Polymeren zijn van goedkope vervangers voor natuurlijke producten veranderd in hoogwaardige opties voor een verscheidenheid aan industriële toepassingen vanwege hun lage kosten, bereik van eigenschappen (hoge chemische bestendigheid, hoge temperatuurbestendigheid, hoge sterkte-gewichtsverhouding) en gemak van verwerking. Ze worden gebruikt als folieverpakking in massieve vormvormen voor carrosserieonderdelen, tv-kasten, vliegtuigonderdelen, schuim voor koffiebekers en koelkastisolatie, vezels voor kleding en tapijten, kleefstoffen, rubber voor banden en slangen, verf en andere coatings en veel andere applicaties.

Polymeerextrusie is extreem energie-intensief en de real-time monitoringoring van het energieverbruik en de smeltkwaliteit is uiterst noodzakelijk geworden om aan de nieuwe koolstofregelgeving te voldoen en te overleven op de zeer competitieve kunststofmarkt.

Polymeren ondergaan spuitgieten, compressievormen of extrusie - die allemaal vereisen dat een polymeer in een vorm wordt gedwongen. De verwerking is echter energie-intensief. In het VK bedragen de elektriciteitskosten voor de verwerking van kunststoffen ruwweg £ 350 miljoen per jaar. Een vermindering van het elektriciteitsverbruik zou leiden tot enorme besparingen en een aanzienlijke vermindering van de milieubelasting.

De energie die wordt verbruikt tijdens de polymeerverwerking kan worden onderverdeeld in twee aspecten: het energiebeheersysteem op hoog niveau en de machinebesturing op laag niveau. Voor het energiebeheersysteem op hoog niveau kan ongeveer 30% reductie in energieverbruik worden bereikt door procesbeheer en onderhoud. Zonder het juiste procesbeheer dragen niet-optimale bedrijfsinstellingen zoals thermische verwarming, koeling en de verwerkingssnelheid in het geval van polymeerextrusieproces bij aan enorme energieverspilling.

De dichtheid en viscositeit van polymeersmeltingen zijn zeer belangrijke fysisch-chemische parameters in een polymeervervaardigingsproces. Het zijn zeer belangrijke factoren die de productiekosten en de winstgevendheid van het productieproces beïnvloeden. Polymeren ondergaan spuitgieten, compressievormen of extrusie - die allemaal vereisen dat een polymeer in een vorm wordt gedwongen.

Inline karakterisatie van materialen toont een toegenomen populariteit onder onderzoekers die werken aan het verbeteren van de prestaties van vele bestaande productieprocessen en nieuwe processen. De voordelen verbonden aan de toepassing van deze technieken kunnen direct verband houden met verbeterde kwaliteit en lagere productiekosten. Reologiemetingen kunnen worden gebruikt voor materiaalkarakterisering, bepaling van de verwerkbaarheid en als invoergegevens voor computersimulaties. Reologie heeft voordelen ten opzichte van andere methoden vanwege de gevoeligheid ervan voor bepaalde aspecten van de structuur, zoals staart en vertakkingen met een hoog molecuulgewicht. In veel gevallen is reologische karakterisering veel sneller dan zijn tegenhangers.

In het extrusieproces is productdichtheid de belangrijkste factor die de productiekosten en de algemene winstgevendheid van het productieproces beïnvloedt. Een vermindering van de dichtheid vermindert de grondstofkosten. Als de productdichtheid echter te laag wordt gehouden, tast dit de mechanische eigenschappen en geometrische nauwkeurigheid aan. Daarom is een kritische balans essentieel om de materiaalkosten te verlagen met behoud van voldoende sterkte en nauwkeurigheid. De dichtheid van PVC-schuim kan worden geregeld door het type en de hoeveelheid samengestelde additieven, verwerkingsparameters (temperatuur, schroefsnelheid) of beide te variëren.

Het belangrijkste doel van het continu aanpassen van de bedrijfsinstellingen is het garanderen van een consistente smeltkwaliteit. Uit onderzoek is gebleken dat de smeltviscositeit waarschijnlijk de beste indicator is voor de smeltkwaliteit (Cogswell, 1981). Voor viskeuzere materialen moet meer kracht worden geleverd en moeten andere omstandigheden worden aangepast, zoals de temperatuur. Fabrikanten moeten deze informatie zorgvuldig begrijpen om de juiste omstandigheden en het beste gebruik van hulpbronnen te garanderen. Voor het optimaliseren van de bedrijfsinstellingen wordt een real-time monitoring smeltviscositeit is vereist.

