Пропустить
+ 41 52 511 3200 (SUI)     + 1 713 364 5427 (США)     
Измерения реологии расплавов полимеров в режиме реального времени

Введение

Полимеры превратились из дешевых заменителей натуральных продуктов в обеспечение высококачественных вариантов для различных промышленных применений из-за их низкой стоимости, диапазона свойств (высокая химическая стойкость, высокая термостойкость, высокое соотношение прочности и веса) и простоты обработки. Они используются в качестве пленочных упаковок в цельнолитых формах для автомобильных кузовных деталей, телевизионных шкафов, авиационных деталей, пен для кофейных чашек и изоляции холодильников, волокон для одежды и ковровых покрытий, клеев, резины для шин и трубок, красок и других покрытий и многих других материалов. другие приложения.

Экструзия полимеров чрезвычайно энергоемка, и мониторинг в режиме реального времениoring снижение энергопотребления и качества плавки стало крайне необходимым для соответствия новым нормам по выбросам углерода и выживания на высококонкурентном рынке пластмасс.

полимер-экструзии

Применение

Полимеры подвергаются литью под давлением, прессованию под давлением или экструзии - все это требует придания полимеру формы. Однако обработка является энергоемкой. В Великобритании затраты на электроэнергию для переработки пластмасс составляют примерно £ 350 млн. В год. Сокращение потребления электроэнергии приведет к огромной экономии и значительному снижению нагрузки на окружающую среду.

Энергию, потребляемую в процессе переработки полимера, можно разделить на два аспекта: система управления энергией высокого уровня и управление оборудованием низкого уровня. Для высокоуровневой системы управления энергопотреблением примерно на 30 может быть достигнуто снижение потребления энергии на% путем управления процессами и технического обслуживания. Без правильного управления процессом неоптимальные рабочие параметры, такие как термический нагрев, охлаждение и скорость обработки в случае процесса экструзии полимера, приводят к огромным потерям энергии.

Плотность и вязкость полимерных расплавов являются очень важными физико-химическими параметрами в процессе производства полимера. Они являются очень важными факторами, влияющими на себестоимость продукции и рентабельность производственного процесса. Полимеры подвергаются литью под давлением, прессованию под давлением или экструзии - все это требует приведения полимера в форму.

Поточная характеристика материалов демонстрирует повышенную популярность среди исследователей, работающих над улучшением производительности многих существующих производственных процессов, а также новых процессов. Преимущества, связанные с применением этих методов, могут быть напрямую связаны с улучшением качества и снижением производственных затрат. Измерения реологии могут использоваться для характеристики материала, определения технологичности и в качестве входных данных для компьютерного моделирования. Реология имеет преимущества перед другими методами из-за ее чувствительности к определенным аспектам структуры, таким как хвост с высокой молекулярной массой и ветвление. Во многих случаях реологическая характеристика намного быстрее, чем ее аналоги.

В процессе экструзии плотность продукта является наиболее важным фактором, влияющим на производственные затраты и общую рентабельность производственного процесса. Снижение плотности снижает стоимость сырья. Однако, если плотность продукта сохраняется слишком низкой, это ухудшает механические свойства и геометрическую точность. Следовательно, критический баланс необходим для снижения материальных затрат при сохранении достаточной прочности и точности. Плотность поливинилхлоридной пены можно контролировать, варьируя тип и количество добавок, параметры обработки (температура, скорость шнека) или и то, и другое.

Основная цель непрерывной регулировки рабочих настроек — гарантировать стабильное качество расплава. Исследования показали, что вязкость расплава, вероятно, является лучшим показателем качества расплава (Cogswell, 1981). Для более вязких материалов необходимо приложить большее усилие и отрегулировать другие условия, например температуру. Производители должны внимательно понимать эту информацию, чтобы обеспечить надлежащие условия и оптимальное использование ресурсов. Для оптимизации рабочих настроек предусмотрен мониторинг в режиме реального времени.oring требуется вязкость расплава.

