E il film a bolle non scoppia

SINCRONISMI PERFETTI Il nuovo impianto per la co-estrusione multistrato del pluriball realizzato da Torninova in collaborazione con Elektron sfrutta un’architettura Omron gestita via PC su rete Ethernet. Risultato: fino a 170 metri2 di film/min riavvolti in bobine senza colla.

Il pluriball è uno dei materiali più utilizzati per gli imballaggi protettivi. Forse non tutti sanno, però, che dietro ai migliori impianti per la produzione del cosiddetto “film a bolle d’aria” c’è un’azienda italiana, la Torninova di Bastia Umbra, società che ha saputo conquistarsi la leadership a livello mondiale grazie alla forte impronta tecnologica delle sue soluzioni.
Una delle più recenti realizzazioni della società perugina - un impianto per la co-estrusione multistrato - rappresenta probabilmente il punto più alto mai toccato da un costruttore in questo campo. Una soluzione che racchiude la complessità tipica delle soluzioni per il mercato delle materie plastiche ma con le logiche (e le velocità) del mondo delle cartiere. Decisivo, sia in termini di supporto tecnologico che a livello consulenziale, l’apporto fornito da due partner d’eccezione: Elektron, responsabile dello sviluppo della parte elettrica e di automazione, e Omron, main provider per la componentistica elettro-meccanica.

170 metri quadrati
di film al minuto
Il nuovo impianto per la co-estrusione multistrato del film a bolle d’aria effettua la sovrapposizione in contemporanea di due strati di materiale plastico saldati (uno strato di base e uno per le bolle) a formare un sandwich resistente agli urti. «Con questa soluzione - spiega Marco Ba­stianini, responsabile commerciale per l’estero di Torninova Srl - possiamo ottenere un film leggero ma con caratteristiche di resistenza più vicine a quelle di materiali con grammature più alte realizzati su impianti tradizionali di coestrusione».
L’impianto opera fino a una velocità di circa 80 m/min, per un totale di circa 170 m2 di film al minuto (per bobine di 2,40 m di larghezza).
Il tempo ciclo, da quando il prodotto entra in macchina sotto forma di granuli a quando fuoriesce trasformato in film, è di circa 25 secondi.
Nel mezzo, tutta la serie di passaggi intermedi: estrusione, aspirazione delle bolle su cilindro formatore in metallo, sovrapposizione e saldatura dei due strati riscaldati in prossimità della cosiddetta "testa piana", raffreddamento del film estruso (da una temperatura di circa 250 °C fino a 45-50 °C, attraverso una serie di cilindri raffreddati), ribobinatura e taglio.

Sincronismi perfetti,
anche in ribobinatura
Sul piano dell’automazione, la difficoltà principale di un impianto di questo tipo risiede nella gestione dei sincronismi, aspetto che diventa centrale soprattutto nella fase di ribobinatura.
Spiega Stefano Allegrucci, responsabile tecnico di Elektron: «Torninova aveva necessità di gestire bobine di largo formato a velocità di ciclo piuttosto sostenute. Nello specifico, la richiesta prevedeva la possibilità di realizzare bobine fino 42 m di lunghezza a velocità minime garantite di 60 m/min; in pratica ciò equivale a produrre una bobina ogni 42 secondi. A elevare il grado di complessità dell’applicazione contribuisce il particolare sistema di aggancio all’anima del rotolo, effettuato senza ricorrere all’uso di collanti. A ogni taglio, in pratica, la coda del film viene attaccata “al volo” al nocciolo successivo, sfruttando la perfetta sincronizzazione del passaggio dell’avvolgimento da una bobina all’altra».

Ciò ha portato i tecnici Elektron a cambiare drasticamente rotta rispetto alle scelte tradizionali in fase di movimentazione. Hanno quindi optato per un motoriduttore epicicloidale con motori brushless, combinazione che garantisce un miglior risultato in termini di performance, controllo e risparmio energetico, sia rispetto alle soluzioni basate su motori asincroni e inverter, sia rispetto a quelle più recenti che sfruttano encoder di reatroazione e inverter ad anello chiuso (nella parte di comando).
Nello specifico sono stati impiegati motori brushless Omron Sigma II e servoazionamenti compatti della Serie Junma, oltre a inverter F7 con retroazione e V1000 in DeviceNet (senza retroazione). Il cervello dell’impianto è un PLC Omron CJ1M, che gestisce un’architettura basata su tre bus di campo: Mechatrolink per la parte di motion, DeviceNet per gli inverter e la termorelogazione (via EJ1) e CompoNet per gli I/O (sensoristica, elettrovalvole). Il tutto è stato quindi interfacciato su rete Ethernet per essere gestito tramite PC touch Omron NSA e per garantire l’accessibilità con qualsiasi tool da in ogni parte del mondo.

L’utilizzo di una potente scheda di controllo per applicazioni punto-punto come la NCF71 consente la gestione delle movimentazioni nella delicata fase di aggancio dell’anima del rotolo da una bobina all’altra, riducendo la programmazione, nonché i costi di sviluppo e manutenzione. La combinazione con la rete Mechtrolink (la scheda supporta i blocchi funzione PLC) si è rivelata particolarmente efficace, sia in termini di velocità, che di parametrizzazione. «Quello che impressiona è la semplicità: bastano tre parametri per mettere in moto un asse. Per il nostro livello tecnologico è strutturato molto bene con una scheda di quella dimensioni montata su un PLC: offre infatti un tool e un setup in tempi molto ristretti che (9 assi), permette di gestire 16 assi».

Aperto a tutto
Nel complesso, l’impianto soddisfa pienamente i requisiti di apertura richiesti dal cliente. Il software che gira su PC di controllo, un supervisore proprietario sviluppato da Elektron su protocollo Omron, consente fra l’altro di effettuare l’autotuning della macchina: in questo modo l’operatore può prelevare in automatico i parametri sensibili (e salvarli in un database), in modo da poterli richiamare in qualsiasi momento. Questa scelta, unita all’utilizzo di protocolli aperti (vedi DeviceNet) per l’integrazione di componenti multivendor, garantisce la più ampia visibilità sul processo: con questo livello di automazione è possibile replicare anche l’I/O meno significativo, demandando all’operatore solo la parte gestionale con delle limitazioni. «Abbiamo costruito un’architettura che di fatto non è legata all’operatore - precisa ancora Allegrucci - perché  sia il PC che il PLC sono espandibili, così come la memoria stessa. Non c’è nessuna limitazione nel software, la varietà dei formati è dettata dalla meccanica della macchina, e a priori possiamo sapere quali formati fare e quali no».

Dall’alto della propria esperienza pluriennale nel settore, Torninova sente di definire questo impianto per la co-estrusione multistrato come una delle soluzioni più evolute al mondo per la produzione di film a bolle d’aria. Un risultato ottenuto anche grazie alla consulenza fornita da Omron nella fase di sviluppo e progettazione, come sottolinea Marco Bastianini di Torninova: «Se Omron ha questo successo in Italia è perché mette a disposizione dei clienti un’organizzazione capace di rispondere in maniera capillare alle richieste più specifiche. Assistere da vicino anche l’elettricista con un proprio staff tecnico, significa offrire un supporto reale alle attività del cliente. Senza contare l’apporto fornito nella progettazione di alcune applicazioni strategiche: il taglio al volo del film per il riavvolgimento senza colla sulla bobina, ne è forse l’esempio più concreto».