Extrusie met één of twee schroeven zijn de meest gebruikte extrusietechnieken. Plastic korrels worden geduwd door een schroef die van de toevoerzone naar de matrijs beweegt, en korrels smelten met warmte van schuifspanning en vatverwarming.

Applicatie gerelateerd

De meeste polymere materialen vertonen een extreem gecompliceerd gedrag, vooral in het geval van polymeersmeltingen. De applicatie vereist metingen in zeer moeilijke omstandigheden - bij hoge druk (50-100 MPa) en hoge temperatuur (ongeveer 150-300 ° C). In HPHT bestaat een groot risico op problemen met nauwkeurigheid en betrouwbaarheid.

Problemen met procesbewakingoring met het energieverbruik van de motor

Weinig kunststofverwerkende bedrijven monitoren het motorverbruik van de extrudermotor om de smeltstabiliteit, de kwaliteit van het eindproduct en ook de energie-efficiëntie te onderzoeken. Er zijn echter weinig uitdagingen met deze techniek:

• Installatie van energiemeters voor elke extruder is duur en wiskundige modellen op basis van procesinstellingen zijn wellicht een beter alternatief
• Bestaande modellen zijn sterk afhankelijk van de geometrie van extruder- en polymeermaterialen, het is moeilijk om hetzelfde model op verschillende use-cases te gebruiken zonder opnieuw te trainen

Problemen met procesbewakingoring met smeltdruk

In de industrie wordt de smeltdruk in de buurt van de schroefpunt meestal geaccepteerd als de belangrijkste indicator voor smeltkwaliteit. Enkele beperkingen met deze techniek:

• Het is bekend dat de druk evenredig is met de schroefsnelheid, maar deze wordt ook enigszins beïnvloed door de smelttemperatuur, schroefgeometrie en het polymeermateriaal dat wordt verwerkt.
• Onstabiele smeltdruk veroorzaakt fluctuaties in de doorvoer en variaties in de kwaliteit van het eindproduct.

Beperkingen van traditionele viscositeitsmeettechnieken

Het reologische gedrag van de meeste polymere materialen is vrij complex. De viscositeit is zowel afschuif- als thermische geschiedenis afhankelijk. Vaak wordt de polymeerviscositeit off-line gemeten. Een monster van polymeerverbinding wordt gesmolten en in een speciale capillaire buis (glazen viscositeitsmeter) gebracht of door een capillaire buis op te nemen die parallel aan de extruder is gemonteerd in het geval van online metingen. Beide technieken brengen lange tijdsvertragingen met zich mee als gevolg van de tijd die de smelt nodig heeft om door de doorvoerleidingen en het capillair te stromen. In sommige gevallen worden viscometers op de extrusielijnen gemonteerd die de spanning op de matrijswand meten door de drukval langs een spleet of capillair te meten en wordt het debiet gemeten door een extra stromingsmeter. Hoewel deze methoden viscositeitsmetingen produceren die relevanter zijn voor het extrusieproces, verstoort de stroommeter vaak de smeltstroom waardoor de oorspronkelijke stromingseigenschappen worden gewijzigd.

Conventionele mechanische en elektromechanische viscometers die primair zijn ontworpen voor laboratoriummetingen zijn moeilijk te integreren in de regeling en bewakingoring omgeving. De huidige testmethode in externe laboratoria is niet optimaal en duur vanwege de logistieke uitdagingen van verzending en hoge vaste kosten. De complexe veranderingen die plaatsvinden in een motor of compressor kunnen vaak niet worden bepaald aan de hand van een routinematig oliemonster, omdat de gegevens die door een dergelijk monster worden weergegeven eenvoudigweg een momentopname weerspiegelen van de toestand van de olie op het moment dat het monster wordt genomen en de conventionele instrumentatie kan worden beïnvloed door afschuifsnelheid, temperatuur en andere variabelen.

