Онлайн-реометры все чаще используются в промышленности по обработке и переработке пластмасс для обеспечения непрерывного потока данных о реологических свойствах и информации в режиме реального времени при помощи процесса экструзии. Это полезно для управления качеством продукции в процессе, для сокращения отходов и повышения эффективности процесса. Онлайн-реометр Dynisco® ViscoIndicator (VI) разработан для дублирования условий испытаний стандартного тестера текучести расплава и мониторинга плавки.
Azadeh Farahanchi, Rheological Scientist, Ph.D
10.02.2018
Онлайн-реометры все чаще используются не только на нефтеперерабатывающих заводах для контроля первичного качества гранулята, но также все чаще задействуются в производстве рециклинга. В результате они обеспечивают непрерывный поток реологических данных о свойствах и информации в режиме реального времени, помогают улучшить качество при экструзии. Это удачное решение для контроля качества продукции в технологическом процессе, происходит сокращение брака, повышение эффективности, а благодаря облачным технологиям у вас имеется историческая сводка о предыдущих партиях. Онлайн-реометр ViscoIndicator предназначен для простого сравнения реологических данных из производства с данными из лаборатории с возможностью выбора необходимого параметра, такого как массовый показатель текучести расплава (MFR), объемный показатель текучести расплава (MVR), внутренняя вязкость IV или плотность расплава в режиме реального времени в ходе производства.
Онлайн-реометр включает в себя шестеренчатый насос, изолирующий поток расплава и обеспечивающий подачу расплавленного полимера из технологического процесса, дозирует его через опциональный сменный капилляр. Dynisco предлагает самые разнообразные капилляры различной длины и диаметра (например, диаметр от 2 до 7,5 мм и L/D 3,818). Хотя капилляры для ViscoIndicator спроектированы таким образом, чтобы иметь то же отношение L/D, что и стандартные капилляры для пластометров, их размеры могут отличаться, в отличие от размеров пластометров, например, диаметр капилляра для пластометров 2,095 мм против 2000 мм. По этой причине ViscoIndicator также содержит коэффициенты корреляции, учитывающие эти различия.
Еще одним важным параметром является величина приводного давления внутри реометра. Наш VI (вязкоиндикатор) поддерживает предустановленное давление (соответствующее давлению, полученному от груза в пластометре при конкретном испытании MFR), такое давление достигается за счет оборотов шестеренчатого насоса. Обычно можно предположить, что падение давления в распределительном канале у реометра пренебрежимо мало по сравнению с падением давления в капилляре. Однако в случае коротких капилляров с большим диаметром такая ошибка может быть значительной и ее необходимо рассчитывать.
Для ньютоновской изотермической жидкости давление расплава, протекающего через капилляр, можно рассчитать согласно следующему уравнению:
Где Q — объемный поток, n — вязкость расплава полимера, L — длина капилляра, а R — радиус капилляра.
В случае несжимаемой жидкости падение давления в капилляре можно представить согласно приведенному ниже уравнению:
Еще одним важным параметром является температура. Температура в экструдере в процессе обработки не всегда должна совпадать с температурой, используемой в лабораторных тестах MFR для конкретного материала. Поэтому в VI была применена корреляция температуры для объединения всех различающихся параметров.
Как можно видеть на рисунках ниже, имеет место применение полиэтилена высокой плотности, экструдируемого на лабораторном экструдере, к которому подключен и измерительный онлайн-реометр при помощи удлинительной трубки (адаптера) с монтажным соединением 1/2 UNF, совместимым с остальными портами для датчиков давления. Реометр работал в режиме поддержания заданного давления 59 psi. Датчик давления, вместо которого был присоединен ViscoIndicator, был установлен на пару сантиметров дальше к корпусу реометра, чтобы сохранялось измерение давления перед экструзионной головкой.
Онлайн-лаборатория Dynisco
В ходе теста, через 2,5 часа и 4 часа из экструдера отбиралось около 10 граммов экструдированных материалов, и их значение MFR измерялось в лаборатории при помощи капиллярного пластометра LMI 5000 (отмечено черными точками). На графике ниже можно видеть поведение давления во время производства (отмечено синим цветом) и значение MFR [г/10 мин] (отмечено красным цветом).
Результаты онлайн реометра (вискоиндикатора) в сравнении с лабораторным тестированием на капиллярном пластометре.
На основании данного тестирования мы можем подтвердить, что получено очень хорошее соответствие между офлайн-измерением в лаборатории и онлайн-измерением на производстве, и с удовольствием вам представляем ViscoIndicator — систему, открывающую окно в ваш производственный процесс в пластмассовой или перерабатывающей промышленности.