IMPIANTI DI ESTRUSIONE CAST FLESSIBILI REALIZZATI IN GRUPPI MODULARI E COMPONIBILI

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1 IMPIANTI DI ESTRUSIONE CAST FLESSIBILI REALIZZATI IN GRUPPI MODULARI E COMPONIBILI

2 CAST Flex... productivity, flexibility

3 Una linea cast non è solo il frutto di un semplice assemblaggio di componenti commerciali, ma si basa sull implementazione di specifiche capacità progettuali, tecnologiche, impiantistiche e deve essere realizzata sulla base delle esperienze raccolte sul campo, in cooperazione con i più qualificati utilizzatori. Produrre film in cast, rispetto alla produzione in bolla, offre i seguenti vantaggi maggiore produttività dell impianto a parità di larghezza e di spessore di film estrema flessibilità nella scelta dei polimeri utilizzati eccellenti valori di tolleranza dimensionale del prodotto superiori proprietà ottiche del film realizzato Macchi ha sviluppato i suoi impianti cast con una tecnologia di alto livello per ognuno dei gruppi macchina che costituiscono queste linee: gruppo di coestrusione, prelaminazione e testa piana gruppo di colata e raffreddamento (chill roll) gruppo centrale con controllo di spessore ed eventuali trattamenti tecnologici gruppo avvolgitore. gruppo avvolgitore Una scelta importante è stata quella di utilizzare, per quanto possibile, la filosofia produttiva modulare già ampiamente sperimentata sugli impianti bolla ed integrarla anche negli impianti cast. I materiali che normalmente vengono trasformati sugli impianti cast appartengono alla famiglia delle poliolefine, che attraverso la rapida cristallizzazione dovuta al processo cast, esaltano le loro caratteristiche fisico-chimiche. Tra i principali materiali utilizzati figurano: i Polipropileni- omoplimeri, copolimeri e terpolimeri, largamente impiegati nel settore dell imballaggio flessibile, per il settore alimentare e tecnico, sia in applicazione diretta che come componenti di vari film per laminazione resine con proprietà barriera all ossigeno e al vapore acqueo soprattutto Nylon (PA) e Etilenevinilalcool (EVOH) resine con particolari proprietà saldanti o strutturali - resine ionomeriche, resine leganti, resine con particolari doti di resistenza termica o meccanica, PET/PS La gamma di offerta dei cast film Macchi va dal piccolo impianto polivalente, monostrato o coestruso con larghezza utile del film prodotto di 1500/1600 mm, passando ai tipici impianti per coestrusi in polipropilene, anche realizzati in versioni specifiche per film ad alta barriera in 5 e 7 strati, in fascia utile mm, terminando con le grandi installazioni, da stretch film, con capacità produttive di 1000/1200 kg/h in fascia 2000 e oltre 1800 kg/h per la taglia 3000 mm. La modularità costruttiva degli impianti è una caratteristica progettuale tipicamente Macchi, di cui si è tenuto ampiamente conto. Tale concetto permette di avere un impiantistica estremamente razionalizzata, integrata e distribuita a livello di tutti i gruppi macchina, che evidenzia poi i suoi vantaggi in fase di trasporto, d installazione e di manutenzione, oltre che in una maggior praticità di utilizzo ed una maggior facilità di intervento sull impianto, fattori importanti nel campo della sicurezza sul lavoro. Ogni gruppo nasce come modulo a se stante ed indipendente, ma predisposto per essere interfacciato sia meccanicamente che elettricamente con gli altri moduli della macchina. i Polietileni - soprattutto Lineari -Ziegler-Natta e Metallocenici - assolutamente prevalenti nella produzione di pellicole estensibili

4 1 Gruppo estrusori su piattaforma 2 Sistema gravimetrico 3 Cambia filtro 4 Feed block 5 Testa piana 6 Chill roll 7 Misuratore di spessore 8 Oscillatore film 9 Trattamento corona 10 Calandra di tiro (in presenza di corona) 11 Avvolgitore 12 Sistema manipolazione automatico Easy Load 12a Piattaforma di estrazione delle bobine 13 Mulino macinatore refili con aspirazione 14 Sistema filtraggio fluff 15 Estrusore/iniettore laterale fluff 16 Container con apparecchiature elettriche 17/17a Gruppo pompe acqua con frigorifero A 13 12A