Er zijn verschillende motiverende voordelen vanuit kosten-, milieu- en logistieke perspectieven voor online realtime viscositeitsmonitoringoring in het polymeerproductieproces. Het is een uitstekend hulpmiddel voor materiaalkarakterisering en diverse probleemoplossingsdoeleinden. De belangrijkste voordelen zijn als volgt:

Economische en logistieke voordelen, lagere productiekosten: Online viscositeitsanalyse zou het aantal monsters dat naar off-site laboratoria wordt gestuurd, en de daarmee gepaard gaande kosten verminderen. Continue output van analyses ter plaatse zou ook de arbeidskosten / verzendkosten en bemonsteringsfouten verminderen.

Reologische metingen kunnen helpen bij het oplossen van problemen tijdens de verwerking van polymeren en het verminderen van fouten:

• Haaien huid: Materialen die niet erg dunner worden, zijn gevoelig voor haaienhuid bij relatief lagere doorvoersnelheden. De viscositeitsinformatie van materiaal bij de verwerkingstemperatuur (in de lipregio) kan essentieel zijn om schuifspanning te verminderen, de matrijstemperatuur te verhogen of additieven te gebruiken die uitglijden bevorderen en het defect voorkomen.
• Bubble-instabiliteit bij het blazen van films: Lage smeltsterkte van materiaal kan dit defect veroorzaken. Uitbreidingsviscositeit en / of smeltsterktewaarden van materialen kunnen worden gebruikt om bellenstabiliteit van verschillende materialen te vergelijken en het juiste materiaal voor de toepassing te kiezen. Koeling kan de bellentemperatuur helpen verlagen en daarmee de smeltsterkte verhogen.
• Slechte menging van twee polymeren: Wanneer het viscositeitsverschil tussen twee te mengen polymeren groot is (bijvoorbeeld over 5 tijden), is mengen buitengewoon moeilijk omdat de schuifspanning uitgeoefend door de matrix op de gedispergeerde fase met hogere viscositeit niet groot genoeg is om uiteenvallen te veroorzaken. Corrigerende werking zou zijn om een ​​matrix met een hogere viscositeit te gebruiken.

Verbeterde kwaliteit van het eindproduct: De reologische metingen van de grondstof en het eindproduct kunnen producteigenschappen karakteriseren zoals slagvastheid, optica, kromtrekken, brosheid enz. Continue monitoringoring kan helpen bij het detecteren van eventuele wijzigingen of degradatie die kunnen optreden tijdens het extrusieproces.

Verminderd energieverbruik: Voor het optimaliseren van de bedrijfsinstellingen wordt een real-time monitoring smeltviscositeit is vereist. Optimaal gebruik van hulpbronnen en elektriciteit bij de productie met strakke controle over de processen wordt verzekerd met realtime inline reologische metingen.

Verhoogde veiligheid van werknemers: Andere factoren zoals gezondheids- en veiligheidseisen voor het werken met oplosmiddelen, aandacht voor het milieu en de behoefte aan gespecialiseerd personeel om deze tests uit te voeren (die in een laboratorium moeten worden uitgevoerd) dragen bij aan de grote populariteit van de oplosmiddelvrije methode.

Snellere responstijden: In-situ viscositeitsanalyse (en dichtheid) zou de vertraging tussen bemonstering en het ontvangen van een reactie van het laboratorium verminderen / elimineren.

Milieu: Het gebruik van hulpbronnen kan worden gemaximaliseerd via online monitoringoring Dit resulteert in minder verspilling, wat goed is voor het milieu. Verbeterde duurzaamheid door verminderde uitstoot.

Geautomatiseerde, realtime in-line viscositeitsmeting is van cruciaal belang voor de productie van polymeren. Rheonics biedt de volgende oplossingen, gebaseerd op een gebalanceerde torsieresonator, voor procesbeheersing en optimalisatie in de polymeerverwerking:

1. In lijn viscositeit afmetingen: Rheonics' SRV is een is een breed bereik, in-line viscositeitsmeetapparaat met ingebouwde vloeistoftemperatuurmeting en is in staat om viscositeitsveranderingen in elke processtroom in realtime te detecteren.
2. In lijn Viscositeit en dichtheid afmetingen: Rheonics' SRD is een in-line simultaan meetinstrument voor dichtheid en viscositeit met ingebouwde vloeistoftemperatuurmeting. Als dichtheidsmeting belangrijk is voor uw activiteiten, is SRD de beste sensor om aan uw behoeften te voldoen, met operationele mogelijkheden die vergelijkbaar zijn met de SRV, samen met nauwkeurige dichtheidsmetingen.

