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● O papel da viscosidade na extrusão plástica
● Como funciona a medição de viscosidade embutida
>> 1. VISCO-P por Promix Solutions
>> 2. Soflux by Sofraser
>> 3. Sensores macios de caixa de cinza aprimorados ai-i-i-
● Benefícios da medição de viscosidade em linha em máquinas de extrusão de plásticos
>> Estabilidade do processo
>> Otimização de custos
>> Aprimoramento da qualidade
● Estudos de caso de implementação
>> Caso 1: Otimização de isolamento de tubo XPE
>> Caso 2: Produção de tubos HDPE reciclada
● Integração com ecossistemas da indústria 4.0
>> Os sistemas modernos permitem a digitalização de ponta a ponta por meio de:
>> Métricas principais de desempenho:
● Abordando os desafios de alta viscosidade
>> 1. Tecnologia de ressonância do Sofraser
>> 2. Compensação de cisalhamento do Promix
● Conclusão
● Perguntas frequentes
>> 1. Como a medição da viscosidade embutida lida com variações de corantes?
>> 2. Qual é a linha do tempo do ROI para esses sistemas?
>> 3. Os sistemas podem monitorar polímeros ramificados de maneira diferente?
>> 4. Com que frequência os sensores exigem calibração?
>> 5. Esses sistemas funcionam com linhas de coextrusão?
● Citações:
Medição de viscosidade em linha sobre plásticos As máquinas de extrusão revolucionaram o processamento de polímeros, permitindo o monitoramento e otimização em tempo real das propriedades do fluxo de fusão. Essa tecnologia aborda desafios críticos na extrusão de espuma, produção de folhas e fabricação de perfis, fornecendo dados acionáveis para estabilizar processos, reduzir defeitos e reduzir os custos de material. Abaixo, exploramos seus mecanismos, benefícios e aplicações do setor por meio de análises técnicas detalhadas e estudos de caso.
O papel da viscosidade na extrusão plástica
A viscosidade determina como o polímero derrete através de matrizes de extrusão, influenciando:
- Densidade de espuma (por exemplo, XPS, XPE ou XPET FOAMs)
- UNIFORNIDADE DE ESPERIDADE DE PAREDE em tubos e filmes
- Qualidade do acabamento da superfície
- Propriedades mecânicas como resistência à tração
Os métodos offline tradicionais (por exemplo, rememetros capilares) introduzem atrasos de 30 a 60 minutos para resfriamento e teste de amostra [7], tornando-os inadequados para ajustes dinâmicos de processo. Um estudo de 2019 comparando métodos embutidos e offline mostrou uma discrepância de 32% nas leituras de viscosidade com 35% de teor de umidade [7], destacando os riscos de confiar nas medições indiretas. Por outro lado, sistemas embutidos como o VISCO-P do Promix e o Sofraser do Sofraser medem a viscosidade diretamente no fluxo de fusão com <5% de erro [3], permitindo correções imediatas.
Como funciona a medição de viscosidade embutida
Os viscosímetros modernos em linha combinam a tecnologia avançada de sensores com os recursos da Indústria 4.0 para analisar o comportamento de fusão sob taxas de cisalhamento reais (0-1.000 S⁻⊃1;) e temperaturas (100-350 ° C). Três arquiteturas principais dominam o mercado:
1. VISCO-P por Promix Solutions
- O design modular integra um reômetro capilar com um misturador de resfriamento P1 para homogeneizar a temperatura (± 1,5 ° C) [6].
- Converte a viscosidade em tempo real em vazão de fusão (MFR) para poliolefinas ou viscosidade intrínseca (IV) para PET [4].
- Apresenta armazenamento de dados de 12 meses e relatórios automatizados de CP/CPK para controle de processos estatísticos [6].
2. Soflux by Sofraser
- A tecnologia de sensores vibratórios lida com viscosidades de até 1.000.000 MPa · s com <2% de perda de cabeça [1].
- O design de limpeza automática impede o acúmulo de material durante a extrusão reativa [3].
3. Sensores macios de caixa de cinza aprimorados ai-i-i-
- O sistema híbrido da Universidade de Manchester combina modelos baseados em física com redes neurais profundas.
- Atinge a precisão da previsão de 95% para alterações de viscosidade causadas pela velocidade do parafuso (100 a 300 rpm) e variações de temperatura [5].
- elimina a necessidade de rememetros invasivos, mantendo a taxa de transferência [5].
Benefícios da medição de viscosidade em linha em máquinas de extrusão de plásticos
Estabilidade do processo
- detecta flutuações de viscosidade tão pequenas quanto 500 pa · s causadas por:
- ± 5% de conteúdo de material reciclado
- ± 0,5% de variações de agentes de sopro [6]
- ± 3 ° C desvios de temperatura
- Estudo de caso: Ajustando os níveis de iso-butano na produção de espuma XPE reduziu a viscosidade de 20.000 pa · s para 9.000 pa · s, estabilizando a densidade da estrutura celular para ± 1,5 kg/m³ [6].
Otimização de custos
- reduz as taxas de sucata em 30% através da detecção de falhas antecipadas [6].