5 Seguendo l idea già ampiamente sperimentata sugli impianti bolla, il gruppo di coestrusione è montato su un unica piattaforma tecnica, rialzata e posizionata in modo da ottenere dei canotti di trasferimento del melt alla testa di estrusione estremamente corti ed il più possibile rettilinei. A livello superiore, da un secondo piano di servizio si accede ai sistemi di aspirazione ed alimentazione delle resine, in maniera comoda e sicura. Nella parte inferiore della struttura di supporto della parte calda di estrusione, trova alloggiamento un container coibentato e condizionato, che rappresenta la zona tecnica della linea e dove sono installate tutte le apparecchiature e gli azionamenti elettrici di servizio ai vari motori e alle varie utenze, che possono quindi essere ispezionati, collegati e verificati con facilità e sicurezza dal personale preposto. Particolare cura è stata rivolta alla scelta della componentistica elettrica e meccanica, per ottenere un elevata affidabilità, garantire sicurezza agli operatori ed avere contenuti livelli di rumorosità. Il layout dell impianto, per quanto riguarda il gruppo di colata, l unità centrale e il gruppo di avvolgimento è stato studiato per essere ottimizzato e personalizzato in base alle specifiche necessità legate alla tipologia del prodotto ed allo spazio disponibile. Il tutto con l attenzione necessaria ad ottenere una macchina ergonomica, di facile accessibilità ed estremamente sicura, anche relativamente ai necessari accessori periferici e di fine linea. Ad esempio, il gruppo di trattamento e recupero dei refili di estrusione e le grandi unità frigorifere necessarie per questa tipologia di impianto possono essere installati in locali differenti da quello di estrusione, per permettere una miglior pulizia ed un miglior rendimento tecnico. I relativi comandi di controllo e di attivazione sono comunque remotati nella consolle di comando principale, garantendo all operatore la facilità e la sicurezza di poter intervenire a distanza, in qualunque momento. 15 Vista misuratore di spessore e del gruppo trattamento corona

6 Schema testa piana con incapsulazione Particolare Internal Declining System (IDS) foto Cloeren foto Cloeren Gli estrusori utilizzati sono del tipo PLASTEX e montano di serie: cilindri di estrusione con superficie bimetallica speciale antiusura, riportata per centrifugazione viti con speciali profili barriera, sia di tipologia polivalente che disegnate per applicazioni specifiche. Anch esse sono realizzate con riporti di materiali antiusura e, nel caso di viti destinate al trattamento di materiali particolarmente aggressivi, cromate su tutta la superficie. sistemi di riscaldamento/raffreddamento multizona con riscaldamento ad elementi ceramici corazzati, per un preciso settaggio del profilo termico ideale al processo delle resine selezionate motorizzazioni dirette in corrente alternata, con motori raffreddati a fluido e che non richiedono manutenzione, controllati con tecnologia digitale. I gruppi filtranti sono di tipo a piastra scorrevole con azionamento idraulico, per facilitare i cambi di produzione e realizzati in esecuzione estremamente compatta per eliminare le zone di possibile ristagno del materiale. Per applicazioni specifiche sono anche disponibili elementi di tipo a cartuccia, con sezioni filtranti di grandissima superficie per permettere tirature di grande durata senza dover effettuare fermate per i cambi dei filtri. I canotti di trasferimento del polimero dai cambiafiltri al feed-block o alla testa di estrusione sono un importante dettaglio che identifica una progettazione di qualità. Sono realizzati utilizzando sezioni metalliche importanti, a garanzia di un ottima stabilità termica e i canali interni sono particolarmente curati per garantire il miglior scorrimento del melt. Seguendo una tendenza largamente affermatasi col tempo, i gruppi di prelaminazione (Feed-Blocks) e teste piane di estrusione sono realizzate, su nostra specifica di progetto, dai più noti Specialisti del settore, con i quali vantiamo anni di relazioni tecnicocommerciali e significative referenze di successo. Al feed block è demandato il compito di ricevere e sovrapporre gli strati di due o più materiali che, in regime laminare, vengono canalizzati nella testa di estrusione, dove questo sandwich multistrato viene allargato ed assottigliato prima di essere depositato sulla superficie del rullo di colata (chill roll). Tutte le teste utilizzate sono del tipo a labbro superiore flessibile, sul quale agiscono gli attuatori per il controllo automatico del traferro di uscita e quindi dello spessore finale del film. La tradizionale rigidità nella larghezza del film estruso, in effetti uno dei pochi Vista testa piana automatica Gruppo estrusori con cambiafiltri

