Dosieren, Mischen und Verteilen von Klebstoffen: Automatisierte v manuelle Ausrüstung
Sobald ein Zweikomponentenklebstoff als Lösung für eine Anwendung identifiziert wurde, besteht der nächste Schritt darin, die am besten geeignete Methode für die Abgabe unter Berücksichtigung von Faktoren wie Kosten, Genauigkeit, Effizienz, Produktivität und Abfallbeseitigung zu bewerten.
In diesem Blogbeitrag untersuchen wir die Unterschiede zwischen automatisierten und manuellen Dosier-, Misch- und Dosiergeräten und welche Anwendungen für sie am besten geeignet sind.
Übersicht
Die Hersteller suchen nach immer robusteren und kostengünstigeren Lösungen, wenn es um das Verkleben, Vergießen und Verformen von Dichtungen geht. Infolgedessen werden zunehmend zweiteilige Flüssigkeiten spezifiziert, um eine höhere Qualität, Konsistenz und Haltbarkeit zu erzielen.
Die Anforderung an Qualität und Leistung während der Lebensdauer eines Produkts erstreckt sich nicht nur auf langlebige Güter, sondern auch auf Konsumgüter mit einer Lebenserwartung von nur wenigen Jahren - und bei starkem Wettbewerb. Infolgedessen werden von vielen Industriesektoren mehrere zusammengesetzte Flüssigkeiten ausgewählt, die eine überlegene kontrollierte Leistung liefern können.
Die Vielfalt der Industrietätigkeiten erfordert ein ebenso breites Spektrum an Automatisierungsmöglichkeiten. Zum Beispiel berücksichtigt eine automatisierte Mess- / Mischlösung die erforderlichen Ausstoß- und Fluideigenschaften, und die Abgabe des endgültigen gemischten Fluids berücksichtigt die Positionierungsgenauigkeit, die Durchflussrate, die Volumenkonsistenz, die Wiederholbarkeit und die entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen.
Zweiteilige Flüssigkeiten erfordern in der Regel nach Möglichkeit einen automatisierten Prozess. Aufgrund ihrer Beschaffenheit muss diese Art von Material gemäß den Empfehlungen des Herstellers sorgfältig gemischt werden. Jede Abweichung führt zu einem wahrscheinlichen katastrophalen Ausfall oder einer Verschlechterung der Integrität und Leistung des Produkts über die beabsichtigte Lebensdauer. Wenn eine automatisierte Lösung als zu kostspielig angesehen wird oder ihre Relevanz in Frage gestellt wird, ist das manuelle Messen / Mischen der Flüssigkeit nicht weniger kritisch als die Bedingungen, die mit einem automatisierten System angewendet werden.
Manuelle Mess- / Mischvorgänge mit geringem Volumen
Das manuelle Mischen von Flüssigkeiten mit geringem Volumen sollte auf vorgefüllte und getrennte Kartuschen oder Berstbeutel-Kits beschränkt sein, mit denen die Flüssigkeitskomponenten angemessen gemischt werden können. Zweiteilige Kartuschen werden bevorzugt, da sie einen internen Mischstab und einen Mischkopf verwenden, die die beiden Komponenten im richtigen Verhältnis gründlich mischen. Die gemischte Flüssigkeit kann mit einer Handpistole oder einem Zeitschuss-Dosiersystem direkt aus der Patrone abgegeben werden.
Burst-Bag-Kits, die die beiden Flüssigkeitskomponenten trennen, erfordern einen sorgfältigen manuellen Mischvorgang. Alle Anweisungen, die mit dem Kit geliefert werden, sollten genau befolgt werden. Sobald die beiden Komponenten vermischt sind, wird die Flüssigkeit in eine Patrone oder Spritze gegossen und unter Verwendung eines Time-Shot-Abgabesystems abgegeben. Dies ist eine weniger günstige Methode als die Verwendung eines Kartuschen-Kits, da Luft in den Gießprozess eingeführt werden kann.
