Şekil 1: Ekstrüzyon makinesi.

İçerik Tablosu

1. Giriş
2. Ekstrüzyon Kalıplama İşlemi
3. Polimer ekstrüzyonu ve proses kontrolündeki zorluklar
4. Rheonics SRV Hat İçi Proses Viskozimetresi
   • Veri Entegrasyonu
   • Kurulum Seçenekleri
     • Dikey Kurulum
     • Dirsek içine yerleştirilen paralel kurulum
     • Paralel Yerleştirilmiş Sıralı – Wafer hücre proses uyarlaması – SRV Stargate

• • Kurulum için önemli hususlar
    • • Sıvıyla temas halindeki algılama alanı
      • Yüksek sıcaklık
      • Yüksek basınç
      • Prob proses bağlantısı ve sızdırmazlık
      • Dik kurulumda sondaj sınırları

Giriş

Ekstrüzyon kalıplama, borular, levhalar, filmler vb. gibi sürekli profiller üretmek için kullanılan çeşitli endüstrilerde son derece verimli ve çok yönlü bir üretim sürecidir. Yüksek üretim hızı, malzeme verimliliği ve tutarlı kalitede karmaşık kesit şekilleri oluşturma yeteneği sağlar. Ekstrüzyon üretimi, küresel polimer ve plastik üretiminde önemli bir rol oynar. Son yıllarda otomasyondaki gelişmeler, gerçek zamanlı süreç izlemeoringve sürdürülebilir malzemeler ile geri dönüşüm süreçlerinin önemi, atıkları azaltarak hassasiyeti artırdı ve çevresel etkiyi azalttı.

Gerçek zamanlı süreç izlemeoring yüksek kaliteli ürünler sağlamanın anahtarıdır. Sıcaklık ve basınç izlemede büyük ilerlemeler kaydedildioring ekstrüzyon proseslerinin. Ancak, hat içi viskozite izlemeoring, eriyik akışını ve kalıp dolumunu etkileyen kritik faktörlerden biri olmasına rağmen, sıcaklık ve basınçtan bile daha önemli olmasına rağmen, birden fazla zorlukla karşı karşıya kalmıştır. Maliyet, kalibrasyon, tekrarlanabilirlik vb. ile ilgili olarak daha iyi veya daha kötü sonuçlarla viskozite ölçümü için farklı yöntemler test edilmiştir ve bu da operatörün güvenini etkiler. Bu koşullar altında, Rheonics SRV inline viskozimetre, ekstrüzyon makinelerinin zorlu koşullarında tekrarlanabilir viskozite ölçümleri yapılmasını sağlayarak, polimer ekstrüzyon prosesinin tam kontrolü için oluşan boşluğu doldurur.

Ekstrüzyon Kalıplama İşlemi

Ekstrüzyon, nesneler (bir ekstrüde) oluşturmak için kullanılan sürekli bir üretim süreci olarak tanımlanabilir. tutarlı kesit Erimiş bir malzemeyi bir kalıp veya delikten geçirerek bir şekil oluşturmak için zorlayarak. Bir ekstrüder ayrıca diğer üretim süreçlerinin (termoformlama, enjeksiyon, üfleme kalıplama, vb.) bir parçası olarak da kullanılabilir. Ekstrüzyon, yaygın olarak şu alanlarda kullanılır: plastik, metal ve kauçuk endüstriler gibi ürünler üretmek için borular, borular, levhalar, filmler ve profiller.

Bu vaka çalışmasının ana odağı polimer ekstrüzyonudur. Metal ekstrüzyonunun aksine, polimer ekstrüzyonu, malzeme ekstrüzyon makinesine beslendiği sürece sürekli olarak yapılabilir. Ekstrüzyon çoğunlukla Termoplastikler için kullanılır, ancak Elastomerler ve Termosetler de işlenebilir.

Bir ekstrüzyon makinesi genellikle aşağıdaki parçalardan oluşur. besleme hunisi, polimer malzemenin beslendiği yer. besleme vidası sürekli bir dönüş halindedir varilVida, bir motor sürücü ünite ve dişli kutusu, malzemenin bir ölmek. Isıtma elemanları, kontrollü bir sıcaklıkta namlunun üzerinde yer alır, polimer malzemeyi yumuşatır ve eritir. Kalıptan sonra, eriyen malzemenin istenilen nesnenin şeklini alması için soğutulduğu bir veya birden fazla boşluğa sahip bir kalıp kullanılabilir. Bazı makineler bir dişli pompası Çıkan malzemede iyi tanımlanmış sabit bir basıncı korumak için namlu ucu ile kalıp arasında.

Vida ve namlu tertibatının belirli bir malzemeyi dışarı çıkarma yeteneği, plastik malzemenin özelliklerine, vida ve namlunun özelliklerine veya yapısına ve sistemin çalıştırıldığı koşullara bağlıdır.

