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폴리머 용융물의 실시간 유 동학 측정

소개

저비용, 특성 범위 (높은 내 화학성, 고온 내성, 높은 강도 대 중량 비율) 및 용이성으로 인해 폴리머는 천연 제품의 저렴한 대체물에서 다양한 산업 응용 분야를위한 고품질 옵션을 제공하는 것으로 바뀌 었습니다. 가공. 이들은 자동차 차체 부품, TV 캐비닛, 항공기 부품, 커피 컵 및 냉장고 단열재 용 폼, 의류 및 카펫 용 섬유, 접착제, 타이어 및 튜브 용 고무, 페인트 및 기타 코팅 및 많은 코팅을위한 고체 포장 형태로 사용됩니다. 다른 응용 프로그램.

폴리머 압출은 에너지 집약적이며 에너지 소비 및 용융 품질에 대한 실시간 모니터링은 새로운 탄소 규정을 충족하고 경쟁이 치열한 플라스틱 시장에서 살아 남기 위해 매우 필요합니다.

폴리머 압출

어플리케이션

폴리머는 사출 성형, 압축 성형 또는 압출을 거칩니다.이 모든 것은 폴리머를 모양으로 만들어야합니다. 그러나 처리는 에너지 집약적입니다. 영국의 플라스틱 가공에 소요되는 전기 비용은 연간 약 £ 350 백만입니다. 전기 사용량을 줄이면 엄청난 비용 절감과 환경 부담이 크게 줄어 듭니다.

폴리머 가공 동안 소비되는 에너지는 두 가지 측면, 즉 고수준 에너지 관리 시스템과 저수준 기계 제어로 나눌 수 있습니다. 고급 에너지 관리 시스템의 경우 프로세스 관리 및 유지 보수를 통해 약 30 %의 에너지 사용을 줄일 수 있습니다. 올바른 공정 관리가 없으면 열 압출, 냉각 및 폴리머 압출 공정의 처리 속도와 같은 비 최적의 작동 설정이 막대한 에너지 낭비에 기여합니다.

중합체 용융물의 밀도 및 점도는 중합체 제조 공정에서 매우 중요한 물리 화학적 파라미터이다. 그것들은 제조 공정의 생산 비용과 수익성에 영향을 미치는 매우 중요한 요소입니다. 폴리머는 사출 성형, 압축 성형 또는 압출을 거칩니다.이 모든 것은 폴리머를 모양으로 만들어야합니다.

재료의 인라인 특성은 많은 기존 제조 공정과 새로운 공정의 성능을 개선하기 위해 노력하는 연구원들 사이에서 인기가 높아지고 있습니다. 이러한 기술의 적용과 관련된 이점은 품질 향상 및 생산 비용 절감과 직접 관련이 있습니다. 유변학 적 측정은 재료 특성화, 가공성 결정 및 컴퓨터 시뮬레이션의 입력 데이터로 사용될 수 있습니다. 유 동학은 고 분자량 꼬리 및 가지와 같은 구조의 특정 측면에 대한 민감성으로 인해 다른 방법보다 장점이 있습니다. 많은 경우에 유변학 적 특성 분석은 유변학 적 특성 분석보다 훨씬 빠릅니다.

압출 공정에서 제품 밀도는 생산 비용 및 제조 공정의 전체 수익성에 영향을 미치는 가장 중요한 요소입니다. 밀도 감소는 원자재 비용을 줄입니다. 그러나 제품 밀도를 너무 낮게 유지하면 기계적 특성과 기하학적 정확도가 떨어집니다. 따라서 적절한 강도와 정확성을 유지하면서 재료 비용을 낮추려면 중요한 균형이 필수적입니다. PVC 폼의 밀도는 복합 첨가제의 유형과 양, 처리 매개 변수 (온도, 스크류 속도) 또는 둘 다를 변경하여 제어 할 수 있습니다.

작동 설정을 지속적으로 조정하는 주요 목적은 일관된 용융 품질을 보장하는 것입니다. 연구에 따르면 용융 점도는 용융 품질의 가장 좋은 지표 일 것입니다 (Cogswell, 1981). 더 많은 점성이있는 재료의 경우 더 많은 힘을 제공하고 온도와 같은 다른 조건을 조정해야합니다. 제조업체는 적절한 조건과 최상의 리소스 사용을 보장하기 위해이 정보를주의 깊게 이해해야합니다. 작동 설정을 최적화하려면 용융 점도의 실시간 모니터링이 필요합니다.