- Permite o uso de materiais de 15 a 20% de menor custo, sem perda de qualidade [1].
Aprimoramento da qualidade
- Melhora a uniformidade das células de espuma (CV <8% vs. 15% offline [7]).
- Aumenta a velocidade de produção em 22% na extrusão de folhas de animais de estimação através do controle IV preciso [4].
| Parâmetro | Método Tradicional | Medição Inline |
| Tempo de resposta | 45-90 minutos7 | <5 segundos4 |
| Erro de medição | ± 12%7 | ± 5%3 |
| Granularidade de dados | Instantâneo de ponto único | Amostragem contínua de 100 Hz |
Estudos de caso de implementação
Caso 1: Otimização de isolamento de tubo XPE
Um fabricante europeu integrou o VISCO-P com misturadores de resfriamento P1 a:
1. Monitore a viscosidade durante as fases de inicialização (veja o gráfico abaixo).
2. Ajuste a temperatura do fusão de 135 ° C a 102,5 ° C enquanto adiciona iso-butano.
3. Atinge a viscosidade alvo de 10.000 pa · s ± 500 pa · s, melhorando a densidade de espuma em 15%[6].
Caso 2: Produção de tubos HDPE reciclada
Usando o Sofraser's Soflux, uma planta norte -americana:
- Processado 40% HDPE pós-consumidor com variações de viscosidade em até 25%.
- Os ajustes automatizados de lacunas de matriz mantinham a espessura da parede dentro de ± 0,15 mm.
- Consumo de energia reduzido em 18% através do aquecimento otimizado de cisalhamento [3].
Integração com ecossistemas da indústria 4.0
Os sistemas modernos permitem a digitalização de ponta a ponta por meio de:
- Interfaces OPC UA/PROFINET Conectando visculturas aos sistemas MES.
- Algoritmos de manutenção preditiva analisando tendências de viscosidade para desgaste do parafuso.
- Modelos de aprendizado de máquina correlacionando a viscosidade com a resistência à tração final do produto (R⊃2; = 0,92) [5].
Métricas principais de desempenho:
- 99,7% de disponibilidade de dados em períodos de 12 meses [4].
- <2 minutos de tempo médio para detectar inconsistências de matéria -prima [5].
Abordando os desafios de alta viscosidade
Para elastômeros e polímeros especiais (50-10.000 pa · s):
1. Tecnologia de ressonância do Sofraser
- Mantém a precisão às taxas de cisalhamento <1 S⁻⊃1; através do controle de frequência adaptável [3].
- Manças compostos preenchidos com 40% de teor de fibra de vidro [1].
2. Compensação de cisalhamento do Promix
- Modelos matemáticos corretos para efeitos não newtonianos na espuma de PVC [4].
- A conversão de MFR em tempo real está alinhada com os padrões ASTM D1238 [4].
Conclusão
A medição de viscosidade embutida sobre máquinas de extrusão de plásticos evoluiu de uma ferramenta de controle de qualidade para um ativo estratégico que habilita:
- 25–30% de ciclos de P&D mais rápidos para novas misturas de polímero.
-Produção de defeito quase zero através do controle de circuito fechado habilitado para IoT.
- Fabricação sustentável por meio de processamento de material reciclado confiável.
Perguntas frequentes
1. Como a medição da viscosidade embutida lida com variações de corantes?
O Sofraser's Soflux usa análise de vibração independente de cisalhamento para manter a precisão, apesar das cargas de pigmentos de até 8%[3].
2. Qual é a linha do tempo do ROI para esses sistemas?
A maioria dos usuários atinge o retorno em 6 a 9 meses até 18 a 30% de redução de sucata e 15% de economia de energia [6] [1].
3. Os sistemas podem monitorar polímeros ramificados de maneira diferente?
Sim. O software da Promix aplica automaticamente o modelo Carreau-Yasuda para LDPE e outras resinas sensíveis ao cisalhamento [4].
4. Com que frequência os sensores exigem calibração?
A calibração anual é suficiente para a maioria das aplicações, com compensação automatizada de desvio para manter ± 3% de precisão entre os serviços [3].
5. Esses sistemas funcionam com linhas de coextrusão?
Absolutamente. Os sistemas de várias camadas se beneficiam da correspondência de viscosidade entre camadas, reduzindo a instabilidade interfacial em 40%[5].
Citações:
[1] https://trends.directindustry.com/sofraser/project-8994-139902.html
[2] https://www.promix-solutions.com/en/company/news-exhibitions/news-detail/inline-viscosity-measulection-the-key-to-timization--light-fo-poam-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-melt-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/10.1177/002195x19864400
[9] https://www.gneuss.com/en/polymer-technologies/extrusion/online-viscometer-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-viscosity-measurement/
[15] https://www.plasticsmachinerymanufacturing.com/thermoforming/article/13001770/Viscometer-provides-inline-measurement-for -extruder
[16] https://www.ptonline.com/articles/understanding-viscosity-in-extrusion
[17] https://www.petro-online.com/news/flow-level-pressure/12/sofraser/inline-viscosity-measurement-on-plastics-extrusion-machinerynbsp/29540
