Cara mensimulasikan dan mengoptimalkan proses debinding

Dalam pembakaran keramik dan metalurgi sinter, kualitas produk bergantung pada profil suhu, khususnya laju pemanasan. Pada tahap awal proses pemanasan, pengikat polimer dihilangkan secara hati-hati melalui dekomposisi termal. Namun, evolusi gas tidak boleh terlalu intensif untuk mencegah pembentukan retakan mikro dan memastikan struktur material asli tidak rusak. Oleh karena itu, untuk mendapatkan kualitas produk terbaik, tahap pemanasan untuk mencapai Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. penguraian polimer tidak boleh dilakukan terlalu cepat. Di sisi lain, pemanasan yang terlalu lambat akan meningkatkan waktu proses, yang bisa jadi terlalu mahal dan tidak ramah lingkungan serta meningkatkan biaya produksi. Tujuan utamanya adalah menciptakan profil suhu optimal yang memiliki pemanasan yang seimbang untuk memastikan kualitas bahan terbaik dalam waktu singkat. Untuk mencapai hal ini, perlu diketahui apa yang terjadi dengan material di dalam tungku selama pembakaran. Direkomendasikan untuk menggunakan metode simulasi untuk laju pengikatan untuk profil suhu tungku yang diberikan. Data untuk Analisis Pengikat polimer kehilangan massa selama dekomposisi termal, yang dapat dengan mudah diukur dengan termogravimetri. Namun, reaksi kimia adalah proses kinetik yang tidak hanya bergantung pada suhu tetapi juga waktu. Jadi, pada suhu yang konstan, reaksi akan berjalan dan massa akan berubah, namun massa yang sama dapat terjadi pada suhu yang berbeda. Satu-satunya hal yang tidak bergantung pada profil suhu adalah sifat kimiawi dari suatu reaksi, seperti koefisien stoikiometri, orde reaksi, dan energi aktivasi. Dengan pengikat, komponen campuran polimer sering kali terurai secara independen satu sama lain. Dalam hal ini, komposisi bahan awal dan akhir biasanya tidak bergantung pada profil suhu. Untuk menemukan parameter reaksi kimia yang tidak bergantung pada profil suhu, perlu dilakukan beberapa pengukuran laboratorium termogravimetri di bawah kondisi suhu yang berbeda, yaitu di bawah laju pemanasan yang berbeda. Bentuk khas kurva termogravimetri untuk dekomposisi menunjukkan ketergantungan suhu pada massa yang diukur untuk laju pemanasan yang berbeda. Pengukuran yang disajikan di sini dilakukan pada instrumen NETZSCH TG 209 F1 . Analisis Kinetik Dalam pengikat polimer, polimer biasanya terurai secara independen satu sama lain, dan kehilangan massa yang diukur menunjukkan Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. penguraian campuran. Setiap komponen dalam campuran dapat terurai dalam beberapa langkah Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. penguraian individual, sehingga, langkah-langkah individual dalam proses ini dapat berlaku untuk polimer yang berbeda atau polimer yang sama. Analisis kinetik memungkinkan parameter kinetik dari proses yang diamati, yang tidak bergantung pada profil suhu, ditemukan. Parameter ini adalah energi aktivasi dan orde reaksi untuk setiap langkah Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. penguraian yang terlihat, serta kontribusi setiap langkah reaksi terhadap proses Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. penguraian total. Ada dua pendekatan yang berbeda untuk analisis kinetik dari data yang diukur - yang pertama adalah berbasis model sesuai dengan kimia nyata dari proses dan menganggap proses total sebagai jumlah dari proses dekomposisi independen dari polimer yang berbeda. Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. Penguraian setiap polimer dianggap sebagai serangkaian langkah reaksi individual yang berurutan. Di sini, setiap langkah reaksi memiliki stoikiometri dan energi aktivasi masing-masing, yang keduanya mempertahankan nilai konstan dari awal langkah reaksi hingga akhir. Pendekatan ini menggambarkan proses pengikatan secara eksplisit dan dengan cara yang sangat mendekati kenyataan, tetapi membutuhkan waktu untuk analisis dan konstruksi model kinetik dari langkah-langkah reaksi yang paralel dan berurutan. Pendekatan kedua yang lebih mendekati disebut bebas model, di mana seluruh proses dianggap sebagai reaksi satu langkah di mana energi aktivasi dan faktor pra-eksponensial berubah seiring dengan kemajuan reaksi. Tipe ini sangat cepat untuk proses dengan langkah-langkah yang berurutan, tetapi juga memiliki beberapa batasan, misalnya, tidak dapat menggambarkan Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. penguraian campuran dengan reaksi paralel atau dengan reaksi yang tumpang tindih secara signifikan. NETZSCH Perangkat lunak Kinetics Neo melayani kedua metode analisis tersebut, yang merupakan keunggulan dibandingkan perangkat lunak metode tunggal. NETZSCH Kinetika Neo digunakan untuk analisis yang ditunjukkan di sini dari data termogravimetri dengan metode berbasis model, dengan hasil yang menunjukkan model kinetik yang menggambarkan tiga langkah reaksi berurutan dengan parameter kinetiknya. Hal ini tidak bergantung pada program suhu, dan dapat digunakan untuk simulasi proses Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. penguraian untuk program suhu lain yang ditentukan pengguna. Jika simulasi dilakukan persis untuk suhu yang sama dengan yang digunakan selama percobaan, maka kurva simulasi harus sesuai dengan percobaan jika modelnya benar. Kecocokan ini terlihat pada gambar, di mana data eksperimen untuk laju pemanasan yang berbeda ditandai dengan simbol, dan semua data simulasi berdasarkan model kinetik yang sama dengan serangkaian parameter kinetik yang sama - tetapi untuk laju pemanasan yang berbeda - ditampilkan sebagai kurva padat. Ini berarti model kinetik dibangun dengan benar dan parameter kinetik ditemukan benar, sehingga model ini dapat digunakan untuk pemodelan dekomposisi pengikat di masa depan di dalam tungku di mana tidak memungkinkan untuk mengukur kehilangan massa. Prediksi dan Optimasi Model kinetik yang diperoleh yang terdiri dari tiga langkah reaksi yang berurutan memungkinkan prediksi kehilangan massa untuk program suhu yang diberikan oleh pengguna. Oleh karena itu, dengan mengetahui seberapa panas di dalam tungku, memungkinkan untuk melakukan simulasi proses pengikatan. Sebagai contoh, model ini memungkinkan simulasi kehilangan massa material di dalam terowongan kiln. Dalam kasus perubahan panas, perangkat lunak menghitung kurva kehilangan massa baru untuk program suhu baru di setiap zona. Laju dekomposisi tidak hanya bergantung pada suhu, tetapi juga pada nilai konversi saat ini. Di bawah laju pemanasan konstan, ada rentang dalam kurva kehilangan massa di mana proses ini berlangsung cepat dan rentang di mana prosesnya lambat. Parameter dengan laju reaksi tinggi adalah zona risiko di mana struktur material dapat rusak. Rentang dengan laju reaksi rendah menghasilkan kehilangan waktu dan energi yang tidak masuk akal, dan oleh karena itu, biaya produk akhir menjadi terlalu tinggi. Untuk proses pengoptimalan, perlu untuk menemukan profil suhu di mana tingkat kehilangan massa akan konstan, untuk menemukan kualitas produk yang optimal untuk waktu yang singkat. Tanpa kemungkinan simulasi, profil suhu tersebut harus dibuat oleh insinyur kimia melalui metode coba-coba - ini akan membutuhkan waktu yang cukup lama dan menghasilkan biaya yang besar. Dengan menggunakan perangkat lunak Kinetics Neo, profil suhu yang baru dihitung untuk tingkat kehilangan massa yang diberikan sebesar 0,05%/menit. Dalam proses industri yang dicirikan oleh beberapa batasan dalam laju pemanasan, perangkat lunak ini dapat membantu menemukan profil suhu optimal untuk mendapatkan laju kehilangan massa yang disimulasikan yang sangat mendekati nilai konstan. Sebagai contoh, perusahaan Jerman, Haldenwanger, membutuhkan perangkat lunak ini untuk mengoptimalkan profil suhu untuk pembakaran keramik terkait dengan keramik busa barunya, yang kualitasnya sangat sensitif terhadap laju DebindingDebinding adalah salah satu langkah produksi utama dalam industri keramik dan metalurgi serbuk. Hal ini mengacu pada penghilangan aditif secara termal atau