7 svantaggi della tecnologia cast, è oggi facilmente superabile con l adozione di sistemi di limitazione interna del canale di scorrimento del melt. Denominati Internal Deckling Systems, sia fissi o con realizzati con inserti scorrevoli, questi permettono di ottimizzare le fasce di produzione, riducendo al minimo le larghezze dei refili laterali e quindi la quantità del prodotto che deve essere rialimentato in linea o scartato, come nel caso dei film coestrusi dove può esistere una incompatibilità chimico-fisica tra le costose resine impiegate Tale dispositivo è molto utile soprattutto nella produzione di film in PP, molto sensibili alle quantità di rimacinato reimmesso in circolo, di solito evidenziato dalla formazione di gels, intollerabili nel prodotto finale. I gruppi di colata sono realizzati in vari assetti geometrici, relativamente alla tipologia dei film da realizzare e in dimensioni calcolate in funzione delle larghezze e delle capacità produttive dell impianto. Il chill roll principale, motorizzato con la modernissima tecnologia gearless/ Torque può avere un diametro esterno da 800, 1000 o 1400 mm per offrire capacità e superfici di raffreddamento adeguate alle varie portate richieste. Ad un chill roll secondario, anch esso di diametro e posizionamento variabile è demandato il completamento del processo di raffreddamento e di stabilizzazione del film, particolarmente importante nella produzione di film ad alto spessore o realizzati con resine (es.pp) che non sopportano raffreddamenti troppo energici. Particolare cura è stata prestata al sistema di circolazione del fluido di raffreddamento ed al relativo circuito di termoregolazione e pompaggio. Entrambi sono fondamentali per ottenere una accurata e costante uniformità di temperatura della superficie e di conseguenza un raffreddamento ben distribuito che si riflette in costanti caratteristiche ottiche e tolleranze di spessore del prodotto finito. Un cilindro di pulizia provvede alla costante rimozione, dalla superficie del chill roll principale delle cere che si depositano e si solidificano durante il processo di estrusione. Per l ottenimento di produzioni qualitativamente ineccepibili, realizzate nelle condizioni di alta velocità tipiche del processo cast, è fondamentale assicurare la migliore stabilità del prodotto nella fase critica che va dalla sua uscita dal labbro di estrusione a quando il melt si deposita sulla superficie del chill roll. Una camera aspirante provvede alla rimozione dei fumi che si sviluppano nel processo ed assicura la contropressione necessaria alla gestione della formazione di un corretto menisco di 1 Chill roll principale 2 Chill roll secondario 3 Lama aspirante (vacuum box) 4 Lama premente (optional) 5 Cilindro pulitore 6 Dispositivo regolazione altezza chill roll Vista chill roll estrusione mentre una lama premente, regolabile in tutte le posizioni crea un flusso laminare d aria, necessario ad ottenere un punto di contatto tra il melt ed il chill roll assolutamente parallelo all asse del rullo. Lateralmente, per controllare la contrazione viscoelastica del fuso in uscita - il cosiddetto neck.in - vengono utilizzati dei caricatori elettrostatici con la funzione di fissabordi I movimenti e i posizionamenti delle lame d aria e i relativi settaggi di portata d aria sono automatizzati e gestiti tramite ricette memorizzate nel PC principale di supervisione della macchina