Geautomatiseerde in-line viscositeitsmeting via SRV of een SRD elimineert de variaties in monstername en laboratoriumtechnieken die worden gebruikt voor viscositeitsmeting met de traditionele methoden. De sensor is in-line geplaatst zodat deze continu de viscositeit (en dichtheid in geval van SRD) meet. Gebruik van een SRV/SRD voor procesmonitoringoring kan de productiviteit verbeteren en de winstmarges vergroten. Beide sensoren hebben een compacte vormfactor voor eenvoudige OEM- en retrofit-installatie. Ze vereisen geen onderhoud of herconfiguratie. Beide sensoren bieden nauwkeurige, herhaalbare resultaten, ongeacht hoe of waar ze zijn gemonteerd, zonder dat er speciale kamers, rubberen afdichtingen of mechanische bescherming nodig zijn. Omdat er geen verbruiksartikelen nodig zijn, zijn SRV en SRD uiterst eenvoudig te bedienen.

Compacte vormfactor, geen bewegende delen en vereisen geen onderhoud

Rheonics' SRV en SRD hebben een zeer kleine vormfactor voor eenvoudige OEM- en retrofit-installatie. Ze maken een eenvoudige integratie in elke processtroom mogelijk. Ze zijn gemakkelijk schoon te maken en vereisen geen onderhoud of herconfiguratie. Ze hebben een kleine footprint waardoor inline-installatie in elke proceslijn mogelijk is, waardoor extra ruimte of adaptervereisten worden vermeden.

Hoge stabiliteit en ongevoelig voor montageomstandigheden: elke configuratie mogelijk

Rheonics SRV en SRD maken gebruik van een unieke gepatenteerde coaxiale resonator, waarbij twee uiteinden van de sensoren in tegengestelde richtingen draaien, waardoor reactiekoppels op hun montage worden geëlimineerd en ze dus volledig ongevoelig worden voor montageomstandigheden en stroomsnelheden. Deze sensoren kunnen een regelmatige verplaatsing gemakkelijk aan. Het sensorelement zit direct in de vloeistof, zonder dat er een speciale behuizing of beschermende kooi nodig is.

Direct nauwkeurige uitlezingen van procescondities - Compleet systeemoverzicht en voorspellende controle

Rheonics'software is krachtig, intuïtief en gemakkelijk te gebruiken. Realtime viscositeit kan op een computer worden gevolgd. Meerdere sensoren worden beheerd vanuit één dashboard, verspreid over de fabrieksvloer. Geen effect van drukpulsatie door pompen op de werking van de sensor of de meetnauwkeurigheid. Onaangetast door schokken, trillingen of stromingsomstandigheden.

Eenvoudige installatie en geen herconfiguraties / herkalibraties nodig

Vervang sensoren zonder elektronica te vervangen of te herprogrammeren, drop-in vervangingen voor zowel sensor als elektronica zonder enige firmware-updates of wijzigingen in de kalibratiecoëfficiënt. Eenvoudige montage. Wordt in ¾” NPT-schroefdraad in de inktleidingfitting geschroefd. Geen kamers, O-ring afdichtingen of pakkingen. Gemakkelijk te verwijderen voor reiniging of inspectie. SRV verkrijgbaar met flens en tri-clamp aansluiting voor eenvoudige montage en demontage.

Laag energieverbruik

24V DC-voeding met minder dan 0.1 A stroomopname tijdens normaal bedrijf

Snelle reactietijd en temperatuur gecompenseerde viscositeit

Ultrasnelle en robuuste elektronica, gecombineerd met uitgebreide computermodellen, zorgen ervoor Rheonics apparaten een van de snelste en meest nauwkeurige in de branche. SRV en SRD geven elke seconde realtime, nauwkeurige metingen van de viscositeit (en dichtheid voor SRD) en worden niet beïnvloed door variaties in de stroomsnelheid!

