Meniul Conținut
● Rolul vâscozității în extrudarea plasticului
● Cum funcționează măsurarea vâscozității în linie
>> 1. Visco-P de Promix Solutions
>> 2. SOflux de la Sofraser
>> 3. Senzori soft Gray-Box imbunatatiti de AI
● Beneficiile măsurării viscozității în linie pe mașinile de extrudare a materialelor plastice
>> Stabilitatea procesului
>> Optimizarea costurilor
>> Creșterea calității
● Studii de caz de implementare
>> Cazul 1: Optimizarea izolației țevilor XPE
>> Cazul 2: Producția de țevi HDPE reciclate
● Integrarea cu ecosistemele Industrie 4.0
>> Sistemele moderne permit digitalizarea end-to-end prin:
>> Valori cheie de performanță:
● Abordarea provocărilor de înaltă vâscozitate
>> 1. Tehnologia de rezonanță Sofraser
>> 2. Compensarea la forfecare a lui Promix
● Concluzie
● FAQ
>> 1. Cum tratează măsurarea viscozității în linie variațiile coloranților?
>> 2. Care este cronologia ROI pentru aceste sisteme?
>> 3. Sistemele pot monitoriza diferit polimerii ramificati?
>> 4. Cât de des necesită calibrarea senzorilor?
>> 5. Aceste sisteme funcționează cu linii de coextruziune?
● Citate:
Măsurarea viscozității în linie pe materiale plastice Mașinile de extrudare au revoluționat procesarea polimerilor, permițând monitorizarea și optimizarea în timp real a proprietăților curgerii topiturii. Această tehnologie abordează provocările critice în extrudarea spumei, producția de foi și fabricarea profilelor prin furnizarea de date acționabile pentru a stabiliza procesele, a reduce defectele și a reduce costurile materialelor. Mai jos, explorăm mecanismele, beneficiile și aplicațiile sale industriale prin analize tehnice detaliate și studii de caz.
Rolul vâscozității în extrudarea plasticului
Vâscozitatea determină modul în care polimerul topește curge prin matrițele de extrudare, influențând:
- Densitatea spumei (de exemplu, spume XPS, XPE sau XPET)
- Uniformitatea grosimii peretelui in tevi si folii
-Calitatea finisajului suprafetei
- Proprietăți mecanice precum rezistența la tracțiune
Metodele tradiționale offline (de exemplu, reometrele capilare) introduc întârzieri de 30-60 de minute pentru răcirea și testarea probelor[7], făcându-le nepotrivite pentru ajustările dinamice ale procesului. Un studiu din 2019 care compară metodele inline și offline a arătat o discrepanță de 32% în citirile de vâscozitate la un conținut de umiditate de 35%[7], evidențiind riscurile de a se baza pe măsurători indirecte. În schimb, sistemele în linie precum Visco-P de la Promix și SOflux de la Sofraser măsoară vâscozitatea direct în fluxul de topire cu o eroare <5%[3], permițând corecții imediate.
Cum funcționează măsurarea vâscozității în linie
Vâscozimetrele moderne în linie combină tehnologia avansată a senzorilor cu capabilitățile Industry 4.0 pentru a analiza comportamentul topiturii la viteze reale de forfecare (0–1.000 s⁻⊃1;) și temperaturi (100–350°C). Trei arhitecturi cheie domină piața:
1. Visco-P de Promix Solutions
- Designul modular integrează un reometru capilar cu un mixer de răcire P1 pentru omogenizarea temperaturii (±1,5°C)[6].
- Transformă vâscozitatea în timp real în debitul de topire (MFR) pentru poliolefine sau vâscozitate intrinsecă (IV) pentru PET[4].
- Dispune de stocare de date de 12 luni și rapoarte automate Cp/Cpk pentru controlul statistic al procesului[6].
2. SOflux de la Sofraser
- Tehnologia senzorului de vibrații gestionează vâscozități de până la 1.000.000 mPa·s cu pierderi de presiune <2%[1].
- Designul cu autocurățare previne acumularea de material în timpul extrudării reactive[3].
3. Senzori soft Gray-Box imbunatatiti de AI
- Sistemul hibrid de la Universitatea din Manchester combină modele bazate pe fizică cu rețele neuronale profunde.
- Obține o precizie de predicție de 95% pentru modificările de vâscozitate cauzate de viteza șurubului (100–300 rpm) și variațiile de temperatură[5].
- Elimina nevoia de reometre invazive, menținând în același timp debitul[5].
Beneficiile măsurării viscozității în linie pe mașinile de extrudare a materialelor plastice
Stabilitatea procesului
- Detectează fluctuațiile de vâscozitate de până la 500 Pa·s cauzate de:
- ±5% conținut de material reciclat
- ±0,5% variații ale agentului de expandare[6]
- ±3°C variații de temperatură
- Studiu de caz: Ajustarea nivelurilor de izo-butan în producția de spumă XPE a redus vâscozitatea de la 20.000 Pa·s la 9.000 Pa·s, stabilizând densitatea structurii celulare la ±1,5 kg/m³[6].