Şekil 2: Polimer Ekstrüzyon Makinesinin Ana Parçaları.

Polimer ekstrüzyonu ve proses kontrolündeki zorluklar

Polimer ekstrüzyonu, yüksek kaliteli çıktıyı garantilemek için birden fazla parametrenin hassas bir şekilde kontrol edilmesini gerektiren karmaşık bir işlemdir. Teknolojideki gelişmelere rağmen, hem ekstrüzyon sürecinde hem de kontrol sistemlerinde çeşitli zorluklar devam etmektedir. Bu zorluklar, ürün tutarlılığını, verimliliğini ve genel üretim maliyetlerini etkileyebilir.

Ana işlem parametreleri vida dönüş hızı, kalıp ve namlu sıcaklıkları, eriyik viskozitesi, eriyik sıcaklığı, kütle akış hızı, eriyik basıncı, soğutma hızı vb.'dir. [1]. Sıcaklık ve basınç, mevcut birden fazla teknoloji sayesinde ekstrüzyon işleminde en yaygın hat içi izlenen parametreler olarak kabul edilir. Ancak, eriyik viskozitesi (akışkanın akışa direnci olarak tanımlanır) işlemdeki en önemli parametrelerden biri olmasına rağmen hat içinde ölçülmesi veya izlenmesi kolay değildir. Eriyiğin viskozitesi, aşağıdakiler gibi birden fazla özellik ile ilgilidir:

• Kalınlık
• kuvvet
• Sabit kesit
• Akışkan kompozisyonunda tutarlılık – dolgu maddesi, elyaf, renklendirici vb.'nin homojen karışımı.
• Enerji tüketimi
• Termal bozulma

Erimiş sıvının yüksek viskozitesi zayıf akışa, aşırı basınca ve kalıp tıkanıklığına neden olarak yüzey pürüzlülüğü ve eğilme gibi kusurlara yol açabilir. Buna karşılık, düşük viskozite sarkmaya, aşırı büzülmeye veya zayıf mekanik özelliklere neden olabilir. Ardından, amaç ekstrüzyon süreci boyunca viskoziteyi mümkün olduğunca sabit tutmak olacaktır.

Çoğu durumda plastikler, daha hızlı hareket ettirildiklerinde (kaydırıldıklarında) daha az viskoz (akışkanlığı daha kolay) hale geldikleri anlamına gelen sözde plastik malzemelerdir. Bu nedenle, basınç ve akış arasında doğrusal bir ilişki yoktur; ayrıca kayma gerilimi (birim alan başına kuvvet, çoğunlukla Pa cinsinden ölçülür) ve kayma hızı (sıvının paralel katmanlarının hareket hızı, s-1 cinsinden ölçülür) arasında da doğrusal bir ilişki yoktur.

Şu anda, monitör için uygun bir hat içi sensör bulunmamaktadır.oring Ekstrüzyon eriyiklerinde gerçek zamanlı viskozite. Kılcal Reometreler, polimerlerin reolojik özelliklerini incelemek için kullanılan iyi bilinen laboratuvar aletleridir. Eriyik bir kılcal (çok ince) kalıptan geçirmek için bir piston kullanır ve bu da ekstrüzyon makinesinde gerçekleşen işlemi simüle etmeye çalışır. Bu, viskozite için iyi kabul görmüş bir test aleti olmasına rağmen, eriyik sıvısının gerçek zamanlı hat içi verilerini vermede başarısız olur. Bu yöntemin temel sorunları şunlardır:

• Örnek alınmasını gerektirir
• Gerçekten temsili değil
• Sürekli izleme değiloring
• Önemli bakım ve servise ihtiyaç var

Rheonics SRV Hat İçi Proses Viskozimetresi

SRV'dir Rheonics Geniş viskozite, sıcaklık ve basınç aralıklarına uygun hat içi viskozimetre. Rheonics SRV, basit kurulum talimatları ve bakım veya yeniden kalibrasyon gereksinimi olmayan oldukça kompakt bir prob kullanır. SRV kompakt tasarımı nedeniyle, kullanıcıların aldığı kurulum türlerinde çok yönlülük vardır.

Şekil 3: Rheonics Inline SRV Viskozimetre, dişli bağlantılı ince tip.

Veri Entegrasyonu

Rheonics SRV, ekstrüzyon makinelerinde dinamik viskozite ve sıcaklık gibi temel parametrelerin gerçek zamanlı çevrimiçi görselleştirilmesini sağlar. Sensör, yerel izlemeye kolayca entegre edilebiliroring ve birden fazla endüstriyel protokolü çalıştıran güçlü bir elektronik aracılığıyla kontrol sistemleri. Daha fazla bilgi için Elektronik Rheonics Sayfa.

