Polymere haben sich aufgrund ihrer geringen Kosten, ihrer vorteilhaften Eigenschaften (hohe chemische Beständigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit, hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht) und ihrer leichten Verarbeitbarkeit wegen von billigen Ersatzstoffen für Naturprodukte zu hochwertigen Materialien für eine Vielzahl industrieller Anwendungen entwickelt. Sie werden als Folienverpackungen, für feste Formteile von Automobilkarosserieteilen, Fernsehgehäusen, Flugzeugteilen, Schaumstoffen für Kaffeetassen und Kühlschrankisolierungen, Fasern für Bekleidung und Teppiche, Klebstoffen, Gummi für Reifen und Schläuche, Farben und Beschichtungen und vielem mehr verwendet.

Die Polymerextrusion ist extrem energieintensiv, und die Echtzeitüberwachung des Energieverbrauchs und der Schmelzequalität ist äußerst wichtig, um die neuen Vorschriften betreffend Kohlendioxidemission zu erfüllen und im hart umkämpften Kunststoffmarkt zu bestehen.

Polymere werden spritzgegossen, gepresst oder extrudiert. All dies erfordert, dass ein Polymer in eine Form gebracht wird. Die Verarbeitung ist jedoch energieintensiv. In Großbritannien belaufen sich die Stromkosten für die Kunststoffverarbeitung auf ca. £ 350 Millionen pro Jahr. Eine Reduktion des Stromverbrauchs würde zu enormen Einsparungen und einer erheblichen Verringerung der Umweltbelastung führen.

Der Energieverbrauch während der Polymerverarbeitung kann in zwei Aspekte unterteilt werden: das übergeordnete Energiemanagementsystem und die Maschinensteuerung. Für das übergeordnete Energiemanagementsystem kann durch Prozessmanagement und Wartung eine Reduktion des Energieverbrauchs um etwa 30% erreicht werden. Ohne das richtige Prozessmanagement tragen nicht optimale Betriebseinstellungen wie thermisches Aufheizen, Abkühlen und die Verarbeitungsgeschwindigkeit beim Polymer-Extrusionsprozess zu einer enormen Energieverschwendung bei.

Die Dichte und Viskosität von Polymerschmelzen sind sehr wichtige physikalisch-chemische Parameter in einem Polymerherstellungsprozess. Sie sind sehr wichtige Faktoren, die die Produktionskosten und die Rentabilität des Herstellungsprozesses beeinflussen. Polymere werden spritzgegossen, gepresst oder extrudiert. All dies erfordert, dass ein Polymer in eine Form gebracht wird.

Die Inline-Charakterisierung von Materialien erfreut sich bei Forschern zunehmender Beliebtheit, die daran arbeiten, die Leistung vieler bestehender Herstellungsverfahren zu verbessern sowie neuer Verfahren zu entwickeln. Die Vorteile, die mit der Anwendung dieser Techniken verbunden sind, können direkt mit einer verbesserten Qualität und reduzierten Produktionskosten in Verbindung gebracht werden. Rheologiemessungen können zur Materialcharakterisierung, zur Bestimmung der Verarbeitbarkeit und als Eingabedaten für Computersimulationen verwendet werden. Die Rheologie hat Vorteile gegenüber anderen Verfahren, da sie gegenüber bestimmten Aspekten der Struktur, wie Verzweigung und Verteilung des Molekulargewichtes bis hin zu hohen Werten, empfindlich ist. In vielen Fällen ist die rheologische Charakterisierung viel schneller als ihre Gegenstücke.

Im Extrusionsprozess ist die Produktdichte der kritischste Faktor, der die Produktionskosten und die Gesamtrentabilität des Herstellungsprozesses beeinflusst. Eine Reduzierung der Dichte reduziert die Rohstoffkosten. Wenn jedoch die Produktdichte zu niedrig gehalten wird, verschlechtern sich die mechanischen Eigenschaften und die geometrische Genauigkeit. Ein kritisches Gleichgewicht ist daher unerlässlich, um die Materialkosten zu senken und gleichzeitig eine ausreichende Festigkeit und Genauigkeit zu gewährleisten. Die Dichte des PVC-Schaums kann durch Variieren der Art und Menge der Additive, der Verarbeitungsparameter (Temperatur, Drehzahl der Förderschnecke) oder beider gesteuert werden.

