A kétkomponensű szilikonok tökéletes adagolása
Anyagtudomány és optimalizált kezelés
2020. május 29., péntek, 06:00
Címkék: adagolás adagolástechnika adagolórendszer adagolószelep ragasztás ragasztók rögzítéstechnika szivattyú tömítés ViscoTec
A szilikon az egyik legsokoldalúbb, alkalmazások széles körében felhasznált kötőanyag. Bár sok felhasználó csak a vízvezeték-szereléshez a kereskedelmi forgalomban is kapható „szilikon tömítőanyagokról” hallott, az anyag lényegesen több felhasználási lehetőséggel rendelkezik. A szilikonok folyamatos fejlesztése eközben új alkalmazásokat nyit az iparban a jövőbeli gyártási módszerek számára. Az új termékek és gyártási eljárások kifejlesztése miatt a felhasználók folyamatosan új követelményekkel szembesülnek a szilikon anyagtulajdonságai tekintetében.
A kiterjesztett anyagtulajdonságokból adódik, hogy a feldolgozási rendszereket is folyamatosan tovább kell fejleszteni, hogy azok lépést tartsanak a termelési folyamatok új alkalmazásaival. Ez egyaránt vonatkozik mind az egy-, mind a kétkomponensű anyagokra. A kémiai kötések e két technológiai mozgatórugójának köszönhetően az ágazat jelenleg is gyors fejlődésen megy keresztül. Sokoldalú anyagtulajdonságaik miatt a kétkomponensű szilikonkaucsukokat egyre gyakrabban használják ipari alkalmazásokban is. Ezek a szilikonok hosszú láncú polisziloxánok – elsősorban műanyagba önthető formában –, amiket adalékanyagokkal vagy kondenzációval történő kikeményítéssel elasztikus gumivá vulkanizálnak. Főbb jellemzőik a magas hőmérsékleti ellenállás, a jó diffúziós áramsűrűség, a magas kémiai ellenállás és a beállítható hővezető képesség. Elsősorban az autó- és elektronikai iparban használatosak, de egyre nagyobb piacuk van a gyógyszer- és az ortopédiai iparban is.
A kétkomponensű szilikonok terén egy érdekes fejlesztés révén az anyagkeménység („Shore-féle keménység”) vulkanizált formában a keverési arány szabályozásával változtatható. Ezen szilikonok felhasználása magában foglalja az orvosi technológiai alkalmazásokat is. A protézisek, ortopédiai ívtartók és betétek gyártása során egy ilyen típusú szilikonnal a terméken belül különböző keménységi szintek határozhatók meg.
Az anyagkeménység gyártási folyamatban történő hatékony felügyeletéhez az alkalmazott adagolórendszernek garantálnia kell a keverési aránynak a keménységi profilhoz szinkronizált könnyű beállítását.
Az adagolóegység speciális geometriája folyamatos és pulzálásmentes anyagfolyamot tesz lehetővé, ami elengedhetetlen a keverési arányok pontos felügyeletéhez
Az alkalmazott szivattyúrendszerek
A fogaskerekes szivattyúkkal ellátott adagolórendszerben a keverési arányok a fogaskerekek forgási sebességének szoftver által vezérelt változtatásával állíthatók be, bár ehhez kifinomult vezérléstechnika szükséges. Az adagolt mennyiség nem áll lineáris kapcsolatban a sebesség változásával, mivel ez a szivattyúrendszer az ellenáramlás elve szerint működik. A ténylegesen adagolt mennyiség egy mennyiségmérővel mérhető meg, és az adatot be kell vinni a vezérlésbe. A műveletből adódik, hogy az adagolószivattyúk némi késéssel állítják be a helyes adagolási folyamatot. Az adagolás szórása egyre növekszik, ahogy csökkennek az adagolási mennyiségek és növekszik az elvárt adagolási pontosság.
