INSTALLATIONS FLEXIBLES D EXTRUSION CAST REALISEES EN GROUPES MODULAIRES
CAST Flex... productivity, flexibility
Une ligne cast ne représente pas seulement le fruit d un simple assemblage d éléments commerciaux, mais elle se base sur l implémentation de capacités spécifiques relatives au projet, à la technologie ainsi qu aux installations et doit être réalisée sur la base des expériences faites dans le secteur en collaboration avec les utilisateurs les plus qualifiés. Produire des films en cast, par rapport à la production en bulle, offre les avantages suivants: plus de productivité de l installation pour la même largeur et la même épaisseur de film flexibilité extrême dans le choix des polymères utilisés valeurs excellentes de tolérance des dimensions du produit propriétés optiques supérieures du film réalisé La Société Macchi a réalisé ses installations cast avec une technologie de haut niveau pour chaque groupe de machines qui compose les lignes suivantes: groupe de coextrusion, pré-laminage et tête plate groupe de coulée et de refroidissement (chill roll) groupe central avec contrôle de l épaisseur et éventuels traitements écologiques groupe enrouleur Une décision importante a été celle d utiliser, si possible, la philosophie de production modulaire déjà amplement expérimentée sur les installations à bulle et de l intégrer également dans les installations cast. Les matériaux qui sont normalement transformés avec les installations cast appartiennent à la famille des polyoléfines, qui, par cristallisation rapide du processus cast, mettent en évidence leur caractéristiques physiques-chimiques. Parmi les matériaux principaux utilisés sont également présents les matériaux suivants: i Polyéthylène surtout Linéaires -Ziegler-Natta et Métallocènes absolument prédominantes dans la production des pellicules extensibles les Polypropylènes- homopolymères, copolymères et terpolymères énormément employés dans le secteur de l emballage flexible, dans le secteur alimentaire et technique, aussi bien en application directe que comme composants de différents films pour le laminage les résines aux propriétés de barrières à l oxygène et à la vapeur de l eau - surtout le Nylon (PA) et l Ethylène-alcool vinylique(evoh) les résines aux propriétés particulières de soudure ou structurelles- les résines ionomériques, résines collantes, les résines possédant des capacités de résistance thermique ou mécanique, PET/PS. La gamme de propositions des cast films Macchi commence de la petite installation polyvalente, mono-couche et coextrudée avec une largeur utile du film produit de 1500/1600 mm, en passant par les installations typiques pour les coextrudés en polyprolypéne, également réalisés dans les versions spécifiques pour films à barrière élevée de 5 à 7 couches, de 1600-2100mm, en terminant par les grandes installations, de strech-film, aux capacités de production de 1000/1200 kg/h de 2000 mm et plus de 1800 kg/h pour la taille 3000 mm. La modularité de construction des installations est une caractéristique de conception typique de la Société Macchi, qui a été totalement prise en considération. Ce concept permet d avoir un instrument de travail extrêmement rationnel, intégré et distribué à tous les groupes de machines, qui met aussi en évidence ses avantages durant la phase de transport, d installation et de maintenance, en plus de son côté pratique dans l utilisation et de l extrême facilité d intervention sur l installation, facteurs importants dans le secteur de la sécurité sur le lieu de travail. Chaque groupe naît comme module indépendant, mais prédisposé pour être relié, mécaniquement et électriquement, aux autres modules de la machine.