Low- und Moderate-Volume Meter / Mix Automation
Tischmontierte Mess- / Misch- / Dosierstationen wie die DP200-1 und dem DP400-1 für Fisnar, bieten eine Lösung für die Automatisierung der Ausgabe von kleinen bis mittleren Volumina. Diese Maschinen sind eine sinnvolle Alternative zu vollautomatischen Dosier- und Mischsystemen, sofern die Fluidkomponenten in einer Doppelkartusche verfügbar sind. Die Kartuschenverpackung wird in einen Doppelzylinder-Pneumatikkolben eingesetzt, der auf einen Turm montiert wird, um eine Abgabestation zu bilden, und die Kolben werden so profiliert, dass sie dem Verhältnis der Kartusche entsprechen (z. B. 2: 1, 4: 1 usw.). . Das endgültige Mischen wird dann durch einen statischen Mischer durchgeführt. Das System wird normalerweise per Fußpedal gesteuert. Zu den Steuerungsoptionen gehören jedoch ein digitaler Schuss-Timer, eine Luftlogik und die Installation eines Quetschrohrventils. Es können auch Doppelkartuschen mit 200 ml und 400 ml eingesetzt werden.
Anwendungen mit geringer Lautstärke können eine hochgenaue Positionierung und eine präzise Lautstärkeregelung erfordern. Eine übliche Installation würde einen automatisierten Roboter beinhalten, der mit einem Ventilkopf und einem statischen Mischer ausgestattet ist, die von einem Dosiersystem gespeist werden. Bei Miniaturprozessen von Halbleitern und oberflächenmontierbaren Bauteilen werden vorgemischte Spritzen verwendet, um in die engen Räume zwischen Bauteilen zu dosieren.
Für automatisierte Mikroschussanwendungen mit geringem Volumen kann ein Mess- / Mischsystem mit Kartuschenbehältern an einem Roboter montiert werden, obwohl das System auf einer Maschine installiert werden muss, die die erforderliche Last aufnehmen kann.
Eine Reihe von Anwendungen in langlebigen Gütern, wie z. B. im Verteidigungs- und Transportsektor, erfordern eine ausgeklügelte Fluidkonditionierung und Prozessüberwachung. Dosier- und Mischlösungen in diesen Bereichen unterliegen strengen Standards und erfordern sorgfältige Planung und kundenspezifische Vorschläge.
High-Volume Meter / Mix Automation
Das zweiteilige Dosieren und Mischen großer Mengen erfordert eine automatisierte und systematische Lösung. Der Abgabevorgang kann manuell oder automatisch erfolgen. Die Lagerung von Flüssigkeiten, die Abgabe von Flüssigkeiten und die mögliche Installation von Füllstandsalarmen und -sensoren sollten berücksichtigt werden. Die Abgabemethode wird durch Entscheidungen bestimmt, die denen bei der Abgabe mit geringem Volumen ähnlich sind, einschließlich Positionierungsgenauigkeit und Volumensteuerung.
Materialzufuhroptionen
Für die automatisierte Produktion und die zyklenarme Abgabe großer Mengen ist eine ausreichende Flüssigkeitsversorgung erforderlich, die jederzeit verfügbar ist. Die geeignete Flüssigkeitsversorgung des Dosiersystems wird durch den Typ der verfügbaren Flüssigkeitsbehälter, die Behältergröße, die Viskosität und die Konditionierung bestimmt, die im technischen Datenblatt des Herstellers (TDS) angegeben sind. Zu den Optionen für die Flüssigkeitsversorgung gehört die direkte Lieferung aus Liefergebinden, Schwerkraft- und Druckbehältern oder sekundären Vorratsbehältern.
Mittel- bis hochviskose Flüssigkeiten werden üblicherweise in 3kg- und 20-Litereimern oder 200-Litertrommeln geliefert. Extruder-Pump-Systeme fördern die Flüssigkeit direkt zu den Dosierpumpen oder zu sekundären Vorratsbehältern, die von Sensoren gesteuert werden.
Fluidkonditionierungsprozesse (z. B. Wärmemanagement, Umgebungskontrolle, Rühren und Entgasen) sind möglich. Low- und High-Level-Trigger in vollautomatischen Systemen sorgen für eine ausreichende Flüssigkeitsversorgung. Sensoren mit niedrigem und hohem Füllstand in nicht automatischen Versorgungssystemen können signalisieren, wann ein Behälter gewechselt oder ein Reservoir nachgefüllt werden muss.
Bei einer Reihe von zweiteiligen Flüssigkeiten, die beim automatischen Dosieren und Mischen verwendet werden, muss das System regelmäßig automatisch oder manuell gespült werden. Die Sicherheit des Personals und die einschlägigen Verfahren müssen beim Umgang mit gefährlichen Stoffen und beim Entsorgen eingehalten werden.