도전

단일 나사 및 이중 나사 압출이 가장 널리 사용되는 압출 기술입니다. 플라스틱 과립은 공급 구역에서 다이로 이동하는 스크류에 의해 밀리고, 과립은 전단 응력 및 배럴 가열로부터 열에 의해 용융된다.

응용 프로그램 관련

대부분의 중합체 재료는 특히 중합체 용융물의 경우에 매우 복잡한 거동을 나타낸다. 이 어플리케이션은 고압 (50-100 MPa) 및 고온 (약 150-300 ° C)에서 매우 어려운 조건에서 측정해야합니다. HPHT에는 정확성 및 신뢰성 문제가 있습니다.

모터 소비 전력으로 공정 모니터링 문제

압출기 모터의 모터 전력 소비를 모니터링하여 용융 안정성, 최종 제품 품질 및 에너지 효율을 조사하는 플라스틱 가공 회사는 거의 없습니다. 그러나이 기술에는 몇 가지 과제가 있습니다.

  • 각 압출기마다 파워 미터를 설치하는 것은 비용이 많이 들고 공정 설정에 따른 수학적 모델이 더 나은 대안이 될 수 있습니다.
  • 기존 모델은 압출기 및 폴리머 재료의 형상에 크게 의존하므로 재 훈련없이 다른 사용 사례에서 동일한 모델을 사용하기가 어렵습니다.

용융 압력을 이용한 공정 모니터링 문제

업계에서 스크류 팁 근처의 용융 압력은 일반적으로 용융 품질의 주요 지표로 수용됩니다. 이 기술에는 몇 가지 제한 사항이 있습니다.

  • 압력은 스크류 속도에 비례하는 것으로 알려져 있지만, 용융 온도, 스크류 구조 및 가공되는 폴리머 재료에 의해 약간 영향을받습니다.
  • 불안정한 용융 압력은 최종 제품 품질의 처리량 및 변동에 변동을 일으 킵니다.

전통적인 점도 측정 기술의 한계

대부분의 고분자 재료의 유변학 적 거동은 매우 복잡합니다. 점도는 전단력과 열 이력에 따라 다릅니다. 종종, 중합체 점도는 오프라인으로 측정된다. 중합체 화합물의 샘플을 용융시켜 특수 모세관 (유리 점도계)에 넣거나 온라인 측정의 경우 압출기에 평행하게 장착 된 모세관을 통합하여 넣습니다. 두 기술 모두 용융물이 운송 라인과 모세관을 통해 흐르는데 필요한 시간으로 인해 오랜 시간 지연이 발생합니다. 경우에 따라 슬릿 또는 모세관을 따라 압력 강하를 측정하여 다이 월의 응력을 측정하는 압출 라인에 점도계가 장착되며 유량은 추가 유량계로 측정됩니다. 이러한 방법은 압출 공정과 관련이있는 점도 측정을 생성하지만 유량계는 종종 용융 흐름을 방해하여 원래의 유량 특성을 변경합니다.

실험실 측정 용으로 주로 설계된 기존의 기계식 및 전자식 점도계는 제어 및 모니터링 환경에 통합하기가 어렵습니다. 운송 및 물류 비용의 고정 문제로 인해 오프 사이트 랩에서 테스트하는 현재의 방법론은 최적이 아니며 비싸지 않습니다. 엔진 또는 컴프레서 내에서 발생하는 복잡한 변화는 종종 샘플로 표현 된 데이터가 샘플을 채취 할 때 오일 상태의 스냅 샷을 반영하기 때문에 통상적 인 오일 샘플로부터 결정될 수 없으며, 종래의 계측에 의해 영향을받을 수 있습니다. 전단 속도, 온도 및 기타 변수.

실시간 온라인 유변학 측정이 중요한 이유는 무엇입니까?

비용, 환경 및 물류 관점에서 폴리머 생산 공정의 온라인 실시간 점도 모니터링에 이르기까지 몇 가지 동기 부여 이점이 있습니다. 재료 특성화 및 기타 문제 해결 목적을위한 훌륭한 도구입니다. 주요 이점은 다음과 같습니다.

경제 및 물류 이점, 생산 비용 절감 : 온라인 점도 분석은 외부 실험실로 보내지는 샘플 수와 관련 비용을 줄입니다. 현장 분석에서 지속적으로 출력하면 운송 인력 / 비용 및 샘플링 오류가 줄어 듭니다.

유변학 측정은 폴리머 가공 중 문제를 해결하고 오류를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.