1 Groupe extrudeuses sur plateforme 13 Broyeur pour lisieres avec aspiration 2 Systeme gravimetrique 14 Systéme de filtration de fluff 3 Changeur de filtre 15 Extrudeuse/injecteur lateral de fluff 4 Bloc d alimentation 16 Container avec panneaux electriques 5 Tête plate 17/17a Groupe de pompes a eau avec refroidisseur 6 Chill roll 7 Mesureur d épaisseur 8 Oscillateur de film 9 Traitement corona 10 Calandre de tirage (avec traitement corona) 11 Enrouleur 12 Systeme automatique de manutention Easy Load 12a Plateforme pour extraction des bobines 3 1 2 12 9 8 4 5 11 10 7 6 16 14 17 17A 13 12A
En suivant l idée déjà amplement expérimentée sur les installations à bulle, le groupe de coextrusion est monté sur une unique plate-forme technique, rehaussée et placée de façon à obtenir des canots de transfert du melt jusqu à la tête d extrusion extrêmement courts et le plus possible rectilignes. Sur le niveau supérieur, par un deuxième plan de service on accède aux systèmes d aspiration et d alimentation des résines, de façon pratique et en toute sécurité. Dans la partie inférieure de la structure de support de la partie chaude d extrusion se trouve un conteneur isolé et climatisé, qui représente la zone technique de la ligne et l endroit où sont installés les appareils et les actionnements électriques de service aux différents moteurs et utilisations qui peuvent être donc inspectés, branchés et contrôlés facilement et en toute sécurité par le personnel préposé. Une attention particulière a été consacrée en ce qui concerne le choix des pièces électriques et mécaniques afin d obtenir une fiabilité élevée, de garantir la sécurité des opérateurs et de réduire la bruyance. Le layout de l installation, en ce qui concerne le groupe de coulée, l unité centrale et le groupe d enroulement à été étudié pour être optimisé et personnalisé en fonction des besoins spécifiques liés au type de produit et à l espace disponible. Le tout réalisé avec toute l attention nécessaire pour obtenir une machine ergonomique, d accès facile et extrêmement sûre, même en ce qui concerne les accessoires périphériques et de fin de ligne nécessaires. Par exemple, le groupe de traitement et de récupération des ébarbures d extrusion et les grandes unités frigorifiques nécessaires pour ce type d installation peuvent être installés dans des locaux différents de celui d extrusion, pour permettre un meilleur nettoyage ainsi qu un meilleur rendement technique. Les commandes de contrôle et d activation relatives sont tout de même insérées dans la console de commande principale, et garantissent ainsi à l opérateur de pouvoir intervenir à distance, facilement et en toute sécurité à n importe quel moment. 15 Vue du mesureur d épaisseur et du groupe traitement corona
Plan tête plate avec encapsulage Détail du système Internal Deckling System (IDS) photo Cloeren photo Cloeren Les extrudeuses utilisées sont de type PLASTEX et montées en série: cylindres d extrusion avec superficie bimétallique spéciale anti-usure, reportée pour centrifugation vis avec profils barrière spéciaux, aussi bien de type polyvalentes que dessinées pour des applications spécifiques. Celles-ci sont également réalisées avec des applications de matériels anti-usure et, dans le cas de vis destinées au traitement de matériaux particulièrement agressifs, elles sont chromées sur toute leur surface des systèmes de réchauffement/ refroidissement à plusieurs zones avec réchauffement à éléments céramiques blindés, pour un paramétrage précis du profil thermique idéal pour le processus des résines sélectionnées motorisations directes en courant alternatif, avec des moteurs refroidis à fluide et qui ne nécessitent pas d entretien et sont contrôlés par une technologie numérique Les groupes filtrants sont de type à plaque coulissante avec actionnement hydraulique, pour faciliter les champs de production et réalisés de façon extrêmement compacte pour éliminer les éventuelles zones de stagnation du matériel. Pour des applications spécifiques, des éléments de type cartouche, avec sections filtrantes extrêmement grandes pour permettre des tirages de longue durée sans devoir effectuer d arrêts pour changer les filtres sont également disponibles. Les canots de transfert du polymère par les change-filtres à feed-block ou à la tête d extrusion représentent un détail important qui met en évidence une conception de qualité. Ils sont réalisés