8 Con i livelli produttivi tipici di una linea cast diventa prioritaria la corretta definizione della tecnologia di avvolgimento più idonea alla produzione richiesta. Questa scelta coinvolge non solo i tipici fattori fisico-meccanici necessari alla formazione di una bobina correttamente prodotta, e quindi utilizzabile senza problemi nei successivi processi d impiego del film, ma anche e soprattutto importanti considerazioni economiche, anche legate alla distribuzione del prodotto. Macchi ha sviluppato la sua linea di avvolgitori per cast utilizzando i tre sistemi di avvolgimento, a contatto, di centro e centro-periferico che si possono trovare anche integrati tra di loro a seconda della tipologia di avvolgitore richiesto dalla produzione della linea. In funzione di questa produzione, e delle relative condizioni di lavoro, si presentano infatti diverse problematiche: controllo della tensione del film, in arrivo dalla linea e all arrivo in bobina, che deve essere attentamente gestito nella produzione di film quali il PP, che presenta particolari caratteristiche di scivolosità e memoria termica (shrink-back) stabilità di avvolgimento nella produzione di film estensibile prodotto a velocità che superano i 500 metri al minuto. qualità di avvolgimento, per tutti i prodotti che vengono realizzati direttamente in bobine commerciali Sono disponibili tre opzioni di macchina, tutte realizzate in esecuzione specifica per cast film -quindi particolarmente stabili e robuste- e tutte contraddistinte da motorizzazioni e controlli elettronici di ultimissima generazione BoPlus AXIAL Macchina di avvolgimento con bobina su bracci oscillanti (swing-arm) tipicamente destinata alle linee polivalenti, dove le necessità di avvolgere film sottili adesivi ed estensibili devono convivere con la simultanea necessità di avvolgere film delicati, rigidi e scivolosi. La possibilità di avvolgere in puro gap.winding la rende la macchina ideale per le configurazioni cast film barriera o per laminazione. BoPlus HS Macchina di avvolgimento con formazione della bobina in orizzontale (flat-bed), tipicamente scelta per la produzione di films estensibili e destinata alla produzione in linea di bobine di grande diametro per successiva conversione (Jumbo reels) e bobine per utilizzo diretto su unità di pallettizzazione automatica. BoPlus HS FASTMATIC Ultimissima realizzazione Macchi e prima mondiale, basata su un avvolgitore a torretta rotante quadrimandrinodove i ridottissimi tempi di cambio permettono la produzione di tutti i prodotti estensibili, nelle varie declinazioni commerciali, che vanno dalle Jumbo Reels, alle bobine per applicazioni automatiche, alle bobine per applicazioni manuali, sia prodotte su mandrini standard da 3 che su mandrini leggeri da 2. Vista avvolgitore con sistema Easy Load Con cicli di cambio bobina che arrivano ad essere inferiori ai 30 secondi, diventa imprescindibile la gestione automatica della movimentazione dei mandrini,

9 dei cartoni di avvolgimento e delle bobine prodotte. Seguendo la stessa filosofia di scelta degli avvolgitori, Macchi propone vari allestimenti, caratterizzati da diverse soluzioni impiantistiche. I classici manipolatori della serie Easy Load, completati dal relativo modulo C Evolution, sono affiancati da sistemi specifici, studiati per asservire i cicli di cambio e i prodotti realizzato con le altre tipologie di macchina. Se necessario, Macchi è inoltre a disposizione per studiare e proporre diverse soluzioni di logistica industriale destinate alla gestione del prodotto finito, che vanno dalla pallettizzazione delle bobine a più completi sistemi di raccolta e inscatolamento del prodotto. Un PC dedicato gestisce specificatamente tutte le funzione ed i cicli previsti in questi casi. Avvolgitore con particolare pressello per avvolgimento con gap Particolare manipolatore Easy Load Particolare manipolatore Easy Load