  • 상어 가죽: 전단 얇게되지 않은 재료는 상대적으로 낮은 처리 속도로 상어 가죽에 취약합니다. 가공 온도 (립 영역에서)에서 재료의 점도 정보는 전단 응력을 줄이고 다이 온도를 높이거나 미끄러짐을 촉진하고 결함을 방지하는 첨가제를 사용하는 데 필수적 일 수 있습니다.
  • 필름 블로잉에서의 버블 불안정성 : 재료의 용융 강도가 낮 으면이 결함이 발생할 수 있습니다. 재료의 신장 점도 및 / 또는 용융 강도 값은 다른 재료의 기포 안정성을 비교하고 적용에 적합한 재료를 선택하는 데 사용될 수 있습니다. 냉각은 기포 온도를 낮추고 용융 강도를 높이는 데 도움이됩니다.
  • 두 폴리머의 혼합 불량 : 블렌딩 될 두 중합체 사이의 점도 ​​차이가 크면 (예를 들어, 5 회 초과), 더 높은 점도의 분산상에 매트릭스에 의해 가해지는 전단 응력이 파단을 일으키기에 충분히 크지 않기 때문에 블렌딩은 매우 어렵다. 시정 조치는 점도가 높은 매트릭스를 사용하는 것입니다.

최종 제품 품질 향상 : 원료 및 최종 제품의 유변학 적 측정은 내 충격성, 광학, 휨, 취성 등과 같은 제품 특성을 특성화 할 수 있습니다. 지속적인 모니터링을 통해 압출 공정 중에 발생할 수있는 변형 또는 분해를 감지 할 수 있습니다.

에너지 사용 감소 : 작동 설정을 최적화하려면 용융 점도의 실시간 모니터링이 필요합니다. 실시간 인라인 유변학 적 측정을 통해 공정을 엄격하게 제어하여 생산에서 자원과 전기를 최적으로 사용할 수 있습니다.

작업자 안전 향상 : 용매 작업을위한 건강 및 안전 요구 사항, 환경 고려 및 전문가가 이러한 테스트를 수행해야 할 필요성 (실험실에서 수행해야 함)과 같은 다른 요소는 무용 매 방법의 인기를 높입니다.

빠른 응답 시간 : 현장 내 점도 (및 밀도) 분석은 시료 채취와 실험실로부터 응답을받는 사이의 지연을 줄이거 나 없앨 수 있습니다.

환경: 온라인 모니터링 시스템을 통해 자원 활용을 극대화하여 낭비를 줄임으로써 환경에 좋습니다. 배출 감소를 통한 지속 가능성 향상

Rheonics의 솔루션

자동화 된 실시간 인라인 점도 측정은 폴리머 생산에 중요합니다. Rheonics는 균형 잡힌 비틀림 공진기를 기반으로 다음과 같은 솔루션을 제공하여 폴리머 공정에서 공정 제어 및 최적화를 수행합니다.

  1. 인라인 점도 측정 : 레오 닉스 SRV 는 유체 온도 측정 기능이 내장 된 광범위한 인라인 점도 측정 장치로, 모든 공정 스트림 내에서 실시간으로 점도 변화를 감지 할 수 있습니다.
  2. 인라인 점도와 밀도 측정 : 레오 닉스 SRD 유체 온도 측정 기능이 내장 된 인라인 동시 밀도 및 점도 측정 장비입니다. 밀도 측정이 작업에 중요한 경우 SRD는 정확한 밀도 측정과 함께 SRV와 유사한 작동 기능을 통해 사용자 요구에 맞는 최상의 센서입니다.

SRV 또는 SRD를 통한 자동 인라인 점도 측정은 기존 방법으로 점도 측정에 사용되는 시료 채취 및 실험실 기술의 변화를 제거합니다. 센서는 인라인으로 위치하여 점도 (및 SRD의 경우 밀도)를 지속적으로 측정합니다. 프로세스 모니터링에 SRV / SRD를 사용하면 생산성을 향상시키고 이윤을 높일 수 있습니다. 두 센서 모두 간단한 OEM 및 개조 설치를위한 소형 폼 팩터를 갖추고 있습니다. 유지 관리 또는 재구성이 필요하지 않습니다. 두 센서 모두 특수 챔버, 고무 씰 또는 기계적 보호 장치가 없어도 설치 방법이나 위치에 관계없이 정확하고 반복 가능한 결과를 제공합니다. SRV 및 SRD는 소모품을 사용하지 않아도 작동이 매우 쉽습니다.

