Menú de contenido
● El papel de la viscosidad en la extrusión de plástico
● Cómo funciona la medición de la viscosidad en línea
>> 1. Visco-P por Promix Solutions
>> 2. Soflux por SoFraser
>> 3. Sensores suaves de caja de grises mejoradas con AI
● Beneficios de la medición de la viscosidad en línea en la maquinaria de extrusión de plásticos
>> Estabilidad del proceso
>> Optimización de costos
>> Mejora de la calidad
● Estudios de casos de implementación
>> Caso 1: Optimización de aislamiento de tubería XPE
>> Caso 2: Producción reciclada de tuberías HDPE
● Integración con los ecosistemas de la industria 4.0
>> Los sistemas modernos habilitan la digitalización de extremo a extremo a través de:
>> Métricas de rendimiento clave:
● Abordar los desafíos de alta viscosidad
>> 1. Tecnología de resonancia de SoFraser
>> 2. Compensación de corte de Promix
● Conclusión
● Preguntas frecuentes
>> 1. ¿Cómo maneja la medición de la viscosidad en línea las variaciones de los colorantes?
>> 2. ¿Cuál es la línea de tiempo del ROI para estos sistemas?
>> 3. ¿Pueden los sistemas monitorear los polímeros ramificados de manera diferente?
>> 4. ¿Con qué frecuencia los sensores requieren calibración?
>> 5. ¿Funcionan estos sistemas con líneas de coextrusión?
● Citas:
Medición de viscosidad en línea en plásticos La maquinaria de extrusión ha revolucionado el procesamiento de polímeros al permitir el monitoreo y la optimización en tiempo real de las propiedades del flujo de fusión. Esta tecnología aborda los desafíos críticos en la extrusión de espuma, la producción de láminas y la fabricación de perfil al proporcionar datos procesables para estabilizar los procesos, reducir los defectos y reducir los costos de materiales. A continuación, exploramos sus mecanismos, beneficios y aplicaciones de la industria a través de análisis técnicos detallados y estudios de casos.
El papel de la viscosidad en la extrusión de plástico
La viscosidad determina cómo el polímero se derrite fluye a través de la extrusión, influyendo:
- Densidad de espuma (p. Ej., XPS, XPE o espuma XPET)
- Uniformidad de espesor de la pared en tuberías y películas
- Calidad de acabado superficial
- Propiedades mecánicas como la resistencia a la tracción
Los métodos tradicionales fuera de línea (por ejemplo, reómetros capilares) introducen retrasos de 30-60 minutos para el enfriamiento y las pruebas de muestras [7], lo que los hace inadecuados para ajustes de procesos dinámicos. Un estudio de 2019 que comparó los métodos en línea y fuera de línea mostró una discrepancia del 32% en las lecturas de viscosidad con un contenido de humedad del 35% [7], lo que destaca los riesgos de depender de las mediciones indirectas. Por el contrario, los sistemas en línea como Visco-P y Soflux de Promix miden la viscosidad directamente en la corriente de fusión con <5% de error [3], lo que permite correcciones inmediatas.
Cómo funciona la medición de la viscosidad en línea
Los visionadores modernos en línea combinan tecnología de sensores avanzados con capacidades de la industria 4.0 para analizar el comportamiento de la fusión bajo las tasas de corte reales (0–1,000 S⁻⊃1;) y las temperaturas (100–350 ° C). Tres arquitecturas clave dominan el mercado:
1. Visco-P por Promix Solutions
- El diseño modular integra un reómetro capilar con un mezclador de enfriamiento P1 para homogeneizar la temperatura (± 1.5 ° C) [6].
- Convierte la viscosidad en tiempo real en caudal de fusión (MFR) para poliolefinas o viscosidad intrínseca (IV) para PET [4].
- Cuenta con almacenamiento de datos de 12 meses e informes automatizados de CP/CPK para el control de procesos estadísticos [6].
2. Soflux por SoFraser
- La tecnología de sensores vibrantes maneja las viscosidades de hasta 1,000,000 MPA · s con <2% de pérdida de cabeza [1].
- El diseño de autolimpieza previene la acumulación de material durante la extrusión reactiva [3].
3. Sensores suaves de caja de grises mejoradas con AI
- El sistema híbrido de la Universidad de Manchester combina modelos basados en la física con redes neuronales profundas.
- Logra una precisión de predicción del 95% para los cambios de viscosidad causados por la velocidad del tornillo (100–300 rpm) y las variaciones de temperatura [5].
- Elimina la necesidad de reómetros invasivos mientras mantiene el rendimiento [5].
Beneficios de la medición de la viscosidad en línea en la maquinaria de extrusión de plásticos
Estabilidad del proceso
- Detecta fluctuaciones de viscosidad tan pequeñas como 500 pa · s causadas por:
- ± 5% de contenido de material reciclado
- ± 0.5% de variaciones de agente de soplado [6]
- ± 3 ° C La temperatura se desplaza
- Estudio de caso: ajustar los niveles de iso-butano en la producción de espuma XPE redujo la viscosidad de 20,000 pa · s a 9,000 pa · s, estabilizando la densidad de la estructura celular a ± 1.5 kg/m³ [6].
Optimización de costos
- Reduce las tasas de chatarra en un 30% a través de la detección de fallas tempranas [6].
- Permite el uso de materiales de regreso de 15 a 20% de menor costo sin pérdida de calidad [1].
Mejora de la calidad
- Mejora la uniformidad de las células de espuma (CV <8% frente a 15% fuera de línea [7]).