Rheonics sensörler ayrıca ölçüm ve sensör durum verilerini yerleşik bir geçmişe kaydeder. Bu otomatik kaydedici şu şekilde erişilebilir: Rheonics RCP Yazılımı izlenen parametrelerin tarihsel görünümü için faydalıdır.

Kurulum Seçenekleri

Dikey Kurulum

Rheonics SRV, probun algılama elemanının sıvı ile temas halinde olmasını sağlayacak kadar daldırma mesafesine sahip olacak şekilde eriyik akışına dik olarak yerleştirilir.

Bu kurulumun başlıca avantajı, muhtemelen kurulumu en kolay olanıdır. SRV, sıcaklık veya basınç sensörleri tarafından kullanılan mevcut portlara takılabilir, ana fark SRV probunun hattan dışarı çıkması gerektiğidir, bu müdahaleci ve invaziv bir probdur.

Ancak bu dik kurulum, sıvının yüksek viskozitesi ve hızı nedeniyle probu büyük bir bükülme kuvvetine maruz bırakma gibi ana dezavantaja sahiptir. Viskoz yükleme, çok fazla gürültü ekleyerek veya probu hasara uğratarak, dik kurulumda standart SRV probu için bir sorun olabilir. Hat boyutu ile kütle veya hacim oranı sınırlamaları arasındaki ilişkiler için “Dikey kurulumda prob sınırları” bölümüne veya makaleye bakın Yüksek viskoziteli sıvılar ve yüksek sıvı hızları için SR probları.

Bu kurulum için temel hususlar hat boyutu, sıvı hızı veya akış hızı ve viskozite aralıklarıdır. Hat boyutu 50 – 55 mm'den (2”) büyük olmalıdır, böylece SRV prob algılama elemanı sıvıya doğru şekilde maruz bırakılabilir. Sıvı hızı ve viskozite aralıkları, probun maruz kalacağı kuvvetleri doğrulamak için "Dikey kurulumda prob sınırları" bölümündeki tabloyla karşılaştırılır. Rheonics Yüksek Basınç ve yüksek eğilme kuvvetlerine maruz kalan durumlar için SRV-HP'yi sunar.

Şekil 4: Rheonics Ekstrüzyon hattında SRV dik montajı.

Dirsek içine yerleştirilen paralel kurulum

Bazı ekstrüzyon makinelerinin, sıcaklık sensörleri gibi ölçüm aletlerini akışa eksenel olarak yerleştirmek için kalıbın hemen önünde bir dirseği vardır. Bu ayrıca şu amaçlar için de kullanılabilir: Rheonics Paralel kurulum için Inline Viskozimetre SRV.

Burada asıl avantaj, dikey bir kuruluma kıyasla, sıvı tarafından proba uygulanan kuvvetin azaltılmasıdır. Paralel bir kurulum ayrıca, okumaları etkileyebilecek tortuları önleyerek algılama elemanını çizginin ortasında tutar. SRV-X6 İnce Prob Minimum basınç düşüşü için kullanılabilir ve 50-55 mm (2”) den küçük hatlarla uyumludur.

Bu kurulumun temel sınırlaması, kalıptan önce bir dirsek kullanılmasıdır. Bu, makineye çok fazla müdahale gerektirir ve ekstrüde edilen malzemenin yönünü değiştirir, bu kurulum seçeneğini yalnızca hatta halihazırda bir dirseği olan ekstrüder makineleri için uygun hale getirir. Dahası, bu kurulum, dirsek duvarındaki sensörün tabanının etrafındaki sıvının kirlenmesi veya durgunlaşmasından muzdarip olabilir. Bu, okumaları etkilemez ancak hiçbir hatta istenmez.

Şekil 5: Rheonics Ekstrüzyon hattında dirsek içine paralel SRV montajı.

Paralel Yerleştirilmiş Sıralı – Wafer hücre proses uyarlaması – SRV Stargate

Rheonics Stargate-SRV-EM, Stargate Variant olarak da bilinir, SRV probunu, bir wafer hücre adaptöründe olduğu gibi, proses borularına hat içi olarak monte edilen hattın ortasına asmak için tasarlanmıştır. Bu çözümün avantajları, yüksek viskoziteli ve yüksek hızlı sıvılara karşı direnci ve tortu olasılığının azalmasıdır.

Bu kurulum için genellikle hat üzerinde bir uzatma bölümüne ihtiyaç duyulur ve bu müdahale, maliyet, yeniden işleme veya termal yönetim sorunları nedeniyle bazı müşteriler için mümkün olmayabilir.

Sondanın arka tarafının sıvıya baktığını fark edin, bu yüksek kuvvetleri sürdürmek için gereklidir. Ek olarak, SRV Stargate varyantının, hatta indirgeme ve genişletme adaptörleri kullanılamadığı sürece, ekstrüzyon hattıyla aynı boyutta sipariş edilmesi gerekir.