en utilisant des sections métalliques importantes, qui garantissent une parfaite stabilité thermique et les canots internes sont particulièrement soignés afin de garantir un glissement meilleur du melt. En suivant une tendance affirmée au cours des années, les groupes de prélaminage (Feed-Blocks) et des têtes d extrusion plates sont réalisés, conformément aux détails du projet, par les Spécialistes les plus connus dans le secteur, avec lesquels nous pouvons attester des années de relations techniques et commerciales ainsi que le résultat d importants succès. Le feed-block a le rôle de recevoir et de superposer les couches de plusieurs matériaux qui, dans le régime laminaire, sont canalisés dans la tête d extrusion, où ce sandwich à plusieurs couches est élargi et aminci avant d être déposé sur la surface du rouleau de coulée (chill roll). Toutes les têtes utilisées sont de type à lèvre supérieure flexible, sur laquelle agissent des actionneurs pour le con- Vue tête plate automatique Groupe d extrudeuses et changeur de filtres
trôle automatique de l entrefer de sortie et par conséquent de l épaisseur finale du film. La rigidité traditionnelle de la largeur du film extrudé, est en effet un des rares inconvénients de la technologie cast, aujourd hui on le dépasse facilement en adoptant des systèmes de limitation interne du canal de glissement du melt. Ils sont appelés Internal Deckling Systems, fixes ou réalisés avec des inserts coulissants, et permettent d optimiser les étapes de production en réduisant au minimum les largeurs des ébarbures latérales et par conséquent la quantité du produit qui doit être alimenté à nouveau (en ligne ou mis à l écart), comme en cas de films coextrudés où peut se produire une incompatibilité chimique et physique entre les onéreuses résines utilisées. Ce dispositif est particulièrement utile dans la production de films en PP, très sensibles aux quantités de produit rebroyé et remis en circulation, mis généralement en évidence par la formation de gels qui ne peuvent pas être tolérés à l intérieur du produit final. Les groupes de coulée sont réalisés en différentes assiettes géométriques, en rapport au type de films à réaliser et aux dimensions calculées en fonction des largeurs et des capacités de production de l installation. Le chill roll principal, motorisé avec la technologie ultra moderne gearless/torque peut avoir un diamètre externe de 800, 1000 ou 1400 mm pour offrir des capacités et des surfaces de refroidissement adéquates aux différents débits requis. Le chill roll secondaire, au diamètre et au positionnement variable a le rôle de compléter le processus de refroidissement et de stabilisation du film, il joue un rôle décisif dans la production de films à forte épaisseur et réalisés avec des résines (par ex.: PP) qui ne supportent pas les refroidissements trop brusques. Une attention particulière a été consacrée au système de circulation du fluide de refroidissement ainsi qu au circuit de thermorégulation et de pompage relatif. Les deux sont fondamentaux pour obtenir une uniformité de température constante et soignée de la superficie et par conséquent un refroidissement distribué correctement qui se reflète dans des caractéristiques optiques et de tolérance d épaisseur constantes du produit fini. Un cylindre de nettoyage veille à enlever constamment, de la surface du chill roll principal, les cires qui se déposent et qui se solidifient pendant le processus d extrusion. Pour obtenir des produits d une qualité irréprochable, réalisés dans les conditions de vitesses élevées typiques du processus cast, il est fondamental d assurer une parfaite stabilité du produit en phase critique qui commence à partir de la sortie de la lèvre d extrusion jusqu au dépôt sur la surface du chill roll. Une chambre d aspiration enlève les fumées qui se développent pendant le 1 Chill roll principal 2 Chill roll secondaire 3 Lame aspirante (vacuum box) 4 Couteau air (optional) 5 Cylindre de nettoyage 6 Dispositif pour le réglage de la hauteur du chill roll Vue du chill roll processus et assure la contre-pression nécessaire pour gérer la formation d un ménisque d extrusion lorsque la lame de pression, qui peut être réglée dans toutes les positions crée un flux laminaire d air, nécessaire pour obtenir un point de contact entre le melt et le chill roll absolument parallèle à l axe du rouleau. Sur les côtés, pour contrôler la contraction viscoélastique du fondu en sortie - le neck in- on utilise des chargeurs électrostatiques avec la fonction de fixe-bords. Les mouvements et les positionnements des lames d air ainsi que les paramétrages de portée d air relatifs sont automatisés et commandés par des recettes mémorisées dans le PC de supervision de la machine. 1 2 3 4 5 6