- Aumenta la velocidad de producción en un 22% en la extrusión de la hoja de mascotas a través de un control IV preciso [4].
| Parámetro | Método tradicional | Medición en línea |
| Tiempo de respuesta | 45–90 minutos7 | <5 segundos4 |
| Error de medición | ± 12%7 | ± 5%3 |
| Granularidad de datos | Instantánea de un solo punto | Muestreo continuo de 100 Hz |
Estudios de casos de implementación
Caso 1: Optimización de aislamiento de tubería XPE
Un fabricante europeo integrado VISCO-P con mezcladores de enfriamiento P1 para:
1. Monitoree la viscosidad durante las fases de inicio (ver gráfico a continuación).
2. Ajuste la temperatura de fusión de 135 ° C a 102.5 ° C mientras agrega iso-butano.
3. Alcance la viscosidad objetivo de 10,000 pa · s ± 500 pa · s, mejorando la densidad de espuma en un 15%[6].
Caso 2: Producción reciclada de tuberías HDPE
Usando Soflux de SoFraser, una planta norteamericana:
- procesado 40% HDPE posterior al consumo con variaciones de viscosidad de hasta 25%.
- Ajustes automatizados de la brecha mantuvo el espesor de la pared dentro de ± 0.15 mm.
- El consumo de energía reducido en un 18% a través del calentamiento de corte optimizado [3].
Integración con los ecosistemas de la industria 4.0
Los sistemas modernos habilitan la digitalización de extremo a extremo a través de:
- Interfaces OPC UA/Profinet que conectan los viscómetros a los sistemas MES.
- Algoritmos de mantenimiento predictivo que analizan las tendencias de viscosidad para el desgaste del tornillo.
- Modelos de aprendizaje automático que correlacionan la viscosidad con la resistencia a la tracción final del producto (R⊃2; = 0.92) [5].
Métricas de rendimiento clave:
- 99.7% de disponibilidad de datos en períodos de 12 meses [4].
- <Tiempo medio de 2 minutos para detectar las inconsistencias de materia prima [5].
Abordar los desafíos de alta viscosidad
Para elastómeros y polímeros especializados (50–10,000 pa · s):
1. Tecnología de resonancia de SoFraser
- Mantiene la precisión a las tasas de corte <1 S⁻⊃1; a través del control de frecuencia adaptativa [3].
- Maneja compuestos llenos con 40% de contenido de fibra de vidrio [1].
2. Compensación de corte de Promix
- Los modelos matemáticos corrigen los efectos no newtonianos en la espuma de PVC [4].
- La conversión de MFR en tiempo real se alinea con los estándares ASTM D1238 [4].
Conclusión
La medición de la viscosidad en línea en la maquinaria de extrusión de plásticos ha evolucionado de una herramienta de control de calidad a un activo estratégico que habilita:
- 25–30% Ciclos de I + D más rápidos para nuevas mezclas de polímeros.
-Producción de defectos cercanos a cero a través del control de circuito cerrado habilitado para IoT.
- Fabricación sostenible a través de un procesamiento de material reciclado confiable.
Preguntas frecuentes
1. ¿Cómo maneja la medición de la viscosidad en línea las variaciones de los colorantes?
Soflux de SoFraser utiliza un análisis de vibración independiente del corte para mantener la precisión a pesar de las cargas de pigmento de hasta 8%[3].
2. ¿Cuál es la línea de tiempo del ROI para estos sistemas?
La mayoría de los usuarios logran la recuperación de la recuperación de 6 a 9 meses a través de un 18–30% de reducción de chatarra y un 15% de ahorro de energía [6] [1].
3. ¿Pueden los sistemas monitorear los polímeros ramificados de manera diferente?
Sí. El software de Promix aplica automáticamente el modelo Carreau-Yasuda para LDPE y otras resinas sensibles al corte [4].
4. ¿Con qué frecuencia los sensores requieren calibración?
La calibración anual es suficiente para la mayoría de las aplicaciones, con una compensación de deriva automatizada que mantiene una precisión de ± 3% entre los servicios [3].
5. ¿Funcionan estos sistemas con líneas de coextrusión?
Absolutamente. Los sistemas de múltiples capas se benefician de la coincidencia de viscosidad entre las capas, reduciendo la inestabilidad interfacial en un 40%[5].
Citas:
[1] https://trends.directindustry.com/sofraser/project-8994-139902.html
[2] https://www.promix-solutions.com/en/company/news-exhibitions/news-detail/inline-iscoss-measurement-thekey-to-optimization-in-light-foam-extrusion
[3] https://www.inventech.nl/files/product/sofraser/pdf/sofraser_article_extrusion_plastic__elastomer_jun014.pdf
[4] https://www.ptonline.com/products/inline-viscometer-for-extrusion
[5] https://www.plasticstoday.com/extrusion-pipe-profile/advances-in-real-time-monitoring-of-polymer-mett-viscosity-during-extrusion
[6] http://www.extrusion-info.com/articles/4945
[7] https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/jfpe.13199
[8] https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/0021955x19864400
[9] https://www.gneuss.com/en/polymer-technologies/extrusion/online-viseter-vis/
[10] https://www.sofraser.com/products/soflux-extrusion-viscometer/
[11] https://www.mdpi.com/2073-4360/14/12/2316
[12] https://rheonics.com/products/inline-viscometer-srv/
[13] https://hydramotion.com/en/products/xl-series
[14] https://petpla.net/2023/07/25/inline-disiscosity-measurement/
[15] https://www.plasticsmachinerymanufacturing.com/thermoforming/article/13001770/viscometer-provides-inline-measatement-for-extruder
[16] https://www.tonline.com/articles/understanding-disiscosity-in-extrusion
[17] https://www.petro-online.com/news/flow-level-pressure/12/sofraser/inline-viscosity-measatement-on-plastics-extrusion-machinerynbsp/29540