Der Hauptzweck der kontinuierlichen Anpassung der Betriebseinstellungen besteht darin, eine gleichbleibende Schmelzequalität zu gewährleisten. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Schmelzviskosität wahrscheinlich der beste Indikator für die Qualität der Schmelze ist (Cogswell, 1981). Für viskosere Materialien muss mehr Kraft bereitgestellt und andere Bedingungen wie die Temperatur angepasst werden. Hersteller müssen diese Informationen sorgfältig verstehen, um ordnungsgemäße Bedingungen und eine optimale Nutzung der Ressourcen sicherzustellen. Zur Optimierung der Betriebseinstellungen steht eine Echtzeitüberwachung zur Verfügungoring der Schmelzeviskosität erforderlich.

Ein- und Zweischneckenextrusion sind die am häufigsten verwendeten Extrusionstechniken. Kunststoffgranulate werden von einer Schnecke, die sich von der Zufuhrzone zur Düse bewegt, gedrückt, und Granulate schmelzen unter Scherbeanspruchung und Trommelerwärmung.

Anwendungsbezogen

Die meisten Polymermaterialien zeigen ein äußerst kompliziertes Verhalten, insbesondere bei Polymerschmelzen. Die Anwendung erfordert Messungen unter sehr schwierigen Bedingungen - bei hohem Druck (50-100 MPa) und hoher Temperatur (ca. 150-300 ° C). Bei HPHT besteht ein hohes Risiko für Genauigkeits- und Zuverlässigkeitsprobleme.

Probleme mit der Prozessüberwachungoring mit Motorstromverbrauch

Nur wenige kunststoffverarbeitende Unternehmen überwachen den Stromverbrauch des Extrudermotors, um die Schmelzestabilität, die Endproduktqualität und auch die Energieeffizienz zu untersuchen. Bei dieser Technik gibt es jedoch ein paare Herausforderungen:

• Die Installation von Leistungsmessern für jeden Extruder ist teuer, und mathematische Modelle, die auf den Prozesseinstellungen basieren, sind möglicherweise eine bessere Alternative
• Bestehende Modelle hängen stark von der Geometrie des Extruders und der Polymermaterialien ab. Es ist schwierig, dasselbe Modell für verschiedene Anwendungsfälle ohne Umschulung zu verwenden

Probleme mit der Prozessüberwachungoring mit Schmelzedruck

In der Industrie wird üblicherweise der Schmelzedruck in der Nähe der Schneckenspitze als Hauptindikator für die Schmelzequalität akzeptiert. Einige Einschränkungen bei dieser Technik:

• Es ist bekannt, dass der Druck proportional zur Schneckendrehzahl ist, er wird jedoch auch geringfügig von der Schmelztemperatur, der Schneckengeometrie und dem zu verarbeitenden Polymermaterial beeinflusst.
• Instabiler Schmelzedruck verursacht Durchsatzschwankungen und Schwankungen der Endproduktqualität.