Abhängig von der Flüssigkeit und dem Prozess kann sich die Konditionierung und Kontrolle der Flüssigkeit auf das Dosiersystem, die Schläuche und den Mischkopf erstrecken. Konditionierungsanforderungen werden im Allgemeinen in großen Systemen installiert und erfordern auch Hochleistungsroboter für die automatisierte Abgabe.
Variationen in Meter- / Mischmaschinen
Eine Vielzahl von Dosier- und Mischtechnologien steht zur Verfügung. Dazu gehören Kolbenpumpen-, Zahnradpumpen-, Vollstangen- und Exzentermaschinen, die alle eine volumetrische Dosierung mit einem hohen Maß an Genauigkeit und Wiederholgenauigkeit ermöglichen.
Die Kolbenpumpentechnologie ist die gebräuchlichste und kostengünstigste Lösung für hochviskose Flüssigkeiten, die hohen Druck erfordern. Die Technologie ist jedoch nicht tolerant gegenüber Flüssigkeiten mit festem Inhalt, da Partikel in den Dichtungen eingeschlossen werden und die Integrität und Leistung der Maschine beeinträchtigen können. In einigen Fällen kann der häufige Wartungsplan toleriert werden.
Einfachwirkende Kolbenpumpenmaschinen mit festem Übersetzungsverhältnis werden gegenüber Modellen mit variablem Übersetzungsverhältnis empfohlen. Die Gründe umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, die Verhinderung einer Kontamination, die einfache Einrichtung, die Kalibrierung und die Kosten.
Das einfachwirkende Dosierprinzip einer Kolbenpumpenmaschine konfiguriert die beiden Dosierpumpen auf ein genaues Verhältnis. Flüssigkeit wird in den Zylinder gesaugt, wenn sich die Pumpenstange in ihre Wiederaufladeposition zurückzieht, und wird abgegeben, wenn die Pumpenstange die Flüssigkeit verdrängt. Eine einfachwirkende Kolbenpumpenmaschine wie die Fluid Research LC50FR muss am Ende eines Pumpenzyklus aufgeladen werden. Dies ist ein wichtiger Gesichtspunkt bei der automatischen Abgabe.
Eine Alternative zu einem einfachwirkenden Modell ist ein doppeltwirkendes System, das in erster Linie für die kontinuierliche Dosierung mit Kolbenkolbenpumpen mit zwei Kolbenstangen verwendet wird. Doppeltwirkende Systeme reduzieren auch die Häufigkeit des Nachfüllens und verlängern dadurch die Lebensdauer der Pumpendichtungen.
Die Progressive-Cavity-Pumpentechnologie ist eine effiziente Lösung für Flüssigkeiten mit hohem Feststoffgehalt und abrasiven Füllstoffen wie Kieselsäure oder Aluminium. Das System verwendet ein Rotor / Stator-Design, um hochviskose Flüssigkeiten zu dosieren, zu mischen und abzugeben. Sie sind auch im Dauerbetrieb und daher pulsfrei.
Niederdruck-Zahnradpumpendosiersysteme werden häufig für Flüssigkeiten mit niedriger bis mittlerer Viskosität eingesetzt. Diese Pumpen ermöglichen eine pulsfreie, kontinuierliche Abgabe. Zahnradpumpen können im Allgemeinen nicht mit Flüssigkeiten verwendet werden, die abrasive Füllstoffe enthalten. Die Maschinen arbeiten, wenn Flüssigkeit unter Druck in die Pumpe gelangt. Wenn sich das Zahnrad dreht, wird Fluid zwischen den Stirnrad-Kontakten eingeschlossen und fließt dadurch um den Umfang des Zahnradpumpengehäuses herum. Auf diese Weise wird das Fluid volumetrisch gesteuert und dem Abgabeventilkopf zugeführt.
Mischoptionen für zweiteilige Flüssigkeiten
Ein statischer Mischer ist die am häufigsten verwendete Mischmethode. Dieser Kunststoffmischer besteht aus einem Außenrohr und inneren Mischelementen. Die zudosierte Flüssigkeit wird mit einem angeschlossenen statischen Mischer einem Abgabeventilkopf zugeführt. Zwei Ventile im Ventilkopf werden gleichzeitig geöffnet, wodurch die beiden Flüssigkeiten unter Druck in den Mischer gelangen. Die richtige Anzahl von Mischelementen ist in einem statischen Mischer erforderlich, um die dosierte Flüssigkeit richtig und effizient zu mischen. Der Flüssigkeitslieferant sollte konsultiert werden, um den optimalen statischen Mischer für eine bestimmte Anwendung zu bestimmen.