A térfogat alapú adagolás elvéből következik a dugattyús adagolószivattyúk használata, amik kevésbé bonyolult szerkezetek, és nem igényelnek folyamatos finomítást. Az egyszerű dugattyús szivattyúrendszerek esetében azonban tény, hogy a keverési arány bármely változtatása csak hardveroldalon érhető el, korlátozott hatásfokkal. A megoldás magában foglalja a dugattyú löketének mechanikus ütközőkkel (gátakkal) történő beállítását vagy az adagolódugattyú teljes cseréjét. Ezek a hardvermódosítások mindazonáltal időigényesek, a cserealkatrészek költségemelkedést okoznak, és a leállások a gyártást is nagymértékben hátráltatják. A dugattyús adagolórendszerek további hátránya a ténylegesen lekorlátozott gyártási idő, ami a dugattyú térfogatának az anyaggal történő újbóli feltöltéséből adódik. Ez a rendszerből fakadó adagolási és dugattyútöltési ciklussal magyarázható, hogy a folyamatos anyagfolyam helyett csak impulzusos anyagáramlás valósítható meg. A dugattyú feltöltéséhez szükséges idő egyre hosszabb lesz, ahogy az anyag egyre viszkózusabbá válik.
A „végtelen dugattyús adagoló” elv ingadozó anyagviszkozitás mellett is garantálja az adagolás pontosságát, és nagyon hatékony technológiának bizonyult a kétkomponensű keverési arány rugalmas és pontos beállításához az adagolási cikluson belül
Optimális adagolás a „végtelen dugattyús szivattyú” elvnek köszönhetően
A változó keverési arányú alkalmazásokban a legjobb eredmények – a minőség és a költség szempontjából – olyan adagolórendszerekkel érhetők el, amelyek költségigényes ellenőrző mechanizmusok nélkül is nagy mennyiségi pontosságot biztosítanak, és kombinálhatók az idő- és költségmegtakarító szoftverkonfigurációkkal. A ViscoTec által alkalmazott végtelen dugattyús adagoló elv nagyon hatékony technológiának bizonyult a kétkomponensű keverési arány rugalmas és pontos beállításához az adagolási cikluson belül.
Az eljárás egy olyan térfogatalapú adagolási elven alapul, amely ingadozó anyagviszkozitás mellett is kiváló adagolási pontosságot garantál. A forgórész és az állórész közötti kölcsönhatás zárt, azonos térfogatú kamrákat eredményez, amelyek az adagolás során sem változnak. Az adagolóegység speciális geometriája folyamatos és pulzálásmentes anyagfolyamot tesz lehetővé, ami elengedhetetlen a keverési arányok pontos felügyeletéhez. Az anyag a szívótestről egyenletes, folyamatos és egyirányú áramlással kerül a szivattyú adagolóegységébe.
A kétkomponensű adagolórendszerek konfigurációjára alapozva a két adagolószivattyút közvetlenül a keverőfejhez csatlakoztatják egymás mellett V elrendezésben, vagy párhuzamosan. Ebben a helyoptimalizált és minimális holttérrel járó (1. kép) keverőfejben a szilikon A és B komponenseit két különálló csatornával táplálják a statikus keverőbe. A kimenet speciális kialakítása meghosszabbítja a komponensek külön betápláló csatornáját a statikus keverőcsőbe, és kiküszöböli, hogy a komponensek kikeményedése magában a keverőfejben induljon meg. Az adagolószivattyúk a keverőfejnél található közvetlen csatlakozása, illetve a szivattyúkimenet utáni rövid adagolási távolságok kiküszöbölik azokat az adagolási pontatlanságokat, amelyek egyébként a hosszú anyagszállítási távolságok ellenőrizetlen nyomásprofiljai miatt előfordulhatnak. A leírt rendszer felépítésével kiváló pontossággal érhetők el az előírt keverési arányok.