Вызовы

Одношнековая и двухшнековая экструзия являются наиболее широко используемыми методами экструзии. Пластмассовые гранулы проталкиваются шнеком, перемещающимся из зоны подачи в головку, и гранулы плавятся под воздействием напряжения сдвига и нагрева цилиндра.

Приложение связано

Большинство полимерных материалов демонстрируют чрезвычайно сложное поведение, особенно в случае расплавов полимеров. Приложение требует измерений в очень сложных условиях - при высоком давлении (50-100 МПа) и высокой температуре (около 150-300 ° C). В HPHT существует высокий риск проблем точности и надежности.

Проблемы с мониторингом процессаoring с потребляемой мощностью двигателя

Лишь немногие компании, занимающиеся переработкой пластмасс, контролируют потребление энергии двигателем экструдера для изучения стабильности расплава, качества конечного продукта, а также эффективности использования энергии. Тем не менее, есть несколько проблем с этой техникой:

  • Установка измерителей мощности для каждого экструдера стоит дорого, и математические модели, основанные на настройках процесса, могут быть лучшей альтернативой
  • Существующие модели сильно зависят от геометрии экструдера и полимерных материалов, трудно использовать одну и ту же модель в разных случаях без повторного обучения.

Проблемы с мониторингом процессаoring с давлением расплава

В промышленности давление расплава вблизи кончика шнека обычно принимается в качестве основного показателя качества расплава. Несколько ограничений с этой техникой:

  • Известно, что давление пропорционально скорости шнека, однако оно также незначительно зависит от температуры расплава, геометрии шнека и обрабатываемого полимерного материала.
  • Нестабильное давление расплава вызывает колебания производительности и изменения качества конечного продукта.

Ограничения традиционных методов измерения вязкости

Реологическое поведение большинства полимерных материалов довольно сложное. Вязкость зависит как от сдвига, так и от термической истории. Часто вязкость полимера измеряется в автономном режиме. Образец полимерного соединения расплавляется и помещается в специальную капиллярную трубку (стеклянный вискозиметр) или с помощью капиллярной трубки, установленной параллельно экструдеру, в случае онлайн-измерений. Обе технологии включают длительные задержки, возникающие из-за времени, необходимого для протекания расплава через транзитные линии и капилляр. В некоторых случаях вискозиметры устанавливаются на экструзионных линиях, которые измеряют напряжение на стенке матрицы путем измерения падения давления вдоль щели или капилляра, а скорость потока измеряется дополнительным расходомером. Хотя эти методы дают измерения вязкости, более подходящие для процесса экструзии, расходомер часто нарушает поток расплава, тем самым изменяя исходные характеристики потока.

Обычные механические и электромеханические вискозиметры, предназначенные в первую очередь для лабораторных измерений, трудно интегрировать в системы контроля и мониторинга.oring среда. Текущая методология тестирования в сторонних лабораториях не является оптимальной и дорогой из-за логистических проблем с доставкой и высоких постоянных затрат. Сложные изменения, происходящие внутри двигателя или компрессора, часто невозможно определить по обычной пробе масла, поскольку данные, представленные такой пробой, просто отражают моментальный снимок состояния масла на момент отбора пробы, и на обычные приборы могут повлиять скорость сдвига, температура и другие переменные.

Почему измерение реологии в режиме реального времени важно?

Мониторинг вязкости в режиме реального времени имеет несколько мотивационных преимуществ: с точки зрения затрат, защиты окружающей среды и логистики.oring в процессе производства полимеров. Это отличный инструмент для определения характеристик материалов и устранения различных неполадок. Ключевые преимущества заключаются в следующем:

Экономические и логистические преимущества, снижение себестоимости продукции: Анализ вязкости в режиме реального времени позволит сократить количество образцов, отправляемых в лаборатории за пределами площадки, и связанные с этим расходы. Непрерывные результаты анализа на месте также уменьшат трудозатраты на доставку и затраты на выборку.