Avec les niveaux de production typiques d une ligne cast, la définition correcte de la technologie d enroulement plus adéquate à la production requise devient prioritaire. Ce choix ne concerne pas seulement les facteurs physiques et mécaniques typiques nécessaires à la formation d une bobine produite correctement, et donc utilisable sans aucun problème durant les prochaines utilisations du film, mais également et surtout les considérations économiques importantes liées à la distribution du produit. lisant les trois systèmes d enroulement, à contact, de centre et centre périphérique qui peuvent se trouver également intégrés entre eux en fonction du type d enrouleur requis par la production de la ligne. Par rapport à cette production et aux conditions de travail relatives, on peut effectivement rencontrer différents problèmes: contrôle de la tension du film, qui provient de la ligne et arrive jusqu à la bobine, qui doit être attentivement commandée dans la production de films tel que le PP, qui présente des caractéristiques particulières de glis- La Société Macchi a développé sa propre ligne d enrouleurs pour cast en utisement et mémoire thermique (shrinkback) stabilité de l enroulement dans la production de films extensibles produits à une vitesse qui dépasse 500 mètres par minute. qualité d enroulement, pour tous les produits qui sont réalisés directement en bobines commerciales Trois types de machine sont disponibles, réalisées en exécution spécifique pour cast film - donc particulièrement stables et robustes- et se distinguent toutes par des motorisations et des contrôles électroniques de dernière génération BO PLUS AXIAL Machine d enroulement avec bobine sur bras oscillants (swing-arm) typiquement destinée aux lignes polyvalentes, où les nécessités d enrouler des films fins adhésifs et extensibles doivent s adapter avec la nécessité d enrouler des films délicats, rigides et glissants. Sa capacité d enrouler en gap-winding la rend la machine idéale pour les configurations cast films barrière ou pour les laminages. BO PLUS HS Machine d enroulement avec formation de la bobine en position horizontale (flat-bed), typiquement choisie pour produire des films extensibles et destinée à la production en ligne de bobines de diamètre élevé pour une conversion suivante (Jumbo reels) et bobines pour l utilisation directe sur une unité de palettisation automatique. Vista avvolgitore con sistema Easy Load BO PLUS HS FASTMATIC Dernière réalisation de la société Macchi et première mondiale, basée sur un enrouleur à tourelle pivotante à quatre mandrins- dont les temps extrêmement réduits permettent la production de tous les produits extensibles, dans les différentes déclinaisons commerciales, qui s étendent des Jumbo Reels, aux bobines pour applications automatiques, aux bobines pour applications manuelles, aussi bien produites sur des mandrins standard de 3 que sur des mandrins légers de 2.
Avec les cycles de changement de bobine qui sont inférieurs à 30 secondes, la gestion automatique du déplacement des mandrins, des cartons d enroulement et des bobines produites devient indispensable. En suivant la même philosophie pour le choix des enrouleurs, la société Macchi propose différentes organisations caractérisées par différentes solutions d installation. Les manipulateurs classiques de la série EASYLOAD, complétés par le module C Evolution relatif, sont soutenus par des systèmes spécifiques, étudiés pour asservir les cycles de changement et les produits réalisés avec les autres types de machine. Au besoin, la Société Macchi est également à disposition pour étudier et proposer différentes solutions de logistique industrielle destinées à la gestion du produit fini, qui s étendent de la palettisation des bobines aux systèmes de ramassage et mise en boîte du produit. Un PC prévu à cet effet gère en détail toutes les fonctions et les cycles prévus dans ces cas. Avvolgitore con particolare pressello per avvolgimento con gap Particolare manipolatore Easy Load Particolare manipolatore Easy Load