Optimizarea costurilor
- Reduce ratele de deșeuri cu 30% prin detectarea timpurie a defecțiunilor[6].
- Permite utilizarea materialelor remacinate cu costuri mai mici cu 15–20% fără pierderi de calitate[1].
Creșterea calității
- Îmbunătățește uniformitatea celulelor de spumă (CV <8% vs. 15% offline[7]).
- Crește viteza de producție cu 22% în extrudarea foii PET prin control IV precis[4].
| Parametru |
Metodă tradițională |
Măsurare în linie |
| Timp de răspuns |
45-90 de minute7 |
<5 secunde4 |
| Eroare de măsurare |
±12%7 |
±5%3 |
| Granularitatea datelor |
Instantaneu într-un singur punct |
Eșantionare continuă de 100 Hz |
Studii de caz de implementare
Cazul 1: Optimizarea izolației țevilor XPE
Un producător european a integrat Visco-P cu mixere de răcire P1 pentru:
1. Monitorizați vâscozitatea în timpul fazelor de pornire (vezi graficul de mai jos).
2. Reglați temperatura topiturii de la 135°C la 102,5°C în timp ce adăugați izo-butan.
3. Atingeți vâscozitatea țintă de 10.000 Pa·s ±500 Pa·s, îmbunătățind densitatea spumei cu 15%[6].
Cazul 2: Producția de țevi HDPE reciclate
Folosind SOflux de la Sofraser, o fabrică nord-americană:
- HDPE procesat 40% post-consum cu variații de vâscozitate de până la 25%.
- Ajustările automate ale spațiului matriței au menținut grosimea peretelui în ±0,15 mm.
- Consum redus de energie cu 18% prin încălzire optimizată prin forfecare[3].
Integrarea cu ecosistemele Industrie 4.0
Sistemele moderne permit digitalizarea end-to-end prin:
- Interfețe OPC UA/ProfiNet care conectează viscozimetrele la sistemele MES.
- Algoritmi de întreținere predictivă care analizează tendințele viscozității pentru uzura șuruburilor.
- Modele de învățare automată care corelează vâscozitatea cu rezistența la tracțiune a produsului final (R⊃2;=0,92)[5].
Valori cheie de performanță:
- Disponibilitate de date de 99,7% pe perioade de 12 luni[4].
- <2 minute timp mediu pentru a detecta inconsecvențele materiei prime[5].
Abordarea provocărilor de înaltă vâscozitate
Pentru elastomeri și polimeri speciali (50–10.000 Pa·s):
1. Tehnologia de rezonanță Sofraser
- Mentine precizia la viteze de forfecare <1 s⁻⊃1; prin controlul adaptiv al frecvenței[3].
- Se ocupă de compuși umpluți cu 40% conținut de fibră de sticlă[1].
2. Compensarea la forfecare a lui Promix
- Modele matematice corecte pentru efecte non-newtoniene în spuma PVC[4].
- Conversia MFR în timp real se aliniază cu standardele ASTM D1238[4].
Concluzie
Măsurarea viscozității în linie pe mașinile de extrudare a materialelor plastice a evoluat de la un instrument de control al calității la un activ strategic care permite:
- Cicluri de cercetare și dezvoltare cu 25–30% mai rapide pentru noi amestecuri de polimeri.
- Producția de defecte aproape de zero prin control în buclă închisă activat pentru IoT.
- Fabricare durabilă prin procesarea fiabilă a materialelor reciclate.
FAQ
1. Cum tratează măsurarea viscozității în linie variațiile coloranților?
SOflux de la Sofraser utilizează analiza vibrațiilor independentă de forfecare pentru a menține acuratețea în ciuda încărcărilor de pigment de până la 8%[3].
2. Care este cronologia ROI pentru aceste sisteme?
Majoritatea utilizatorilor obțin rambursare în 6–9 luni printr-o reducere a rebuturilor cu 18–30% și economii de energie de 15%[6][1].
3. Sistemele pot monitoriza diferit polimerii ramificati?
Da. Software-ul Promix aplică automat modelul Carreau-Yasuda pentru LDPE și alte rășini sensibile la forfecare[4].
4. Cât de des necesită calibrarea senzorilor?
Calibrarea anuală este suficientă pentru majoritatea aplicațiilor, cu compensarea automată a derivei menținând o precizie de ±3% între servicii[3].
5. Aceste sisteme funcționează cu linii de coextruziune?
Absolut. Sistemele cu mai multe straturi beneficiază de potrivirea vâscozității între straturi, reducând instabilitatea interfeței cu 40%[5].
Citate:
[1] https://trends.directindustry.com/sofraser/project-8994-139902.html
[2] https://www.promix-solutions.com/en/company/news-exhibitions/news-detail/inline-viscosity-measurement-the-key-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-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/10.1177/0021955X19864400
[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