Brede operationele mogelijkheden

Rheonics'instrumenten zijn gebouwd om metingen te doen in de meest uitdagende omstandigheden. SRV heeft het breedste operationele assortiment op de markt voor inline procesviscometers:

• Drukbereik tot 5000 psi
• Temperatuurbereik van -40 tot 200 ° C
• Viscositeitsbereik: 0.5 cP tot 50,000 cP

SRD: één instrument, drievoudige functie - Viscositeit, temperatuur en dichtheid

Rheonics'SRD is een uniek product dat drie verschillende instrumenten voor viscositeits-, dichtheids- en temperatuurmetingen vervangt. Het elimineert de moeilijkheid van het naast elkaar plaatsen van drie verschillende instrumenten en levert extreem nauwkeurige en herhaalbare metingen onder de zwaarste omstandigheden.

Clean in place (CIP)

SRV (en SRD) houdt monit toezicht op het opruimen van lijnenoring de viscositeit (en dichtheid) van het oplosmiddel tijdens de reinigingsfase. Eventuele kleine resten worden door de sensor gedetecteerd, zodat de operator kan beslissen wanneer de lijn schoon is. Als alternatief levert SRV informatie aan het geautomatiseerde reinigingssysteem om een ​​volledige en herhaalbare reiniging tussen de runs te garanderen, in tegenstelling tot bij glazen capillairen.

Superieur sensorontwerp en -technologie

Geavanceerde, gepatenteerde elektronica van de derde generatie drijft deze sensoren aan en evalueert hun reactie. SRV en SRD zijn verkrijgbaar met industriestandaard procesaansluitingen zoals ¾” NPT en 3” Tri-clamp waardoor operators een bestaande temperatuursensor in hun proceslijn kunnen vervangen door SRV/SRD, wat zeer waardevolle en bruikbare procesvloeistofinformatie oplevert, zoals viscositeit, naast een nauwkeurige temperatuurmeting met behulp van een ingebouwde Pt1000 (DIN EN 60751 klasse AA, A, B beschikbaar) .

Elektronica gebouwd om aan uw behoeften te voldoen

De sensorelektronica is beschikbaar in zowel een explosieveilige transmitterbehuizing als een DIN-railmontage met een kleine vormfactor en maakt een eenvoudige integratie in procespijpleidingen en in apparatuurkasten van machines mogelijk.

Eenvoudig te integreren

Meerdere analoge en digitale communicatiemethoden die in de sensorelektronica zijn geïmplementeerd, maken het aansluiten op industriële PLC- en besturingssystemen eenvoudig en eenvoudig.

Rheonics biedt intrinsiek veilige sensoren gecertificeerd door ATEX en IECEx voor gebruik in gevaarlijke omgevingen. Deze sensoren voldoen aan de essentiële gezondheids- en veiligheidseisen met betrekking tot het ontwerp en de constructie van apparatuur en beveiligingssystemen bedoeld voor gebruik in potentieel explosieve atmosferen.

De intrinsiek veilige en explosieveilige certificeringen van Rheonics maakt het ook mogelijk om een ​​bestaande sensor aan te passen, waardoor onze klanten de tijd en kosten kunnen vermijden die gepaard gaan met het identificeren en testen van een alternatief. Er kunnen op maat gemaakte sensoren worden geleverd voor toepassingen waarbij één tot duizenden eenheden nodig zijn; met doorlooptijden van weken versus maanden.

Rheonics SRV & SRD zijn beide ATEX- en IECEx-gecertificeerd.

Installeer de sensor rechtstreeks in uw processtroom om realtime viscositeits- en dichtheidsmetingen te doen. Er is geen omloopleiding vereist: de sensor kan in-line worden ondergedompeld, de stroomsnelheid en trillingen hebben geen invloed op de meetstabiliteit en nauwkeurigheid. Optimaliseer het besluitvormingsproces door herhaalde, opeenvolgende en consistente tests op de vloeistof te leveren.

Rheonics ontwerpt, produceert en verkoopt innovatieve vloeistofdetectie en -monitoringoring systemen. Precisie gebouwd in Zwitserland, Rheonics'in-line viscometers hebben de gevoeligheid die vereist wordt door de toepassing en de betrouwbaarheid die nodig is om te overleven in een zware werkomgeving. Stabiele resultaten – zelfs onder ongunstige stromingsomstandigheden. Geen effect van drukval of debiet. Het is evenzeer geschikt voor kwaliteitscontrolemetingen in het laboratorium.