Multifunkciós érintőpanel
Az alkalmazott excentrikus szivattyútechnológia szigorú térfogatelv alapján működik. Minden szivattyúfordulat minden esetben rögzített, meghatározott anyagmennyiséget adagol, meghatározott sebesség és fordulatszám / időegység alatt, lehetővé téve az anyagmennyiség ml-ben, illetve időegységben történő beállítását. Az adagolórendszer sebessége és az adagolás mennyisége egymáshoz lineárisan viszonyulnak, azaz a sebesség megduplázása azonnal megduplázza a kijuttatott anyagmennyiséget is. Ez a térfogati pontosság csak rendkívül megbízható rendszerekkel érhető el, amelyek ingadozó viszkozitási értékek mellett is pulzálásmentes folyamatot eredményeznek. A leírt kétkomponensű adagolórendszernél a csatornánkénti adagolási mennyiség a kétkomponensű szilikon előírt keverési arányától függ. A meghajtások fordulatszámát analóg jel vezérli. Az adagolási mennyiséget a szivattyú kimeneténél kell megadni a kívánt mennyiségben és a beállított analóg vezérlőjelhez közvetlenül lineárisan. Ennek a funkcionális elvnek köszönhetően a rendszer az adagolási folyamat bármely pontján támogatja az időegységenkénti adagolási mennyiség folyamatos változtatását, és mennyiségi profilok használatát is lehetővé teszi. Ennek eredményeképpen az adagoláshoz változó keverési arányok is alkalmazhatók. A keverési arány dinamikus módosításai az egyes anyagcsatornákhoz tartozó egyedi adagolási mennyiség változtatható vezérlésével érhetők el.
A kétkomponensű adagolórendszer vezérlési koncepciója két felhasználói felülettel rendelkezik. A meghajtók az automatizálási rendszer magasabb szintű vezérlőjének külső jelútvonalai által vagy a ViscoTec által kifejlesztett kétkomponensű adagolóvezérlővel is működtethetők. A ViscoTec vezérlőn a folyamat összes kulcsfontosságú paramétere – például a keverési arány, az adagolási sebesség és mennyiség – előre beállított, és a kalibrálás is megtörtént. Az integrált receptúrakezelő funkcióval az érintőpanelen néhány érintéssel előre beállíthatók, eltárolhatók és aktiválhatók a különböző keverési arányok és így a terméktulajdonságok.
Az olyan alapvető paraméterek, mint az adagolás mennyisége és sebessége, valamint a keverési arány meghatározása mellett a ViscoTec vezérlőn folyamatparaméterek széles skálája állítható be, amelyek teljesen automatikus gyártás és stabil termékminőség elérését teszik lehetővé. Az adagolásvezérlő lehetőséget kínál az adagoló bemeneti és adagolási nyomásának meghatározására és ellenőrzésére. Ha a felhasználó által meghatározott határértékeket túllépik, a kijelzőn egy vizuális jel jelenik meg, és a jelzés külső eszközökre is eljuttatható.
Az integrált receptúrakezelő funkcióval az érintőpanelen néhány érintéssel előre beállíthatók, eltárolhatók és aktiválhatók a különböző keverési arányok és így a terméktulajdonságok
A vezérlőn további paraméterek állíthatók be az anyag élettartamának vagy a következő öblítés idejének meghatározására, de rendelkezésre áll egy öblítésszámláló is. Amennyiben az élettartamon belül a statikus keverő töltőmennyiségének legalább x-szeresét adagoltuk, a rendszer hibaüzenetet generál. Ez biztosítja, hogy olyan anyag már ne kerüljön felhasználásra, amely reakcióképes, és megakadályozza a kikeményedést a statikus keverőben. A következő öblítési paraméter felhasználásával a vezérlő öblítést indíthat el az anyag élettartamának lejárta előtt is. Egy külső vezérlőhöz küldött jellel a kezelőrendszer egy meghatározott tengelypozícióba állhat az öblítéshez. Annak elkerülése érdekében például, hogy a rendszer jelentős leállásakor az öblítéshez túlzott mennyiségű szilikon anyagot használjunk, be lehet állítani az öblítések maximális számát, azaz az elvégzendő öblítések száma lekorlátozható. A beállított maximális mennyiség elérésekor a vezérlő hibaüzenetet generál, és segíti a gépkezelőket az intézkedések végrehajtásában.
A ViscoTec végtelen dugattyús adagoló elvét a kétkomponensű adagolórendszereken kívül az anyagextrakciós és -kezelő rendszerekben is alkalmazzák. A kétkomponensű rendszerek anyagszállítási útvonalait az A és B komponensek párhuzamos csatornái biztosítják. Az itt leírt technológiával a ViscoTec garantálja a szilikonok az egész eljárás alatti egységes és magas színvonalú feldolgozhatóságát, az anyag kivezetésétől egészen az adagolásig.
