Adhesivos de dosificación, mezcla y dispensación: equipo manual v automatizado
Una vez que se ha identificado un adhesivo de dos componentes como la solución para una aplicación, el siguiente paso es evaluar el método más adecuado para dispensarlo, teniendo en cuenta factores como el costo, la precisión, la eficiencia, la productividad y la eliminación de residuos.
En la publicación del blog de este mes, examinamos las diferencias entre los equipos automáticos y manuales de medición, mezcla y dispensación y las aplicaciones a las que se adaptan mejor.
General
Los fabricantes buscan soluciones cada vez más robustas y rentables cuando se enfrentan a desafíos en las uniones, el encapsulado y las juntas formadas en el lugar. Como resultado, los fluidos de dos partes se especifican cada vez más para proporcionar mayor calidad, consistencia y resistencia.
El requisito de calidad y rendimiento durante la vida laboral de un producto se extiende no solo a los bienes duraderos, sino también a los productos de consumo que tienen una expectativa de vida de unos pocos años, y donde la competencia es feroz. Como resultado, muchos sectores industriales están seleccionando múltiples fluidos compuestos que pueden proporcionar un rendimiento controlado superior.
La diversidad de la actividad industrial requiere una gama igualmente amplia de opciones de automatización. Por ejemplo, una solución automatizada de medidor / mezcla considerará las características de salida y fluido necesarias y la dispensación del fluido mezclado final tendrá en cuenta la precisión de posicionamiento, la velocidad de flujo, la consistencia del volumen, la repetibilidad y las precauciones de seguridad apropiadas.
Como regla general, los fluidos de dos partes requieren un proceso automatizado siempre que sea posible. Debido a su naturaleza, este tipo de material debe mezclarse cuidadosamente siguiendo las recomendaciones del fabricante; cualquier desviación resultará en una falla catastrófica probable o en la degradación de la integridad y el rendimiento del producto durante su vida útil. Si una solución automatizada se considera demasiado costosa, o si se cuestiona su relevancia, el medidor / mezcla manual del fluido no es menos crítico que las condiciones aplicadas con un sistema automatizado.
Medidor manual de bajo volumen / Operaciones de mezcla
Como mínimo, la mezcla manual de fluidos de bajo volumen debe limitarse a cartuchos precargados y separados o kits de bolsas reventadas que puedan mezclar adecuadamente los componentes del fluido. Se prefieren los cartuchos de dos partes, ya que usan una varilla mezcladora interna y un cabezal de mezcla que mezclan completamente los dos componentes en la proporción correcta. El fluido mezclado se puede dispensar directamente del cartucho usando una pistola manual o un sistema de dispensación de tiempo.
Los kits de bolsas de ruptura que separan los dos componentes del fluido requieren un cuidadoso proceso de mezcla manual, y todas las instrucciones que se proporcionan con el kit deben seguirse estrictamente. Una vez que se mezclan los dos componentes, el líquido se vierte en un cartucho o jeringa, y se dispensa usando un sistema de dispensación de tiempo. Este es un método menos favorable que usar un kit de cartucho, ya que se puede introducir aire en el proceso de vertido.
Medidor de volumen bajo y moderado / Automatización de mezcla
Medidor montado en banco / estaciones de mezcla / dispensación tales como DP200-1 y del DP400-1 en Fisnar, proporcionan una solución para automatizar la dispensación de volumen bajo a moderado. Estas máquinas son alternativas viables a los sistemas de medición y mezcla a granel completamente automáticos, siempre que los componentes de fluido estén disponibles en un cartucho doble. El paquete del cartucho se inserta en un pistón neumático de doble cilindro, que se monta en una torre para convertirse en una estación dispensadora y los cilindros se perfilan para adaptarse a la relación del cartucho (por ejemplo, 2: 1, 4: 1, etc.) . La mezcla final se realiza con un mezclador estático. El sistema generalmente se controla con el pedal, pero las opciones de control incluyen un temporizador de disparo digital, lógica de aire e instalación de válvula de tubo de presión. También se pueden alojar cartuchos duales de 200 ml y 400 ml.
Las aplicaciones de bajo volumen pueden requerir un posicionamiento altamente preciso y un control de volumen preciso. Una instalación común implicaría un robot automatizado equipado con un cabezal de válvula y un mezclador estático alimentado desde un sistema de medición. En los procesos de semiconductores en miniatura y componentes de montaje en superficie, se utilizan jeringas premezcladas para dispensar en los espacios confinados entre componentes.
Para aplicaciones automatizadas de bajo volumen y micro disparo, un sistema de medidor / mezcla que incluye depósitos de cartucho puede montarse en un robot, aunque el sistema debe instalarse en una máquina que sea capaz de manejar la carga necesaria.