콤팩트 한 폼 팩터, 움직이는 부품 없음 및 유지 보수 불필요

Rheonics의 SRV 및 SRD에는 간단한 OEM 및 개조 설치를위한 매우 작은 폼 팩터가 있습니다. 모든 프로세스 스트림에 쉽게 통합 할 수 있습니다. 청소가 쉬우 며 유지 보수 나 재구성이 필요 없습니다. 공간이 작기 때문에 모든 공정 라인에서 인라인 설치가 가능하므로 추가 공간이나 어댑터 요구 사항이 없습니다.

높은 안정성과 장착 조건에 민감하지 않음 : 모든 구성 가능

Rheonics SRV 및 SRD는 특허를받은 고유 한 동축 공진기를 사용합니다. 센서의 두 끝이 반대 방향으로 비틀어 장착시 반력을 상쇄하여 장착 조건 및 유량에 전혀 영향을받지 않습니다. 이 센서는 정기적 인 재배치에 쉽게 대처할 수 있습니다. 센서 요소는 특수 하우징이나 보호 케이지없이 유체에 직접 장착됩니다.

공정 조건에 대한 즉각적인 정확한 판독 – 완전한 시스템 개요 및 예측 제어

Rheonics의 소프트웨어는 강력하고 직관적이며 사용하기 편리합니다. 컴퓨터에서 실시간 점도를 모니터링 할 수 있습니다. 공장 전체에 퍼져있는 단일 대시 보드에서 여러 센서를 관리합니다. 펌핑으로 인한 압력 맥동이 센서 작동 또는 측정 정확도에 영향을 미치지 않습니다. 충격, 진동 또는 흐름 조건에 영향을받지 않습니다.

손쉬운 설치 및 재구성 / 재 교정 불필요

전자 장치를 교체하거나 다시 프로그래밍하지 않고 센서를 교체하고, 펌웨어 업데이트 또는 교정 계수 변경없이 센서와 전자 장치 모두를 드롭 인으로 교체합니다. 간편한 장착. 잉크 라인 피팅의 ¾”NPT 나사산에 나사로 조입니다. 챔버, O- 링 씰 또는 개스킷이 없습니다. 청소 또는 검사를 위해 쉽게 제거 할 수 있습니다. 간편한 장착 및 분리를 위해 플랜지 및 트라이 클램프 연결과 함께 SRV를 사용할 수 있습니다.

낮은 전력 소비

정상 작동 중 24 A 전류 소모보다 적은 0.1V DC 전원 공급 장치

빠른 응답 시간 및 온도 보상 점도

Rheonics 장치는 포괄적 인 계산 모델과 결합 된 초고속 전자 장치로 업계에서 가장 빠르고 정확한 장치 중 하나입니다. SRV 및 SRD는 1 초마다 실시간으로 정확한 점도 (및 SRD 밀도) 측정을 제공하며 유량 변화에 영향을받지 않습니다!

광범위한 운영 기능

Rheonics의 기기는 가장 까다로운 조건에서 측정 할 수 있도록 제작되었습니다. SRV는 인라인 공정 점도계 시장에서 가장 광범위한 작동 범위를 가지고 있습니다.

  • 최대 5000 psi의 압력 범위
  • -40 ~ 200 ° C의 온도 범위
  • 점도 범위 : 0.5 cP ~ 50,000 cP

SRD : 단일 기기, 트리플 기능 – 점도, 온도 및 밀도

Rheonics의 SRD는 점도, 밀도 및 온도 측정을 위해 세 가지 다른 기기를 대체하는 고유 한 제품입니다. 세 가지 다른 기기를 함께 배치하는 어려움을 없애고 가장 혹독한 조건에서 매우 정확하고 반복 가능한 측정을 제공합니다.

현장 청소 (CIP)

SRV (및 SRD)는 세척 단계 동안 용매의 점도 (및 밀도)를 모니터링하여 라인 정리를 모니터링합니다. 센서에서 작은 잔류 물이 감지되면 작업자가 라인이 언제 청소 될지 결정할 수 있습니다. 또는 SRV는 유리 모세관의 경우와 달리 실행 사이에 완전하고 반복적 인 세척을 보장하기 위해 자동 세척 시스템에 정보를 제공합니다.

탁월한 센서 설계 및 기술

특허를받은 정교한 3rd 세대 전자 장치가 이러한 센서를 구동하고 응답을 평가합니다. SRV 및 SRD는 ¾”NPT 및 1”Tri-Clamp와 같은 산업 표준 프로세스 연결과 함께 사용 가능하므로 작업자는 공정 라인의 기존 온도 센서를 SRV / SRD로 교체하여 정확한 측정 외에 점도와 같은 매우 가치 있고 실행 가능한 프로세스 유체 정보를 제공 할 수 있습니다 내장 Pt1000 (DIN EN 60751 Class AA, A, B 사용 가능)를 사용하여 온도를 측정합니다.