Einschränkungen herkömmlicher Viskositätsmesstechniken

Das rheologische Verhalten der meisten Polymermaterialien ist ziemlich komplex. Die Viskosität ist sowohl von der Scher- als auch von der thermischen Vorgeschichte abhängig. Oft wird die Polymerviskosität offline gemessen. Eine Probe der Polymerverbindung wird geschmolzen und in ein spezielles Kapillarröhrchen (Glasviskosimeter) oder bei Online-Messungen durch Einbau eines parallel zum Extruder montierten Kapillarröhrchens gegeben. Beide Techniken erfordern lange Zeitverzögerungen, die sich aus der Zeit ergeben, die die Schmelze benötigt, um durch die Transitleitungen und die Kapillare zu fließen. In einigen Fällen sind Viskosimeter an den Extrusionslinien angebracht, die die Spannung an der Düsenwand messen, indem sie den Druckabfall entlang eines Schlitzes oder einer Kapillare messen, und die Durchflussrate wird mit einem zusätzlichen Durchflussmesser gemessen. Obwohl diese Verfahren Viskositätsmessungen ergeben, die für den Extrusionsprozess relevanter sind, stört der Durchflussmesser häufig den Schmelzestrom, wodurch die ursprünglichen Fließeigenschaften verändert werden.

Herkömmliche mechanische und elektromechanische Viskosimeter, die hauptsächlich für Labormessungen konzipiert sind, lassen sich nur schwer in die Steuerung und Überwachung integrierenoring Umfeld. Die derzeitige Testmethode in externen Laboren ist aufgrund der logistischen Herausforderungen beim Versand und der hohen Fixkosten nicht optimal und teuer. Die komplexen Veränderungen, die innerhalb eines Motors oder Kompressors stattfinden, können oft nicht anhand einer routinemäßigen Ölprobe bestimmt werden, da die durch eine solche Probe dargestellten Daten lediglich eine Momentaufnahme des Ölzustands zum Zeitpunkt der Probenentnahme widerspiegeln und die herkömmliche Instrumentierung dadurch beeinträchtigt werden kann Schergeschwindigkeit, Temperatur und andere Variablen.

Es gibt mehrere motivierende Vorteile aus Kosten-, Umwelt- und Logistikgesichtspunkten bis hin zur Online-Viskositätsüberwachung in Echtzeitoring im Polymerproduktionsprozess. Es ist ein hervorragendes Werkzeug zur Materialcharakterisierung und für verschiedene Zwecke der Fehlerbehebung. Die wichtigsten Vorteile sind wie folgt:

Wirtschaftliche und logistische Vorteile, reduzierte Produktionskosten: Die Online-Viskositätsanalyse würde die Anzahl der Proben, die an externe Laboratorien geschickt werden, und die damit verbundenen Kosten verringern. Kontinuierliche Ergebnisse von Vor-Ort-Analysen würden auch den Arbeitsaufwand / die Kosten für den Versand und Stichprobenfehler reduzieren.

Rheologiemessungen können zur Fehlerbehebung bei der Polymerverarbeitung und zur Reduzierung von Fehlern beitragen:

• Haifischhaut: Materialien, die nicht sehr scherverdünnend sind, neigen zu Haifischhaut bei relativ niedrigeren Durchsatzraten. Die Viskositätsinformation des Materials bei der Verarbeitungstemperatur (im Lippenbereich) kann wesentlich sein, um die Scherbeanspruchung zu verringern, die Düsentemperatur zu erhöhen oder Additive zu verwenden, die das Rutschen fördern und den Defekt abwenden.
• Blaseninstabilität beim Folienblasen: Eine geringe Schmelzfestigkeit des Materials kann diesen Defekt verursachen. Dehnungsviskositäts- und / oder Schmelzfestigkeitswerte von Materialien können verwendet werden, um die Blasenstabilität verschiedener Materialien zu vergleichen und das richtige Material für die Anwendung auszuwählen. Das Abkühlen kann dazu beitragen, die Blasentemperatur zu senken und dadurch die Schmelzfestigkeit zu erhöhen.
• Schlechtes Vermischen von zwei Polymeren: Wenn der Viskositätsunterschied zwischen zwei zu mischenden Polymeren groß ist (z. B. über 5-Zeiten), ist das Mischen äußerst schwierig, da die von der Matrix auf die höherviskose dispergierte Phase ausgeübte Scherspannung nicht groß genug ist, um ein Zerbrechen zu verursachen. Abhilfemaßnahme wäre die Verwendung einer höherviskosen Matrix.