Измерения реологии могут помочь в устранении неполадок при переработке полимера и уменьшении ошибок:

  • Акулья кожа: Материалы, которые не очень разжижаются при сдвиге, склонны к акульим шкурам при относительно более низкой пропускной способности. Информация о вязкости материала при температуре обработки (в области кромки) может быть существенной для уменьшения напряжения сдвига, повышения температуры матрицы или использования добавок, которые способствуют проскальзыванию и предотвращают дефект.
  • Нестабильность пузырей при выдувании пленки: Низкая прочность расплава материала может вызвать этот дефект. Значения вязкости при растяжении и / или прочности расплава материалов могут быть использованы для сравнения стабильности пузырьков различных материалов и выбора подходящего материала для применения. Охлаждение может помочь снизить температуру пузырьков и тем самым увеличить прочность расплава.
  • Плохое смешивание двух полимеров: Когда разница вязкости между двумя полимерами, подлежащими смешиванию, является большой (например, в течение времен 5), смешивание является чрезвычайно трудным, потому что напряжение сдвига, оказываемое матрицей на дисперсную фазу с более высокой вязкостью, недостаточно велико, чтобы вызвать разрушение. Корректирующим действием будет использование матрицы более высокой вязкости.

Улучшенное качество конечного продукта: Реологические измерения сырья и конечного продукта могут характеризовать такие свойства продукта, как ударопрочность, оптика, коробление, хрупкость и т. д. Непрерывный мониторингoring может помочь обнаружить любые изменения или ухудшения качества, которые могут произойти в процессе экструзии.

Уменьшенное потребление энергии: Для оптимизации рабочих настроек предусмотрен мониторинг в режиме реального времени.oring требуется вязкость расплава. Оптимальное использование ресурсов и электроэнергии в производстве при строгом контроле процессов обеспечивается с помощью поточных реологических измерений в режиме реального времени.

Повышенная безопасность работника: Другие факторы, такие как требования по охране труда и технике безопасности при работе с растворителями, забота об окружающей среде и необходимость в специалистах для проведения этих испытаний (которые должны проводиться в лаборатории), способствуют высокой популярности метода, не содержащего растворителей.

Более быстрое время отклика: Анализ вязкости (и плотности) на месте позволит сократить / устранить задержку между отбором проб и получением ответа из лаборатории.

Окружающая среда: Использование ресурсов можно максимизировать посредством онлайн-мониторинга.oring системы, что приводит к сокращению отходов, что полезно для окружающей среды. Повышение устойчивости за счет сокращения выбросов.

Rheonics' Решения

Автоматизированное измерение вязкости в режиме реального времени имеет решающее значение для производства полимеров. Rheonics предлагает следующие решения на основе сбалансированного крутильного резонатора для управления и оптимизации процессов переработки полимеров:

  1. В очереди Вязкость измерения: Rheonics" SRV Это линейное устройство для измерения вязкости широкого диапазона с встроенным измерением температуры жидкости, способное в реальном времени обнаруживать изменения вязкости в любом технологическом потоке.
  2. В очереди Вязкость и плотность измерения: Rheonics" SRD это встроенный прибор для одновременного измерения плотности и вязкости с измерением температуры встроенной жидкости. Если измерение плотности важно для вашей работы, SRD - это лучший датчик для удовлетворения ваших потребностей, с эксплуатационными возможностями, аналогичными SRV, и точными измерениями плотности.

Автоматическое поточное измерение вязкости с помощью SRV или SRD исключает различия в отборе проб и лабораторных методах, которые используются для измерения вязкости традиционными методами. Датчик расположен в линии, поэтому он непрерывно измеряет вязкость (и плотность в случае SRD). Использование SRV/SRD для мониторинга процессаoring может повысить производительность и увеличить прибыль. Оба датчика имеют компактный форм-фактор, что упрощает установку OEM и модернизацию. Они не требуют обслуживания или изменения конфигурации. Оба датчика обеспечивают точные, повторяемые результаты независимо от того, как и где они установлены, без необходимости использования специальных камер, резиновых уплотнений или механической защиты. SRV и SRD не требуют расходных материалов и чрезвычайно просты в эксплуатации.