Varias aplicaciones en bienes duraderos, como los sectores de defensa y transporte, requieren un sofisticado acondicionamiento de fluidos y monitoreo de procesos. Las soluciones de medición y mezcla en estos sectores están dictadas por estándares rigurosos y requieren una planificación cuidadosa y propuestas personalizadas.
Medidor de alto volumen / Automatización de mezcla
La dosificación y mezcla de alto volumen en dos partes requieren una solución automatizada y sistematizada. El proceso de dispensación puede ser manual o automático. Se debe considerar el almacenamiento de fluidos, el suministro de fluidos y la posible instalación de alarmas de nivel y sensores. El método de dispensación está determinado por decisiones similares a las de dispensación de bajo volumen, incluida la precisión de posicionamiento y el control de volumen.
Opciones de suministro de fluidos
La producción automatizada y la dispensación de alto volumen y bajo ciclo requieren un suministro de fluido suficiente disponible en todo momento. El suministro de fluido apropiado al sistema de medición está determinado por el tipo de contenedores de fluido disponibles, el tamaño del contenedor, la viscosidad y el acondicionamiento especificados por la hoja de datos técnicos (TDS) del fabricante. Las opciones de suministro de fluido incluirán la entrega directa desde contenedores de proveedores, depósitos asistidos por gravedad y presión, o tanques de retención secundarios.
El fluido de viscosidad media a alta se suministra comúnmente en cubos de 3 kg y 20 litros o bidones de 200 litros. Los sistemas de bomba extrusora se utilizan para entregar el fluido directamente a las bombas dosificadoras o a tanques de retención secundarios controlados por sensores.
Son posibles los procesos de acondicionamiento de fluidos (p. Ej., Gestión térmica, control ambiental, agitación y desgasificación). Los disparadores de bajo y alto nivel en sistemas totalmente automáticos aseguran un suministro adecuado de fluido. Los sensores de nivel bajo y alto en los sistemas de suministro no automáticos pueden indicar cuándo cambiar un contenedor o rellenar un depósito.
Varios fluidos de dos partes utilizados en la medición y mezcla automáticas requieren un lavado automático o manual del sistema periódicamente. La seguridad del personal y los procedimientos relevantes deben seguirse al trabajar y desechar materiales peligrosos.
Dependiendo del fluido y el proceso, el acondicionamiento y el control del fluido pueden extenderse al sistema de medición, mangueras y cabezal de mezcla. Los requisitos de acondicionamiento generalmente se instalan en sistemas a gran escala y también requieren robots de servicio pesado para la dispensación automática.
Variaciones en medidores / máquinas de mezcla
Se encuentra disponible una variedad de tecnologías de medición y mezcla. Incluyen máquinas de bomba de pistón, bomba de engranajes, varilla sólida y cavidad progresiva, todas las cuales proporcionan medición volumétrica con un alto nivel de precisión y repetibilidad.
La tecnología de bomba de pistón es la solución más común y menos costosa para fluidos de alta viscosidad que requieren alta presión. Sin embargo, la tecnología no es tolerante a los fluidos que contienen contenido sólido, ya que las partículas pueden quedar atrapadas dentro de los sellos, causando daños en la integridad y el rendimiento de la máquina. En algunos casos, se puede tolerar el programa de mantenimiento frecuente requerido.
Las máquinas de bomba de pistón de relación fija y acción simple se recomiendan sobre los modelos de relación variable. Los motivos incluyen, entre otros, prevención de contaminación, facilidad de configuración, calibración y costo.
El principio de medición de acción simple en una máquina de bomba de pistón configura las dos bombas de medición para una relación exacta. El fluido se introduce en el cilindro cuando la varilla de la bomba se retrae a su posición de recarga y se dispensa a medida que la varilla de la bomba desplaza el fluido. Una máquina de bomba de pistón de acción simple como la Fluid Research LC50FR necesita recargarse al final de un ciclo de bombeo. Esta es una consideración importante en la dispensación automática.
Una alternativa a un modelo de acción simple es un sistema de acción doble, que se utiliza principalmente para proporcionar una medición continua mediante bombas de pistón recíprocas de doble vástago. Los sistemas de doble acción también reducen la frecuencia de recarga, extendiendo así la vida útil de los sellos de la bomba.
La tecnología de bomba de cavidad progresiva es una solución eficiente para fluidos con un alto contenido de sólidos y cargas abrasivas, como sílice o aluminio. El sistema utiliza un diseño de rotor / estator para medir, mezclar y dispensar fluido de alta viscosidad. También son de funcionamiento continuo y, por lo tanto, libres de pulso.