고객의 요구에 맞게 제작 된 전자 제품

방폭 트랜스미터 하우징과 소형 폼 팩터 DIN 레일 마운트로 제공되는이 센서 전자 장치는 프로세스 파이프 라인과 장비의 장비 캐비닛에 쉽게 통합 할 수 있습니다.

 

쉽게 통합 할 수

센서 전자 장치에 구현 된 여러 아날로그 및 디지털 통신 방법으로 산업용 PLC 및 제어 시스템에 간단하고 간단하게 연결할 수 있습니다.

 

ATEX 및 IECEx 준수

Rheonics는 위험한 환경에서 사용하기 위해 ATEX 및 IECEx 인증을받은 본질 안전 센서를 제공합니다. 이 센서는 폭발 위험이있는 환경에서 사용하도록 설계된 장비 및 보호 시스템의 설계 및 구성과 관련된 필수 건강 및 안전 요구 사항을 준수합니다.

Rheonics가 보유한 본질 안전 및 방폭 인증을 통해 기존 센서를 사용자 정의 할 수 있으므로 고객은 대안을 식별하고 테스트하는 데 드는 시간과 비용을 피할 수 있습니다. 하나의 장치에서 최대 수천 개의 장치를 필요로하는 응용 분야에 맞춤형 센서를 제공 할 수 있습니다. 리드 타임은 몇 주가 걸리고 몇 개월이 소요됩니다.

레오 닉스 SRV & SRD ATEX 및 IECEx 인증을 받았습니다.

ATEX (2014 / 34 / EU) 인증

Rheonics의 ATEX 인증 본질 안전 센서는 ATEX Directive 2014 / 34 / EU를 준수하며 Ex ia에 대한 본질 안전 인증을 받았습니다. ATEX 지침은 위험한 환경에서 근무하는 작업자를 보호하기 위해 건강 및 안전과 관련된 최소 및 필수 요구 사항을 지정합니다.

Rheonics의 ATEX 인증 센서는 유럽 및 국제적으로 사용하도록 인정 받았습니다. 모든 ATEX 인증 부품은 준수를 표시하기 위해 "CE"로 표시됩니다.

IECEx 인증

Rheonics의 본질 안전 센서는 폭발 위험이있는 환경에서 사용하기위한 장비 관련 표준에 대한 인증을위한 국제 전기 기술위원회 (IEC)의 IECEx 인증을 받았습니다.

이것은 위험한 지역에서 사용하기위한 안전 준수를 보장하는 국제 인증입니다. Rheonics 센서는 Ex i에 대한 본질 안전 인증을 받았습니다.

실시

실시간 점도 및 밀도 측정을 위해 센서를 공정 스트림에 직접 설치하십시오. 바이 패스 라인이 필요하지 않습니다. 센서를 인라인에 담그면 유량 및 진동이 측정 안정성 및 정확도에 영향을 미치지 않습니다. 유체에 대해 반복적이고 연속적이며 일관된 테스트를 제공하여 의사 결정 프로세스를 최적화하십시오.

레오 닉스 악기 선택

Rheonics는 혁신적인 유체 감지 및 모니터링 시스템을 설계, 제조 및 판매합니다. 스위스에 내장 된 Rheonics의 인라인 점도계는 응용 분야에서 요구되는 감도와 열악한 작동 환경에서 생존하는 데 필요한 신뢰성을 갖추고 있습니다. 열악한 흐름 조건에서도 안정적인 결과. 압력 강하 또는 유량의 영향이 없습니다. 실험실의 품질 관리 측정에도 똑같이 적합합니다.

응용 프로그램에 권장되는 제품

• 넓은 점도 범위 – 전체 공정 모니터링
• 뉴턴 유체와 비 뉴턴 유체, 단상 및 다상 유체 모두에서 반복 가능한 측정
• 모든 금속 (316L 스테인리스 스틸) 구조
• 유체 온도 측정 기능 내장
• 기존 공정 라인에 간단한 설치를위한 소형 폼 팩터
• 손쉬운 청소, 유지 보수 또는 재구성 불필요

• 공정 밀도, 점도 및 온도 측정을위한 단일 기기
• 뉴턴 유체와 비 뉴턴 유체, 단상 및 다상 유체 모두에서 반복 가능한 측정
• 모든 금속 (316L 스테인리스 스틸) 구조
• 유체 온도 측정 기능 내장
• 기존 파이프에 간단한 설치를위한 소형 폼 팩터
• 손쉬운 청소, 유지 보수 또는 재구성 불필요

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