Компактный форм-фактор, нет движущихся частей и не требует обслуживания

RheonicsSRV и SRD имеют очень малый форм-фактор, что упрощает установку OEM и модернизацию. Они обеспечивают легкую интеграцию в любой технологический поток. Их легко чистить, они не требуют обслуживания или изменения конфигурации. Они занимают небольшую площадь, что позволяет устанавливать их в линию на любой технологической линии, избегая необходимости в дополнительном пространстве или адаптере.

Высокая стабильность и нечувствительность к условиям монтажа: возможна любая конфигурация

Rheonics В SRV и SRD используется уникальный запатентованный коаксиальный резонатор, в котором два конца датчиков закручиваются в противоположных направлениях, компенсируя реактивные моменты при их монтаже и, следовательно, делая их совершенно нечувствительными к условиям монтажа и расходам. Эти датчики легко справляются с регулярными перемещениями. Чувствительный элемент находится непосредственно в жидкости, поэтому специальный корпус или защитная клетка не требуются.

Мгновенное получение точных данных об условиях процесса - полный обзор системы и прогнозирующий контроль

RheonicsПрограммное обеспечение является мощным, интуитивно понятным и удобным в использовании. Вязкость в реальном времени можно отслеживать на компьютере. Управление несколькими датчиками осуществляется с единой приборной панели, разбросанной по всему заводскому цеху. Отсутствие влияния пульсации давления от перекачки на работу датчика или точность измерений. Не подвержен влиянию ударов, вибраций или условий потока.

Простая установка и не требует перенастройки / перекалибровки

Замена датчиков без замены или перепрограммирования электроники, замена датчика и электроники без каких-либо обновлений прошивки или изменений калибровочных коэффициентов. Легкий монтаж. Ввинчивается в резьбу ¾ дюйма NPT фитинга линии подачи чернил. Никаких палат, O-ring уплотнители или прокладки. Легко снимается для чистки или осмотра. SRV доступен с фланцем и tri-clamp соединение для облегчения монтажа и демонтажа.

Низкое энергопотребление

Источник питания постоянного тока 24V с потреблением тока ниже 0.1 A при нормальной работе

Быстрое время отклика и температурная компенсация вязкости

Сверхбыстрая и надежная электроника в сочетании с комплексными вычислительными моделями позволяют Rheonics устройства одни из самых быстрых и точных в отрасли. SRV и SRD обеспечивают точные измерения вязкости (и плотности для SRD) в режиме реального времени каждую секунду, и на них не влияют изменения расхода!

Широкие операционные возможности

Rheonics'приборы созданы для проведения измерений в самых сложных условиях. SRV имеет самый широкий на рынке рабочий диапазон поточных технологических вискозиметров:

  • Диапазон давления до 5000 фунтов на квадратный дюйм
  • Диапазон температур от -40 до 200 ° C
  • Диапазон вязкости: от 0.5 сП до 50,000 сП

SRD: один инструмент, тройная функция - Вязкость, температура и плотность

RheonicsSRD — это уникальный продукт, который заменяет три различных прибора для измерения вязкости, плотности и температуры. Это устраняет трудности совместного размещения трех разных приборов и обеспечивает чрезвычайно точные и повторяемые измерения в самых суровых условиях.

Чистый на месте (CIP)

SRV (и SRD) контролируют очистку линий с помощью monit.oring вязкость (и плотность) растворителя на этапе очистки. Любой небольшой остаток обнаруживается датчиком, что позволяет оператору решить, является ли линия чистой по назначению. Альтернативно, SRV передает информацию в автоматизированную систему очистки, чтобы обеспечить полную и повторяемую очистку между проходами, в отличие от стеклянных капилляров.

Превосходный дизайн датчика и технология

Сложная запатентованная электроника третьего поколения управляет этими датчиками и оценивает их реакцию. SRV и SRD доступны со стандартными технологическими соединениями, такими как ¾ дюйма NPT и 3 дюйм. Tri-clamp позволяет операторам заменить существующий датчик температуры в технологической линии на SRV/SRD, предоставляя ценную и полезную информацию о технологической жидкости, такую ​​как вязкость, помимо точного измерения температуры с помощью встроенного датчика Pt1000 (доступен стандарт DIN EN 60751, класс AA, A, B) .

