Dominando el Control de Líneas de Film Fundido para Resultados de Empaque Superiores

Logrando Control Óptimo de Líneas de Film Fundido

Los films estirables son esenciales en la industria del empaque ya que proporcionan una solución versátil y de alta calidad para empacar productos de manera segura y económica. El film se produce por un proceso de extrusión de matriz plana donde los motores AC y variadores de velocidad AC juegan un papel significativo en asegurar una salida de alta calidad.
El proceso comienza con el extrusor que es esencialmente una bomba que derrite y transporta fluidos de alta viscosidad. El polímero entra en el extrusor a través de una alimentación gravimétrica, y a través de las acciones combinadas de calor y estrés mecánico, el material se derrite, mezcla y empuja a través de una cabeza de extrusión para dar la forma deseada. Después de salir de la cabeza de extrusión, el material entra en una unidad de enfriamiento, aquí los 'rodillos de enfriamiento' refrigerados por agua reducen la temperatura del film antes de que finalmente se enrolle en bobinas.
Extrusor
El extrusor consiste en un cilindro hueco en el que gira un tornillo simple o doble accionado por un motor eléctrico; esto generalmente se acopla al tornillo de plastificación por una caja de engranajes. El motor proporciona el par requerido y gira a una velocidad necesaria para obtener la tasa de flujo de fundido esperada. Cualquier fallo en el control preciso de la velocidad del tornillo puede causar cambios en el espesor del film en la dirección de la máquina.
Durante los últimos 20 años, los motores AC han tomado típicamente el relevo de los motores DC en el control del tornillo del extrusor en aplicaciones de líneas de film fundido. Han podido ofrecer muchas ventajas en términos de conveniencia, fiabilidad, bajo mantenimiento y una reducción en las dimensiones generales de la solución del sistema. Los motores AC son controlados por variadores de velocidad AC que garantizan rotación estable – incluso a velocidades muy bajas (a través de un circuito de lazo cerrado mediante encoders incrementales), proporcionan protección contra cortocircuitos (bajo o alto voltaje), e incorporan filtros EMC para eliminar ruido e interferencias eléctricas.
En años recientes, junto con motores y variadores AC, los motores de par también se han utilizado en control de extrusión de tornillo. Estos ofrecen una solución de accionamiento directo completa que no requiere el ensamblaje de diferentes elementos como una caja de engranajes, correas y poleas. Los motores de par garantizan uniformidad en el movimiento, linealidad y constancia en la extrusión del material plástico.

Sección de enfriamiento

Como se mencionó anteriormente, cuando el material sale de la cabeza de extrusión, se funde en rodillos de enfriamiento que forman la sección de enfriamiento de la línea de producción de film fundido. La unidad de enfriamiento está compuesta por un rodillo de enfriamiento primario, que enfría el film en un lado, y un rodillo secundario, que enfría el film en el lado opuesto. También incluye un sistema de posicionamiento motorizado de rodillos para correcta alineación vertical y en dirección transversal de los rodillos, y en muchos casos una caja de vacío y/o cuchilla de aire.
Los rodillos deben estar perfectamente alineados con la banda para garantizar tensión uniforme y minimizar variaciones de espesor a lo ancho del film. Además, la velocidad angular de los rodillos debe controlarse bien para prevenir fluctuaciones de espesor del film en la dirección de la máquina.

Sección de acumulador y bobinador

Dentro de las secciones de enfriamiento y bobinado, encontramos el acumulador, este se usa para permitir el empalme de la banda que se alimenta desde un bobinador vacío a uno lleno a velocidad cero sin detener la línea.
Al final del proceso, un bobinador adicional lleva el material del extrusor a bobinas. El proceso de bobinado debe preservar las propiedades y dimensiones del film cuando las bobinas se desenrollan en otros procesos downstream.
Hay varios tipos diferentes de bobinadores, aunque el típico usado en aplicaciones de film fundido es un bobinador 'torreta' o 'central' donde la tensión de la banda disminuye a medida que aumenta el diámetro de la bobina.
Todos los movimientos realizados en las secciones de enfriamiento, acumulador y bobinador son accionados por motores y variadores AC que gobiernan la velocidad de la banda y la correcta tensión de la banda.
Variadores y Motores AC
Los variadores AC con control de alta gama son muy importantes para garantizar film de alta calidad a lo largo del proceso. Software fácil de configurar para control de lazo cerrado y eficiencia óptima para muchos tipos diferentes de material es un elemento vital de un sistema y proceso de línea de film fundido.
La serie AC30 de Parker con potencias que van desde 0.75 a 450 kW acoplada con el software Quicktool de la compañía con funcionalidad PLC IEC61131 completa o software Parker DSE Lite, proporciona todas las características necesarias para lograr sincronización óptima entre todas las secciones de la línea. Permite a los clientes crear, parametrizar y configurar aplicaciones definidas por el usuario usando bloques de función dedicados como el bobinador, PID y calculador de diámetro. La serie AC30 también proporciona acceso a una gran biblioteca de macros de aplicación y ejemplos trabajados.
Conectividad vía EtherCAT, Profinet, Ethernet IP y Modbus TCP IP a través de un puerto Ethernet dual permite comunicación entre variadores individuales de manera simple y flexible y soporta analítica de datos inteligente y conexión a servidores externos. El punto de consigna de la línea puede enviarse a través de un canal muy rápido soportado por comunicación peer-to-peer sincronizada en tiempo 1588, y cada parte de la máquina tiene su propia regulación, ya sea dentro de los variadores o a través de protocolo de comunicación por el PLC.
Una animación muestra cómo una solución de variador de alto rendimiento soporta el control óptimo de una línea de film fundido.