células de carga TR instalados nos bobinadores permitem a medição direta e contínua da força de tração do filamento, fornecendo uma referência confiável para o controle da tensão.
Principais características:
- Função dupla: medição precisa da força de tensão e suporte mecânico das peças rotativas;
- Sinal e comunicação: os sinais analógicos de força são processados por amplificadores dedicados, com saída estável, linearizada e filtrada, pronta para integração no sistema de controle;
- Controle dinâmico: o sistema permite o ajuste rápido da tensão por meio dos acionamentos do motor, mantendo condições de bobinamento constantes.
Graças a essa configuração, as soluções da Gefran permitem um controle preciso e confiável da tensão no bobinamento, reduzindo defeitos de processo e garantindo a qualidade do filamento acabado.
O Princípio de Funcionamento:
No processo de extrusão por fusão, o polímero (normalmente PET, nylon ou polipropileno) é dosado e misturado, alimentando o extrusor no interior do qual ocorre a fusão e homogeneização do material plástico. Uma bomba de vazão garante um fluxo constante do fundido para o sistema de filtragem, eliminando impurezas que poderiam comprometer a integridade dos filamentos.
O material fundido é então encaminhado para os cabeçotes de extrusão, onde atravessa a matriz composta por milhares de micro-orifícios que definem o número, o diâmetro e a seção dos filamentos.
Na saída da linha de produção, os filamentos são resfriados rapidamente (têmpera) para solidificar a estrutura polimérica e fixar a orientação molecular. Por fim, segue-se ao bobinamento no bobinador, que completa o ciclo produtivo.
Requisitos e Tecnologia:
O processo de extrusão por fusão é extremamente sensível à variações de pressão e temperatura. Desvios de poucos bares ou poucos graus podem alterar a viscosidade do polímero, gerando instabilidade do fluxo, defeitos no filamento ou interrupções na produção.
Os sensores de pressão e temperatura da fusão são, portanto, indispensáveis para controlar o polímero à saída do extrusor, na bomba de engrenagem e na etapa final de extrusão.
As dimensões compactas dos cabeçotes de extrusão, as altas temperaturas de operação e a necessidade de repetibilidade das medições exigem sensores confiáveis, com deriva térmica reduzida e dimensões mecânicas compactas.
A Gefran atende a essas necessidades oferecendo soluções de medição específicas para o controle de pressão e temperatura, mesmo nas condições mais críticas.