Los sistemas de medición de bomba de engranajes de baja presión se utilizan ampliamente para fluidos de baja a media viscosidad. Estas bombas proporcionan una dispensación continua sin pulso. En general, las bombas de engranajes no pueden usarse con fluidos que contengan cargas abrasivas. Las máquinas funcionan cuando el fluido ingresa a la bomba bajo presión. A medida que el engranaje gira, el fluido se sella entre los contactos de malla rectos y, por lo tanto, fluye alrededor del perímetro de la carcasa de la bomba de engranajes. De esta manera, el fluido se controla volumétricamente y se entrega al cabezal de la válvula dispensadora.
Opciones de mezcla para fluidos de dos partes
Un mezclador estático es el método de mezcla más utilizado. Este mezclador de plástico consta de un tubo exterior y elementos de mezcla interiores. El fluido medido se alimenta a un cabezal de válvula dispensadora con un mezclador estático conectado. Dos válvulas dentro de la cabeza de la válvula se abren simultáneamente, permitiendo así que los dos fluidos ingresen al mezclador bajo presión. Se requiere el número correcto de elementos de mezcla en un mezclador estático para mezclar de manera adecuada y eficiente el fluido medido. Se debe consultar al proveedor de fluidos para determinar el mezclador estático óptimo para una aplicación específica.
Otro método de mezcla es usar un mezclador dinámico, que puede describirse como un cabezal de válvula dispensadora con un mezclador mecánico giratorio. Por lo general, solo es necesario un mezclador dinámico cuando hay una gran disparidad en la relación de mezcla. La mezcla dinámica es costosa y generalmente requiere un circuito de lavado de fluido. Un compromiso puede ser usar un mezclador estático rotativo desechable que pueda proporcionar un mezclado más completo que el obtenido de un mezclador estático estándar.
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DISTRIBUCIÓN AUTOMATIZADA
Los dispensadores de fluidos montados en banco son una opción cuando se dispensan fluidos premezclados desde una jeringa o cartucho. Deben considerarse dos factores importantes: la vida útil del material mezclado y el aumento del espacio de aire a medida que disminuye el nivel de líquido dentro de la jeringa o el cartucho. Ambas variables afectan la precisión del disparo dispensado. Hay disponibles dispensadores mecánicos y compensatorios costosos, pero necesitan un cuidadoso monitoreo y ajustes. Los controladores de válvula que son similares a los dispensadores de fluidos pueden proporcionar una señal temporizada de cuatro vías a un cabezal de válvula para la dispensación automática.
Cualquier sistema automático de dosificación y mezcla puede conectarse a un robot dispensador autónomo de producción por lotes o integrarse en una instalación de transporte en línea. En una aplicación de dispensación automática, el sistema de medición está en un estado estable de preparación para recibir una señal del robot, que lleva el cabezal de la válvula mezcladora remota. El robot controla la ruta de dispensación y también controla el volumen controlando la velocidad. En el caso de encapsulamiento y encapsulado, el sistema de medición también puede controlar el volumen, pero el proceso siempre es una unión entre el robot y la máquina de medición.
Otros factores en la dispensación de un disparo o un cordón son el orificio del mezclador y el tamaño de la aguja de dispensación, si se usa uno. El método común para controlar un cordón pequeño es usar una válvula de tubo de presión en el extremo de un mezclador estático. Los componentes de una válvula de tubo de presión son desechables.
Los robots de dispensación automatizados con múltiples ejes están disponibles con una gama de plataformas de trabajo seleccionadas para la aplicación. La más común es una máquina de tres ejes, en diseño de pórtico o en voladizo. Los brazos robóticos de ensamblaje de cumplimiento selectivo (SCARA) pueden transportar cargas pesadas y funcionar dentro de una mayor gama de ejes. Estas instalaciones se pueden ver en ensambles industriales a gran escala. Los robots más pequeños con tres o cuatro ejes pueden manipular jeringas y cartuchos que contienen fluidos premezclados, como materiales premezclados y congelados.
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Consideraciones Finales:
Para concluir, los equipos de dosificación automática y manual y de mezcla de medidores tienen un propósito valioso para servir y pueden cumplir con los requisitos de dosificación de dos componentes del usuario. Sin embargo, la elección de cuál es mejor depende mucho del tipo de aplicación en cuestión, así como del presupuesto y las expectativas del comprador. Nuestro equipo técnico acepta cualquier pregunta que los lectores puedan tener sobre este tema. Simplemente envíe un correo electrónico a: infoeurope@ellsworth.com.