Verbesserte Endproduktqualität: Die rheologischen Messungen des Rohmaterials und des Endprodukts können Produkteigenschaften wie Schlagfestigkeit, Optik, Verzug, Sprödigkeit usw. charakterisieren. Kontinuierliche Überwachungoring kann dabei helfen, etwaige Veränderungen oder Verschlechterungen zu erkennen, die während des Extrusionsprozesses auftreten könnten.

Reduzierter Energieverbrauch: Zur Optimierung der Betriebseinstellungen steht eine Echtzeitüberwachung zur Verfügungoring der Schmelzeviskosität erforderlich. Durch rheologische Inline-Messungen in Echtzeit wird eine optimale Nutzung von Ressourcen und Strom in der Produktion bei strenger Kontrolle der Prozesse gewährleistet.

Erhöhte Arbeitssicherheit: Weitere Faktoren wie die Gesundheits- und Sicherheitsanforderungen für die Arbeit mit Lösungsmitteln, die Berücksichtigung der Umwelt und der Bedarf an Fachpersonal für die Durchführung dieser Tests (die in einem Labor durchgeführt werden müssen) tragen zur hohen Beliebtheit der lösungsmittelfreien Methode bei.

Schnellere Antwortzeiten: In-situ-Viskositäts- (und Dichteanalyse) würde die Verzögerung zwischen der Probenahme und dem Erhalt einer Antwort vom Labor verringern / beseitigen.

Umwelt: Die Nutzung der Ressourcen kann durch Online-Überwachung maximiert werdenoring Systeme, was zu weniger Abfall führt, was gut für die Umwelt ist. Erhöhte Nachhaltigkeit durch reduzierte Emissionen.

Die automatisierte Inline-Viskositätsmessung in Echtzeit ist für die Polymerproduktion von entscheidender Bedeutung. Rheonics bietet auf Basis eines ausgewogenen Torsionsresonators folgende Lösungen zur Prozesskontrolle und -optimierung in der Polymerverarbeitung an:

1. In-line Viskosität Messungen: Rheonics' SRV ist ein Inline-Viskositätsmessgerät mit großem Messbereich und eingebauter Flüssigkeitstemperaturmessung. Es kann Viskositätsänderungen in jedem Prozessstrom in Echtzeit erfassen.
2. In-line Viskosität und Dichte Messungen: Rheonics' SRD ist ein In-Line-Instrument zur gleichzeitigen Messung von Dichte und Viskosität mit eingebauter Flüssigkeitstemperaturmessung. Wenn die Dichtemessung für Ihren Betrieb wichtig ist, ist der SRD der beste Sensor, um Ihren Anforderungen gerecht zu werden. Er bietet ähnliche Betriebsfunktionen wie der SRV sowie genaue Dichtemessungen.

Die automatisierte Inline-Viskositätsmessung durch SRV oder SRD eliminiert die Unterschiede bei der Probenentnahme und den Labortechniken, die für die Viskositätsmessung mit herkömmlichen Methoden verwendet werden. Der Sensor ist in der Leitung angeordnet und misst kontinuierlich die Viskosität (und die Dichte im Falle von SRD). Verwendung eines SRV/SRD zur Prozessüberwachungoring kann die Produktivität verbessern und die Gewinnmargen erhöhen. Beide Sensoren verfügen über einen kompakten Formfaktor für eine einfache OEM- und Nachrüstinstallation. Sie erfordern keine Wartung oder Neukonfiguration. Beide Sensoren liefern genaue, wiederholbare Ergebnisse, unabhängig davon, wie und wo sie montiert sind, ohne dass spezielle Kammern, Gummidichtungen oder mechanischer Schutz erforderlich sind. Da SRV und SRD keine Verbrauchsmaterialien benötigen, sind sie äußerst einfach zu bedienen.