Şekil 6: Rheonics Ekstrüzyon hattında SRV paralel “wafer hücresi” montajı.

Kurulum için önemli hususlar

Sıvıyla temas halindeki algılama alanı

Rheonics Sıralı Viskozimetre SRV'nin temel kurulum gereksinimi, ölçüm alanının sıvıya daldırılmış olmasıdır; tortu veya sıvı birikimi olmamalıdır, aksi takdirde okumalar etkilenebilir. SRV algılama alanı Şekil 7’de gösterilmektedir.

Şekil 7: SRV Algılama alanı.

Yüksek sıcaklık

Ekstrüzyon prosesleri normalde 180 ila 220˚C (360 ila 430˚F) aralığında bir sıvı sıcaklığı gerektirir. Bu, malzemeye, hıza ve vida tasarımına bağlı olarak değişebilir. Rheonics SRV Inline Viskozimetre 285°C'ye (545 °F) kadar sıcaklıklar için yapılandırılabilir. Kullanıcı sipariş sırasında doğru sıcaklık derecesini seçmelidir. Bir sonraki Tablo SRV probu için Sıcaklık derecelerini göstermektedir. Bazı ekstrüzyon işlemleri 350/370 °C'ye (670/700 °F) kadar çok yüksek sıcaklıklara ulaşabilir, bu durumda bizimle iletişime geçmenizi öneririz. Rheonics Destek Ekibi daha fazla bilgi için.

Tablo 1: SRV Hat İçi Viskozimetre Sıcaklık Derecelendirmeleri

Not: Sensör kablosu ve sensör elektroniği aşılmaması gereken farklı sıcaklık sınırları vardır.

Yüksek basınç

Ekstrüzyon prosesleri 10,000 psi, 670 bar veya 70 MPa'ya kadar çok yüksek basınçlara ulaşabilir. Bir kez daha, Rheonics SRV buna göre yapılandırılmalıdır.

Tablo 2: Ekstrüzyon için SRV Sıralı Viskozimetre Basınç Dereceleri

Prob proses bağlantısı ve sızdırmazlık

Yüksek basınç uygulamaları için hem prob hem de proses bağlantısı beklenen basınç aralığına uygun olmalıdır. Dik montaj için Rheonics normalde G1/2” Dişli arayüzü sunar. Dirsekte paralel için ise flanş veya dişli bağlantısı kullanılabilir. Wafer hücre kurulum çeşidi, bir müşteri flanş arayüzü kullanılarak entegre edilebilir. O-Ring veya Metal mühür. Makinedeki mevcut kurulum portları, montajı yapmak için yeniden kullanılabilir. Rheonics sensör probu.

İletişim Rheonics Destek Ekibi Ekstrüzyon makinelerinizde uygun kurulum seçenekleri hakkında görüşmek için.

Dik kurulumda sondaj sınırları

Belirli koşullar altında, dik bir kurulum kullanıldığında yüksek viskoziteli sıvılar SRV probunu etkileyebilir. Sıvı akışının neden olduğu eğilme kuvvetleri proba zarar verebilir (Şekil 8). Kuvvetler genellikle sıvının viskozitesine ve hızına bağlıdır. Bir sonraki grafik, bir sıvının m/s cinsinden hızı ile Pa.s cinsinden dinamik viskozitesi arasındaki ilişkiyi gösterir. Müşteriler, proses koşullarının standart bir SRV probuna zarar verip vermeyeceğini belirlemek için grafiği kullanabilir.

Şekil 8: Sıvının viskozitesi ve hızı nedeniyle prob üzerinde oluşan eğilme kuvvetleri.

Şekil 9: SRV için X ekseninde akışkan hızını ve Y ekseninde izin verilen maksimum dinamik viskoziteyi gösteren çizim.

Genellikle, SRV'nin dik kurulumlarda kullanımı için 12 m/s'lik bir sınır önerilir. Bu hız sınırının üzerine çıkılması, okumalarda çok fazla gürültüye veya probda hasara neden olabilir. Bir sonraki tablo, bu hızın farklı hat boyutları için hacimsel ve kütle akışında ne anlama geldiğini göstermektedir.

Type- hakkında daha fazla bilgi edininYüksek viskoziteli sıvıları ve yüksek sıvı hızlarını ölçmek için SR probları.

Referanslar

1. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2665917422000150

2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141391013004497

3. https://www.dynisco.com/userfiles/files/27429_Legacy_Txt.pdf

4. HK Bruss – Otomatik kontrol ve izleme için viskozite ölçümüoring ekstrüzyon süreçlerinin tekdüzeliği

5. Rheonics - Yüksek viskoziteli sıvılar ve yüksek sıvı hızları için SR probları.