Ein anderes Mischverfahren ist die Verwendung eines dynamischen Mischers, der als Ausgabeventilkopf mit einem rotierenden mechanischen Mischer bezeichnet werden kann. Ein dynamischer Mischer ist in der Regel nur dann erforderlich, wenn das Mischungsverhältnis sehr unterschiedlich ist. Dynamisches Mischen ist teuer und erfordert normalerweise einen Flüssigkeitsspülkreislauf. Ein Kompromiss könnte darin bestehen, einen rotierenden Einwegmischer zu verwenden, der ein gründlicheres Mischen ermöglicht als ein herkömmlicher statischer Mischer.
Statische Mischer kaufen.
Automatisierte Abgabe
Auf dem Tisch montierte Flüssigkeitsspender sind eine Option, wenn vorgemischte Flüssigkeit aus einer Spritze oder Patrone abgegeben wird. Zwei wichtige Faktoren müssen berücksichtigt werden: Die Lebensdauer des gemischten Materials und der zunehmende Luftraum, wenn der Flüssigkeitsstand in der Spritze oder Patrone abnimmt. Beide Variablen beeinflussen die Genauigkeit des abgegebenen Schusses. Es sind kostenintensive Ausgleichs- und mechanische Spender verfügbar, die jedoch sorgfältig überwacht und eingestellt werden müssen. Ventilsteuerungen, die Fluidspendern ähnlich sind, können ein zeitgesteuertes Vier-Wege-Signal an einen Ventilkopf zur automatischen Abgabe liefern.
Jedes automatische Dosier- und Mischsystem kann an einen eigenständigen Serien-Dosierroboter angeschlossen oder in eine Inline-Förderanlage integriert werden. Bei einer automatischen Dosieranwendung ist das Dosiersystem ständig bereit, ein Signal vom Roboter zu empfangen, der den entfernten Mischventilkopf trägt. Der Roboter steuert den Ausgabeweg und steuert auch das Volumen durch Steuern der Geschwindigkeit. Beim Vergießen und Verkapseln kann das Dosiersystem auch das Volumen steuern, der Prozess ist jedoch immer eine Verbindung zwischen Roboter und Dosiermaschine.
Andere Faktoren bei der Abgabe eines Schusses oder einer Perle sind die Mischeröffnung und die Größe der Abgabenadel, falls eine verwendet wird. Die übliche Methode zum Steuern einer kleinen Perle ist die Verwendung eines Quetschrohrventils am Ende eines statischen Mischers. Die Komponenten eines Schlauchquetschventils sind Einwegartikel.
Automatische Dosierroboter mit mehreren Achsen sind mit einer Reihe von Arbeitsplattformen erhältlich, die für die Anwendung ausgewählt wurden. Am gebräuchlichsten ist eine dreiachsige Maschine in Portal- oder Auslegerbauweise. SCARAs (Selective Compliance Assembly Robot Arms) können schwere Lasten tragen und in einem größeren Achsenbereich eingesetzt werden. Diese Anlagen sind in der industriellen Großmontage zu sehen. Kleinere Roboter mit drei oder vier Achsen können Spritzen und Kartuschen mit vorgemischten Flüssigkeiten wie vorgemischten und gefrorenen Materialien handhaben.
Hier können Sie Automated Dispensing kaufen.
Abschließende Überlegungen
Zusammenfassend ist festzuhalten, dass sowohl automatische als auch manuelle Dosier- und Dosiermischanlagen einen wertvollen Zweck erfüllen und in der Lage sind, die Zweikomponenten-Dosieranforderungen des Benutzers zu erfüllen. Die Wahl, welche besser ist, hängt jedoch in hohem Maße von der Art der betreffenden Anwendung sowie vom Budget und den Erwartungen des Käufers ab. Unser technisches Team freut sich über alle Fragen, die Leser zu diesem Thema haben. Senden Sie einfach eine E-Mail an: infoeurope@ellsworth.com.