Kompakter Formfaktor, keine beweglichen Teile und wartungsfrei

Rheonics„ SRV und SRD haben einen sehr kleinen Formfaktor für eine einfache OEM- und Nachrüstinstallation. Sie ermöglichen eine einfache Integration in jeden Prozessablauf. Sie sind leicht zu reinigen und erfordern keine Wartung oder Neukonfiguration. Sie haben eine geringe Stellfläche und ermöglichen eine Inline-Installation in jeder Prozesslinie, ohne dass zusätzlicher Platz oder Adapter erforderlich sind.

Hohe Stabilität und unempfindlich gegen Einbaubedingungen: Beliebige Konfiguration möglich

Rheonics SRV und SRD verwenden einen einzigartigen patentierten Koaxialresonator, bei dem sich zwei Enden der Sensoren in entgegengesetzte Richtungen drehen, wodurch Reaktionsdrehmomente bei ihrer Montage aufgehoben werden und sie somit völlig unempfindlich gegenüber Montagebedingungen und Durchflussraten werden. Regelmäßige Standortwechsel verkraften diese Sensoren problemlos. Das Sensorelement sitzt direkt in der Flüssigkeit, ein spezielles Gehäuse oder Schutzkäfig ist nicht erforderlich.

Sofortige genaue Anzeige der Prozessbedingungen - Vollständige Systemübersicht und vorausschauende Steuerung

RheonicsDie Software ist leistungsstark, intuitiv und bequem zu bedienen. Die Echtzeitviskosität kann auf einem Computer überwacht werden. Mehrere Sensoren werden von einem einzigen Dashboard aus verwaltet, das über die gesamte Fabrikhalle verteilt ist. Keine Auswirkung von Druckpulsationen beim Pumpen auf den Sensorbetrieb oder die Messgenauigkeit. Unbeeinflusst von Stößen, Vibrationen oder Strömungsbedingungen.

Einfache Installation und keine Neukonfigurationen / Neukalibrierungen erforderlich

Ersetzen Sie Sensoren, ohne die Elektronik auszutauschen oder neu zu programmieren, und ersetzen Sie sowohl den Sensor als auch die Elektronik direkt ohne Firmware-Updates oder Änderungen der Kalibrierungskoeffizienten. Einfache Montage. Wird in das ¾-Zoll-NPT-Gewinde im Tintenleitungsanschluss eingeschraubt. Keine Kammern, O-ring Dichtungen oder Dichtungen. Zur Reinigung oder Inspektion leicht abnehmbar. SRV mit Flansch und erhältlich tri-clamp Anschluss für einfache Montage und Demontage.

Niedriger Stromverbrauch

24V-Gleichstromversorgung mit einer Stromaufnahme von weniger als 0.1 A während des normalen Betriebs

Schnelle Reaktionszeit und temperaturkompensierte Viskosität

Ultraschnelle und robuste Elektronik, kombiniert mit umfassenden Rechenmodellen, machen es möglich Rheonics Geräte gehören zu den schnellsten und genauesten in der Branche. SRV und SRD liefern jede Sekunde genaue Echtzeitmessungen der Viskosität (und der Dichte bei SRD) und werden nicht durch Durchflussschwankungen beeinflusst!

Breite Einsatzmöglichkeiten

Rheonics„Instrumente sind für Messungen unter schwierigsten Bedingungen konzipiert. SRV verfügt über den umfangreichsten Einsatzbereich für Inline-Prozessviskosimeter auf dem Markt:

• Druckbereich bis 5000 psi
• Temperaturbereich von -40 bis 200 ° C
• Viskositätsbereich: 0.5 cP bis 50,000 cP

SRD: Einzelinstrument, dreifache Funktion - Viskosität, Temperatur und Dichte

Rheonics„ SRD ist ein einzigartiges Produkt, das drei verschiedene Instrumente für Viskositäts-, Dichte- und Temperaturmessungen ersetzt. Dadurch entfällt die Schwierigkeit, drei verschiedene Instrumente gleichzeitig aufzustellen, und liefert äußerst genaue und wiederholbare Messungen unter härtesten Bedingungen.