katalitik yang digunakan pada langkah-langkah sebelum produksi seperti pengecoran.debinding. Proses ini terdiri dari dua bagian, DebindingDebinding adalah salah satu langkah produksi utama dalam industri keramik dan metalurgi serbuk. Hal ini mengacu pada penghilangan aditif secara termal atau katalitik yang digunakan pada langkah-langkah sebelum produksi seperti pengecoran.debinding dan kemudian SinteringSintering adalah proses produksi untuk membentuk bodi yang kuat secara mekanis dari serbuk keramik atau logam. sintering. Optimalisasi profil suhu dilakukan untuk kedua bagian tersebut dan waktu produksi berkurang lebih dari 50%. Aplikasi Perangkat Lunak Analisis Kinetik Dalam pengikat polimer, polimer biasanya terurai secara independen satu sama lain, dan kehilangan massa yang diukur menunjukkan Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. penguraian campuran. Setiap komponen dalam campuran dapat terurai dalam beberapa langkah Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. penguraian individual, sehingga, langkah-langkah individual dalam proses ini dapat diterapkan pada polimer yang berbeda atau polimer yang sama. Analisis kinetik memungkinkan parameter kinetik dari proses yang diamati, yang tidak bergantung pada profil suhu, ditemukan. Parameter ini adalah energi aktivasi dan orde reaksi untuk setiap langkah Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. penguraian yang terlihat, serta kontribusi setiap langkah reaksi terhadap proses penguraian total. Ada dua pendekatan yang berbeda untuk analisis kinetik dari data yang diukur - yang pertama adalah berbasis model sesuai dengan kimia nyata dari proses dan menganggap proses total sebagai jumlah dari proses dekomposisi independen dari polimer yang berbeda. Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. Penguraian setiap polimer dianggap sebagai serangkaian langkah reaksi individual yang berurutan. Di sini, setiap langkah reaksi memiliki stoikiometri dan energi aktivasi masing-masing, yang keduanya mempertahankan nilai konstan dari awal langkah reaksi hingga akhir. Pendekatan ini menggambarkan proses pengikatan secara eksplisit dan dengan cara yang sangat mendekati kenyataan, tetapi membutuhkan waktu untuk analisis dan konstruksi model kinetik dari langkah-langkah reaksi yang paralel dan berurutan. Pendekatan kedua yang lebih mendekati disebut bebas model, di mana seluruh proses dianggap sebagai reaksi satu langkah di mana energi aktivasi dan faktor pra-eksponensial berubah seiring dengan kemajuan reaksi. Tipe ini sangat cepat untuk proses dengan langkah-langkah yang berurutan, tetapi juga memiliki beberapa batasan, misalnya, tidak dapat menggambarkan penguraian campuran dengan reaksi paralel atau dengan reaksi yang tumpang tindih secara signifikan. NETZSCH Perangkat lunak Kinetics Neo melayani kedua metode analisis tersebut, yang merupakan keunggulan dibandingkan perangkat lunak metode tunggal. NETZSCH Kinetika Neo digunakan untuk analisis yang ditunjukkan di sini dari data termogravimetri dengan metode berbasis model, dengan hasil yang menunjukkan model kinetik yang menggambarkan tiga langkah reaksi berurutan dengan parameter kinetiknya. Hal ini tidak bergantung pada program suhu, dan dapat digunakan untuk simulasi proses penguraian untuk program suhu yang ditentukan pengguna. Jika simulasi dilakukan persis untuk suhu yang sama dengan yang digunakan selama percobaan, maka kurva simulasi harus sesuai dengan percobaan jika modelnya benar. Kecocokan ini terlihat pada gambar, di mana data eksperimen untuk laju pemanasan yang berbeda ditandai dengan simbol, dan semua data simulasi berdasarkan model kinetik yang sama dengan serangkaian parameter kinetik yang sama - tetapi untuk laju pemanasan yang berbeda - ditampilkan sebagai kurva padat. Ini berarti model kinetik dibangun dengan benar dan parameter kinetik ditemukan benar, sehingga model ini dapat digunakan untuk pemodelan masa depan dekomposisi pengikat di dalam tungku di mana tidak memungkinkan untuk mengukur kehilangan massa.