10 Come già anticipato, le apparecchiature elettriche sono state installate all interno di un container tecnico. Tale soluzione offre un ottimizzazione degli spazi necessari per le apparecchiature di controllo un più efficace condizionamento e una miglior circolazione dell aria tra le apparecchiature, realizzate su telai a giorno Il sistema di controllo è basato sulla filosofia dell elettronica distribuita, con comunicazioni seriali, centralizzate nel sistema di supervisione. Tale soluzione riduce notevolmente i rischi di fermo impianto dovuto a complicati cablaggi e interconnessioni quadri elettrici/elettronici- unità di macchina. Macchi privilegia la netta distinzione tra gestione delle funzioni di macchina e gestione qualitativa del prodotto realizzato. A vantaggio degli Operatori, spesso intimiditi da sistemi computerizzati poco idonei ad essere inseriti in un ambiente industriale, le due interfacce Uomo-Macchina si presentano con schermi touch-screen dalla grafica semplice e immediatamente comprensibile. Da un lato, lo schermo del sistema EASY CONTRL Plus, riporta e gestisce tutto quanto relativo alle funzioni di macchina, dall alimentazione gravimetrica alle termoregolazioni, alla ricettazione. Dall altro, interfacciato col sensore di rilevazione continua dello spessore, c è il monitor dedicato al controllo del profilo del prodotto e alla gestione del labbro di estrusione. Vista gruppo estrusione con in primo piano container per apparecchiature elettriche.

11 Ovviamente il massiccio uso della componente elettronica e del relativo software dedicato, è anche necessario alla gestione dei transitori di produzione, che vanno dalle rampe di accelerazione/ decelerazione della linea mantenendo il controllo qualitativo del prodotto realizzato in tali transitori alla gestione delle possibili situazioni di anomalia o emergenza. Sistemi di dosaggio gravimetrico e caricatori Pagina video misuratore di spessore Pagine video menu sistema EASY CONTRL Plus

12 1 Sezione estrusore principale Vite estrusore/iniettore fluff 3 Tramoggia antistatica per fluff 4 Dispositivo raffreddamento cilindro Dispositivo per raffreddamento vite 4 Schema Estrusore / Iniettore Fluff Il film prodotto in cast deve inevitabilmente essere refilato per eliminare i bordi ingrossati creati dal già visto effetto neck-in. Quantitativamente tali refili rappresentano una percentuale importante della produzione e devono essere recuperati in linea, attraverso un sistema a circuito chiuso che non generi possibili contaminazioni. Salvo particolari eccezioni relative a produzioni di film a 5 e 7 strati barriera, dove l incompatibilità di alcuni materiali non permette il recupero in linea, anche se talvolta può essere interessante utilizzare particolari tecniche di incapsulamento, i refili vengono sempre recuperati in linea. Aspirati e trattati attraverso un particolare mulino. il macinato -detto anche fluff- viene trasportato pneumaticamente attraverso un particolare sistema che, dopo aver provveduto alla depolverazione ed al ciclonaggio del particolato più fine, -potenziale fonte di gels nel prodotto finito- lo invia al vero e proprio recupero. Esso consiste in un particolare estrusore/iniettore laterale che compatta e introduce il fluff nella vite dell estrusore di plastificazione (nel caso di coestrusori, generalmente si tratta dell estrusore centrale).la scelta della posizione di rialimentazione,è fatta in modo da limitare eventuali fenomeni di surriscaldamento o variazioni di portata dell estrusore stesso, in modo da non avere effetti sulle condizioni di pressione e temperatura del melt, e quindi effetti sulla qualità del prodotto finito. In casi particolari e su richiesta, sono possibili altri sistemi di recupero dei refili alternativi allo standard descritto SCHEDA TECNICA Estrusori da diametro 55mm a 160mm L/D1/30 Teste e feed Blocks da 1 a 7 strati Automatiche e con IDS Produttività da 200 a 1600 Kg/h Spessori film da 10 a 300 micron Velocità di avvolgimento 200 Mt/min per PP 500 Mt/min per stretch Box insonorizzato per gruppo aspirazione e macinazione refili Rev /09 Il contenuto di questo catalogo serve solo a titolo informativo. Le specifiche tecniche e produttive garantite dipendono esclusivamente dagli accordi contrattuali. Macchi S.p.A Venegono Inferiore (VA) Italy - via Papa Paolo VI, 5 - Tel Fax macchi@macchi.it -