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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Flow control with melt pump
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Spinneret pressure control
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Winder tension
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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:
Flow control with melt pump
In fiber production, it is essential to have a constant melt flow rate at the spinneret, regardless of pressure variations in the screw.
The melt pump acts as a stabilizing element between the extruder and the head. The pump is regulated by closed-loop control based on upstream and downstream pressure readings.
Solução:
Gefran uses high-precision ME series mercury-filled melt sensors with flanged connections to regulate pump speed and maintain stable pressure and constant flow rate of the molten polymer. Melt pressure sensors are ideal for critical environments such as synthetic fiber spinning plants:
- Thermal stability even at temperatures above 400 °C
- High measurement accuracy for dynamic controls and high-precision adjustments
- Atex certification and HART protocol available in the configuration
Necessidade:
Spinneret pressure control
In the spinning section, the compact size of the heads and the presence of micro-filaments make the process particularly sensitive.
It is necessary to precisely control the pressure entering and leaving the spinning pump to ensure filament uniformity and prevent breakage. Installation requires sensors with a small footprint and high performance.
Solução:
The ME series mercury-filled melt sensors, with M10 process connection and compact diaphragm, are designed for installation in spinning heads, where space is limited and temperatures exceed 300 °C. In addition, compatibility with the HART protocol and Atex certification make the product adaptable to different plant layouts.
Main features:
- Compact design for critical installations
- High metrological stability
- Option with integrated temperature sensor
Thanks to this integration, ME sensors guarantee the precise control required in high-quality spinning applications.
Necessidade:
Winder tension
In the final stage of spinning, the solidified filaments are wound onto rollers using winding systems that must operate at a controlled speed synchronized with the upstream process. Incorrect tensioning can cause dimensional variations in the yarn, winding instability, or breakage.
Continuous tension monitoring allows the correct balance between pulling speed and mechanical resistance of the filament to be maintained, ensuring product uniformity and process stability even at high operating speeds.
Solução:
One or more TR force sensors installed on the winders allow direct and continuous measurement of the filament pulling force, providing a reliable reference for tension control.
Main features:
- Dual function: accurate measurement of tension force and mechanical support of rotating parts
- Signal and communication: analog force signals are processed by dedicated amplifiers, with stable, linearized, and filtered output, ready for integration into the control system
- Dynamic control: the system allows rapid tension adjustment via motor drives, maintaining constant winding conditions
Thanks to this configuration, Gefran solutions enable precise and reliable control of winding tension, reducing process defects and ensuring the quality of the finished filament.
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.