Prediksi dan Optimasi Model kinetik yang diperoleh yang terdiri dari tiga langkah reaksi berurutan memungkinkan prediksi kehilangan massa untuk program suhu yang diberikan oleh pengguna. Oleh karena itu, dengan mengetahui seberapa panas di dalam tungku, memungkinkan untuk melakukan simulasi proses pengikatan. Sebagai contoh, model ini memungkinkan simulasi kehilangan massa material di dalam terowongan kiln. Dalam kasus perubahan panas, perangkat lunak menghitung kurva kehilangan massa baru untuk program suhu baru di setiap zona.

Laju penguraian tidak hanya bergantung pada suhu, tetapi juga pada nilai konversi saat ini. Di bawah laju pemanasan konstan, ada rentang dalam kurva kehilangan massa di mana proses ini berlangsung cepat dan rentang di mana prosesnya lambat. Parameter dengan laju reaksi tinggi adalah zona risiko di mana struktur material dapat rusak. Rentang dengan laju reaksi rendah menghasilkan kehilangan waktu dan energi yang tidak masuk akal, dan oleh karena itu, biaya produk akhir menjadi terlalu tinggi. Untuk proses optimasi, perlu untuk menemukan profil suhu di mana tingkat kehilangan massa akan konstan, untuk menemukan kualitas produk yang optimal untuk waktu yang singkat. Tanpa adanya kemungkinan simulasi, profil suhu tersebut harus dibuat oleh insinyur kimia melalui metode coba-coba - hal ini akan membutuhkan waktu yang cukup lama dan menghasilkan biaya yang besar. Dengan menggunakan perangkat lunak Kinetics Neo, profil suhu yang baru dihitung untuk tingkat kehilangan massa yang diberikan sebesar 0,05%/menit.

Dalam proses industri yang dicirikan oleh beberapa pembatasan dalam laju pemanasan, perangkat lunak ini dapat membantu menemukan profil suhu yang optimal untuk mendapatkan laju kehilangan massa simulasi yang sangat dekat dengan nilai konstan. Sebagai contoh, perusahaan Jerman, Haldenwanger, membutuhkan perangkat lunak ini untuk mengoptimalkan profil suhu untuk pembakaran keramik terkait dengan keramik busa barunya, yang kualitasnya sangat sensitif terhadap laju DebindingDebinding adalah salah satu langkah produksi utama dalam industri keramik dan metalurgi serbuk. Hal ini mengacu pada penghilangan aditif secara termal atau katalitik yang digunakan pada langkah-langkah sebelum produksi seperti pengecoran.debinding. Proses ini terdiri dari dua bagian, DebindingDebinding adalah salah satu langkah produksi utama dalam industri keramik dan metalurgi serbuk. Hal ini mengacu pada penghilangan aditif secara termal atau katalitik yang digunakan pada langkah-langkah sebelum produksi seperti pengecoran.debinding dan kemudian SinteringSintering adalah proses produksi untuk membentuk bodi yang kuat secara mekanis dari serbuk keramik atau logam. sintering. Optimalisasi profil suhu dilakukan untuk kedua bagian tersebut dan waktu produksi berkurang lebih dari 50%. Aplikasi Perangkat Lunak Analisis Kinetik Bidang aplikasi analisis kinetik dan simulasi tidak terbatas pada proses pengikatan selama produksi keramik atau metalurgi sinter. Simulasi semacam itu diperlukan, misalnya, untuk menentukan masa pakai bahan kemasan atau untuk operasi dalam proses pada suhu tinggi.