Мониторинг на вискозитетот во линија во производството на епоксидна смола

1.2 Споредба на сериски наспроти континуирани производствени процеси

Во производството на епоксидни смоли, и моделите на сериско и континуирано производство имаат различни предности и недостатоци, што доведува до фундаментални разлики во нивните потреби за контрола на вискозитетот. Сериската обработка вклучува внесување суровини во реактор во дискретни серии, каде што тие се подложени на низа хемиски реакции и термички размени. Овој метод често се користи за производство во мал обем, прилагодени формулации или производи со голема разновидност, нудејќи флексибилност за производство на специјализирани смоли со специфични својства. Сепак, сериското производство е поврзано со подолги производствени циклуси и неконзистентен квалитет на производот поради рачно ракување, варијабилност на суровините и флуктуации на процесот. Токму затоа инженерите за производство и процесирање често ја идентификуваат „слабата конзистентност од серија до серија“ како клучен предизвик.

Обратно, континуираното производство функционира со постојан проток на материјали и производи преку серија меѓусебно поврзани реактори, пумпи и разменувачи на топлина. Овој модел е претпочитан за производство во голем обем и стандардизирани производи со голема побарувачка, нудејќи супериорна ефикасност на производството и поголема конзистентност на производот поради автоматизираните системи за контрола кои ги минимизираат варијациите во процесот. Сепак, континуираните процеси бараат поголема почетна инвестиција и пософистицирани системи за контрола за да се одржи стабилноста.

Фундаменталните разлики помеѓу овие два режима директно влијаат на вредноста наследење на вискозитетот во линијаЗа сериско производство, податоците за вискозитет во реално време се од суштинско значење за да се компензираат недоследностите предизвикани од рачна интервенција и варијации во процесот, овозможувајќи им на операторите да прават прилагодувања засновани на податоци, наместо да се потпираат само на искуство.In-линиското следење на вискозитетот фундаментално ја трансформира реактивната проверка на квалитетот по производството во проактивен процес на оптимизација во реално време.

1.3 Критичната улога на вискозитетот

Вискозитетот се дефинира како отпорност на флуидот на проток или како негова мерка за внатрешно триење. За течни епоксидни смоли, вискозитетот не е изолиран физички параметар, туку основен индикатор директно поврзан со напредокот на реакцијата на полимеризација, молекуларната тежина, степенот на вкрстено поврзување и перформансите на финалниот производ.

За време на реакцијата на синтеза, се менуваатвискозитет на епоксидна смоладиректно го одразуваат растот на молекуларните ланци и процесот на вкрстено поврзување. Првично, со зголемувањето на температурата, вискозитетот на епоксидната смола се намалува поради зголемената молекуларна кинетичка енергија. Меѓутоа, како што започнува реакцијата на полимеризација и се формира тродимензионална вкрстено поврзана мрежа, вискозитетот драматично се зголемува сè додека материјалот целосно не се стврдне. Со континуирано следење на вискозитетот, инженерите можат ефикасно да го следат напредокот на реакцијата и точно да ја одредат крајната точка на реакцијата. Ова не само што го спречува материјалот да се зацврсти во реакторот, што би барало скапо и долготрајно рачно отстранување, туку и гарантира дека финалниот производ ги исполнува своите целни спецификации за молекуларна тежина и перформанси.

Понатаму, вискозитетот има директно влијание врз апликациите во понатамошниот тек и обработливоста. На пример, кај апликациите за премачкување, лепило и саксиско обложување, вискозитетот го диктира реолошкото однесување на смолата, нејзината способност да се шири и нејзината способност да ослободува заробени воздушни меурчиња. Смолите со низок вискозитет го олеснуваат отстранувањето на меурчињата и можат да пополнат мали празнини, што ги прави погодни за апликации со длабоко истурање. Смолите со висок вискозитет, пак, имаат својства што не капат или не се виткаат, што ги прави идеални за вертикални површини или апликации за запечатување.

Затоа, мерењето на вискозитетот овозможува фундаментален увид во целиот синџир на производство на епоксидна смола. Со имплементација на прецизно следење на вискозитетот во реално време, целиот процес на производство може да се дијагностицира и оптимизира во реално време.

2. Технологии за следење на вискозитетот: Компаративна анализа

2.1 Принципи на работа на вградени вискозиметри

2.1.1 Вибрациони вискометри

Вибрациони вискозиметристанаа истакнат избор за следење на процеси во линија поради нивниот робустен дизајн и оперативни принципи. Јадрото на оваа технологија е елемент на сензор во цврста состојба кој вибрира во течноста. Како што сензорот се пробива низ течноста, тој губи енергија поради вискозниот отпор на течноста. Со прецизно мерење на оваа дисипација на енергија, системот го поврзува отчитувањето со вискозитетот на течноста.

Клучна предност на вибрационите вискозиметри е нивното работење со висок смолкнување, што ги прави нивните отчитувања генерално нечувствителни на големината на цевката, брзината на проток или надворешните вибрации, обезбедувајќи високо повторувачки и сигурни мерења. Сепак, важно е да се напомене дека за нењутонски течности како епоксидни смоли, вискозитетот се менува со брзината на смолкнување. Следствено, работењето со висок смолкнување на вибрационен вискозиметар може да даде различен вискозитет од оној што се мери со лабораториски вискозиметар со низок смолкнување, како што е ротационен вискозиметар или проточна чаша. Оваа разлика не подразбира неточност; туку, таа го одразува вистинското реолошко однесување на течноста под различни услови. Примарната вредност на линискиот вискозиметар е неговата способност да го следирелативна променаво вискозитет, а не само за да се совпадне со апсолутна вредност од лабораториски тест.

2.1.2 Ротациони вискозиметри

Ротационите вискозиметри го одредуваат вискозитетот со мерење на вртежниот момент потребен за ротирање на вретено или лопатка во флуид. Оваа технологија е широко користена и во лабораториски и во индустриски услови. Единствена предност на ротационите вискозиметри е нивната способност да мерат вискозитет при различни брзини на смолкнување со прилагодување на брзината на ротација. Ова е особено критично за нењутонски флуиди, како многу епоксидни формулации, чија вискозност не е константна и може да се менува со применетиот стрес на смолкнување.

2.1.3 Капиларни вискозиметри

Капиларните вискозиметри го мерат вискозитетот со мерење на времето потребно за течноста да тече низ цевка со познат дијаметар под влијание на гравитацијата или надворешен притисок. Овој метод е многу прецизен и може да се следи според меѓународните стандарди, што го прави основен во лабораториите за контрола на квалитет, особено за транспарентни Њутнови течности. Сепак, техниката е гломазна, бара строга контрола на температурата и често чистење. Нејзината офлајн природа ја прави несоодветна за континуирано следење на процесот во реално време во производствена средина.

2.1.4 Нови технологии

Освен вообичаените методи, се истражуваат и други технологии за специјализирани апликации. Ултразвучните сензори, на пример, се користат за следење во реално време на вискозитетот на полимерите на високи температури. Дополнително, пиезорезистентните сензори се истражуваат за неинтрузивно, in situ следење на вкрстеното поврзување и стврднување кај епоксидни смоли.

2.2 Споредба на технологијата на вискометарот

Табелата подолу дава компаративна анализа на клучните технологии за вградени вискометри за да им помогне на инженерите да донесат информирана одлука врз основа на нивните специфични барања за процесот во производството на епоксидна смола.

Табела 1: Споредба на технологиите за вграден вискометар