An Ort und Stelle reinigen (KVP)

SRV (und SRD) überwacht die Bereinigung von Leitungen per Monitoring die Viskosität (und Dichte) des Lösungsmittels während der Reinigungsphase. Jeder kleine Rückstand wird vom Sensor erkannt, sodass der Bediener entscheiden kann, wann die Leitung für den vorgesehenen Zweck sauber ist. Alternativ liefert SRV Informationen an das automatische Reinigungssystem, um im Gegensatz zu Glaskapillaren eine vollständige und wiederholbare Reinigung zwischen den Läufen sicherzustellen.

Überlegenes Sensordesign und Technologie

Hochentwickelte, patentierte Elektronik der 3. Generation steuert diese Sensoren und wertet ihre Reaktion aus. SRV und SRD sind mit Industriestandard-Prozessanschlüssen wie ¾ Zoll NPT und 1 Zoll erhältlich. Tri-clamp Ermöglicht es Betreibern, einen vorhandenen Temperatursensor in ihrer Prozesslinie durch SRV/SRD zu ersetzen und liefert neben einer genauen Temperaturmessung mithilfe eines eingebauten Pt1000 (DIN EN 60751 Klasse AA, A, B verfügbar) äußerst wertvolle und verwertbare Informationen zu Prozessflüssigkeiten wie der Viskosität. .

Elektronik, die auf Ihre Bedürfnisse zugeschnitten ist

Die Sensorelektronik ist sowohl in einem explosionsgeschützten Messumformergehäuse als auch in einer Hutschienenmontage mit kleinem Formfaktor erhältlich und ermöglicht eine einfache Integration in Prozessrohrleitungen und in den inneren Geräteschränken von Maschinen.

Einfache Integration

Mehrere in der Sensorelektronik implementierte analoge und digitale Kommunikationsmethoden machen den Anschluss an industrielle SPS- und Steuerungssysteme einfach und unkompliziert.

Rheonics bietet nach ATEX und IECEx zertifizierte eigensichere Sensoren für den Einsatz in gefährlichen Umgebungen. Diese Sensoren erfüllen die grundlegenden Gesundheits- und Sicherheitsanforderungen für die Konstruktion und den Bau von Geräten und Schutzsystemen, die für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen vorgesehen sind.

Die eigensicheren und explosionsgeschützten Zertifizierungen von Rheonics ermöglicht auch die Anpassung eines vorhandenen Sensors, sodass unsere Kunden den Zeit- und Kostenaufwand für die Identifizierung und Prüfung einer Alternative vermeiden können. Für Anwendungen, die eine Einheit bis zu Tausenden von Einheiten erfordern, können kundenspezifische Sensoren bereitgestellt werden; mit Vorlaufzeiten von Wochen statt Monaten.

Rheonics SRV & SRD sind sowohl ATEX als auch IECEx zertifiziert.

Installieren Sie den Sensor direkt in Ihrem Prozessstrom, um Viskositäts- und Dichtemessungen in Echtzeit durchzuführen. Es ist keine Bypass-Leitung erforderlich: Der Sensor kann in die Leitung eingetaucht werden, Durchflussrate und Vibrationen beeinträchtigen die Messstabilität und -genauigkeit nicht. Optimieren Sie den Entscheidungsfindungsprozess durch wiederholte, aufeinanderfolgende und konsistente Tests der Flüssigkeit.

Rheonics entwickelt, produziert und vermarktet innovative Flüssigkeitssensorik und -überwachungoring Systeme. Präzision gebaut in der Schweiz, Rheonics'Inline-Viskosimeter verfügen über die von der Anwendung geforderte Empfindlichkeit und die Zuverlässigkeit, die erforderlich ist, um in einer rauen Betriebsumgebung zu bestehen. Stabile Ergebnisse – auch unter widrigen Strömungsbedingungen. Kein Einfluss von Druckabfall oder Durchflussmenge. Es eignet sich ebenso gut für Qualitätskontrollmessungen im Labor.