Электроника построена в соответствии с вашими потребностями

Электроника датчика, имеющаяся как во взрывозащищенном корпусе преобразователя, так и на DIN-рейке малого форм-фактора, обеспечивает простую интеграцию в технологические трубопроводы и внутри шкафов с оборудованием.

 

Простота интеграции

Многочисленные аналоговые и цифровые методы связи, реализованные в электронике датчика, делают подключение к промышленному ПЛК и системам управления простым и понятным.

 

Соответствие ATEX и IECEx

Rheonics предлагает искробезопасные датчики, сертифицированные ATEX и IECEx для использования в опасных средах. Эти датчики соответствуют основным требованиям по охране труда и технике безопасности, касающимся проектирования и изготовления оборудования и защитных систем, предназначенных для использования в потенциально взрывоопасных средах.

Сертификаты искробезопасности и взрывобезопасности, выданные Rheonics также позволяет настраивать существующий датчик, позволяя нашим клиентам избежать времени и затрат, связанных с поиском и тестированием альтернативы. Пользовательские датчики могут быть предоставлены для приложений, требующих от одного до тысяч единиц; со сроками выполнения недель, а не месяцев.

Rheonics SRV & SRD сертифицированы как ATEX, так и IECEx.

Сертифицировано ATEX (2014 / 34 / EU)

RheonicsИскробезопасные датчики, сертифицированные ATEX, соответствуют директиве ATEX 2014/34/EU и сертифицированы по искробезопасности по Ex ia. Директива ATEX определяет минимальные и основные требования, связанные со здоровьем и безопасностью для защиты работников, работающих в опасных атмосферах.

Rheonics' Датчики, сертифицированные ATEX, признаны для использования в Европе и за рубежом. Все детали, сертифицированные ATEX, имеют маркировку «CE», указывающую на соответствие.

Сертифицировано IECEx

Rheonics' Искробезопасные датчики сертифицированы IECEx, Международной электротехнической комиссией для сертификации по стандартам, связанным с оборудованием, предназначенным для использования во взрывоопасных средах.

Это международный сертификат, гарантирующий соблюдение техники безопасности при использовании во взрывоопасных зонах. Rheonics датчики сертифицированы на искробезопасность по Ex i.

Реализация

Непосредственно установите датчик в ваш технологический поток для измерения вязкости и плотности в режиме реального времени. Обходной линии не требуется: датчик может быть погружен в линию, расход и вибрации не влияют на стабильность и точность измерений. Оптимизируйте процесс принятия решений, предоставляя повторные, последовательные и последовательные испытания жидкости.

Rheonics Выбор инструмента

Rheonics разрабатывает, производит и продает инновационные датчики и средства мониторинга жидкостей.oring системы. Точность, созданная в Швейцарии, RheonicsЛинейные вискозиметры обладают чувствительностью, необходимой для применения, и надежностью, необходимой для работы в суровых условиях эксплуатации. Стабильные результаты – даже при неблагоприятных условиях потока. Никакого влияния падения давления или скорости потока. Он одинаково хорошо подходит для измерений контроля качества в лаборатории.

Предлагаемые продукты для применения

• Широкий диапазон вязкости - контроль всего процесса
• Повторяющиеся измерения в ньютоновских и неньютоновских жидкостях, однофазных и многофазных жидкостях
• Цельнометаллическая конструкция (нержавеющая сталь 316L)
• Встроенное измерение температуры жидкости
• Компактный форм-фактор для простой установки в существующие технологические линии
• Легко чистится, не требует обслуживания или перенастройки

• Единый прибор для измерения технологической плотности, вязкости и температуры
• Повторяющиеся измерения в ньютоновских и неньютоновских жидкостях, однофазных и многофазных жидкостях
• Цельнометаллическая конструкция (нержавеющая сталь 316L)
• Встроенное измерение температуры жидкости
• Компактный форм-фактор для простой установки в существующие трубы
• Легко чистится, не требует обслуживания или перенастройки

Поиск