Comme nous l avons déjà dit, les appareils électriques ont été installés à l intérieur d un conteneur technique. Cette solution offre une optimisation des espaces nécessaires aux appareils de contrôle un conditionnement plus efficace ainsi qu une meilleure circulation de l air entre les appareils, réalisés sur des châssis à vue. Le système de contrôle se base sur la philosophie de l électronique distribuée, avec communications sérielles, centralisées au système de supervision. Cette solution réduit considérablement les risques d arrêt de l installation dus aux câblages et aux interconnexions entre les tableaux électriques/électroniques et les unités de machine. La société Macchi favorise la nette distinction entre la gestion des fonctions de la machine et la gestion qualitative du produit réalisé. Au profit des Opérateurs, souvent intimidés par les systèmes sur ordinateurs peu appropriés pour être insérés en milieu industriel, les deux interfaces Homme- Machine se présentent avec des systèmes à écran tactile simplifiés et immédiatement compréhensibles. D un côté, l écran du système EasyControl Plus, indique et gère tout ce qui concerne les fonctions de la machine, en partant de l alimentation gravimétrique, en passant par les thermorégulations jusqu au recèlement. De l autre côté, le moniteur consacré au contrôle du profil du produit et à la Vue du groupe d extrusion avec en premier plan le container pour les dispositifs electriques
gestion de la lèvre d extrusion, interfacé avec le capteur de détection continue de l épaisseur. Bien entendu, l importante utilisation de l élément électronique et de son logiciel, sert également à gérer les dispositifs de transit de production, qui partent des rampes d accélération/décélération de la ligne (en maintenant le contrôle qualitatif du produit réalisé par ces dispositifs de transit) à la gestion des situations d anomalie ou d urgence possibles. Systéme de dosage gravimetrique et chargeurs Page video du mesureur d épaisseur Pages video menu systéme EASY CONTRL Plus
1 Section de l extrudeuse principale 2 Vis extrudeuse/injecteur fluff 3 Tremie antistatique deselectrisé pour fluff 1 2 3 5 www.bonobodesign.it 4 Dispositif de refroidissement du cylindre 5 Dispositif de refroidissement de la vis 4 Plan extrudeuse/injecteur de fluff Le film produit en cast doit être inévitablement ébarbé pour éliminer les bords grossis par l effet neck-in. Quantitativement, ces ébarbures représentent un pourcentage important de la production et doivent être récupérées en ligne, par un système à circuit fermé qui ne provoque pas de contaminations possibles. Mises à part les exceptions relatives aux productions de films à 5 et 7 couches, où l incompatibilité de certains matériaux ne permet pas de récupérer en ligne, même si parfois il peut être intéressant d utiliser des techniques d encapsulage, les ébarbures sont toujours récupérées en ligne. Aspirées et traitées dans un moulin spécial, le broyat - appelé également fluff - est transporté pneumatiquement par un système qui, après avoir effectué le dépoussiérage et le cyclonage des particules les plus fines, possible source de gel dans le produit fini - et il l envoie à la récupération. Celui-ci consiste en une spéciale extrudeuse/injecteur latérale qui compacte et introduit le fluff dans la vis de l extrudeuse de plastification (dans le cas de coextrudeuses, il s agit généralement de l extrudeuse centrale). Le choix de la position de réalimentation, est fait pour limiter les éventuelles surchauffes ou les variations de portée de l extrudeuse elle-même, de façon à ne pas avoir des conséquences sur les conditions de pression et de température du melt, et par suite des conséquences sur la qualité du produit fini. Dans certains cas et sur demande, d autres systèmes de récupération des ébarbures peuvent remplacer le standard décrit. SCHEDA TECNICA Diamètre d extrudeuse de diamètre 55mm à 160mm L/D1/30 Blocs d alimentation filère de 1 à 7 couches automatiques avec IDS Capacité de producion de 200 à 1600 Kg/h Epaisseur de film de 10 à 300 micron Vitesse d enroulage maxi 200 Mt/min par PP 500 Mt/min par stretch Cabine insonorisée pour aspiration et broyeur des lisières Rev.003-03/09 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. - 21040 Venegono Inferiore (VA) Italy - via Papa Paolo VI, 5 - Tel. +39 0331 827.717 - Fax. +39 0331 827.750 email: macchi@macchi.it - www.macchi.it