Monitoraggio in linea della viscosità e della densità per linee di rivestimento a bobina

Tabella dei Contenuti

• Introduzione
• Linee di rivestimento a bobina
• Applicazioni chiave
• L'importanza della viscosità/densità nei processi di Coil Coatings
• Processo di produzione/applicazione
• Rheonics Panoramica dei sensori in linea Type-SR
• Installazione consigliata
• Considerazioni sull'installazione meccanica
• Linee guida per l'uso di SRV e SRD
• Requisiti aggiuntivi per l'installazione di SRD
• Soluzioni consigliate da Rheonics
• Condizioni di processo e migliori pratiche
• Referenze

Il coil coating è un processo continuo in cui le strisce metalliche vengono rivestite con primer, vernici o strati protettivi per applicazioni edili, elettrodomestici e automobilistiche. Il processo richiede un controllo preciso delle proprietà del fluido di rivestimento per ottenere uno spessore uniforme, un'adesione adeguata e una finitura superficiale ottimale. Viscosità e densità sono parametri critici, poiché influenzano la fluidità, il livellamento, la bagnabilità e la polimerizzazione del rivestimento.

I tradizionali metodi di campionamento in laboratorio, come le tazze di Zahn o i viscosimetri rotazionali, possono essere lenti e non rappresentare accuratamente le condizioni di processo. Le misurazioni in linea forniscono dati in tempo reale, consentendo regolazioni immediate per mantenere una qualità costante e ridurre gli scarti.

Rheonics i sensori offrono vantaggi operativi:

• Misurazione in linea continua, accurata e in tempo reale di viscosità, densità e temperatura.
• Prestazioni affidabili ad alte velocità di linea e temperature variabili.
• Design compatto e insensibile alle vibrazioni, ideale per linee di rivestimento ad alta velocità.
• Integrazione con sistemi PLC/DCS tramite Modbus, Ethernet/IP, uscite 4–20 mA e altro ancora.
• Calibrato in fabbrica, con verifica opzionale per gli standard QC.
• Riduzione degli sprechi, miglioramento dell'efficienza della linea e possibilità di ritorno sull'investimento entro il primo anno.

I processi di coil coating richiedono un controllo preciso delle proprietà di formulazione del rivestimento per garantire uniformità nello spessore del film, nella finitura superficiale e nelle prestazioni di polimerizzazione. Il monitoraggio in linea delle proprietà reologiche, come viscosità e densità, è fondamentale per mantenere la stabilità del rivestimento durante l'applicazione, la circolazione e il ricircolo.

I materiali per il rivestimento delle bobine includono in genere primer, basi e finiture, che possono variare da formulazioni a bassa ad alta viscosità:

• Primer: Garantire l'adesione e la protezione dalla corrosione.
• Finiture: Conferisce colore, lucentezza e proprietà decorative.
• Rivestimenti protettivi: Aggiungi durevolezza e resistenza chimica.

La misurazione continua in linea garantisce una qualità di rivestimento costante indipendentemente da colori, materiali, formulazioni e velocità di produzione. I rivestimenti vengono applicati tramite rullo. Le linee operano ad alta velocità (fino a 1000 m/min), rendendo fondamentale il controllo in tempo reale dei fluidi di rivestimento.

Il monitoraggio in linea della viscosità e della densità aiuta gli operatori a prevenire i difetti, a mantenere il peso corretto del rivestimento e a garantire una distribuzione uniforme del pigmento.

La viscosità misura la resistenza di un fluido allo scorrimento. Nei processi di rivestimento, la viscosità influenza:

• Uniformità e livellamento dello spessore del rivestimento.
• Adesione al substrato metallico.
• Applicazione uniforme tramite sistemi a rulli.

La densità misura la massa per unità di volume. Nelle linee di verniciatura, la densità influenza:

• Concentrazione dei pigmenti e consistenza del colore.
• Peso del rivestimento per unità di superficie, fondamentale per il controllo qualità.
• Rilevamento di incongruenze nei lotti di materie prime o formulazioni.

Il monitoraggio in linea in tempo reale risolve le sfide associate alle misurazioni in laboratorio, come il campionamento non rappresentativo, i ritardi temporali e la difficoltà di replicare le condizioni di processo.

Una linea di verniciatura a caldo è progettata per funzionare a velocità costante in tutte le sue fasi. Questo risultato si ottiene utilizzando accumulatori all'inizio e alla fine della linea.

Il processo inizia con uno svolgitore e una sezione di saldatura per unire il nuovo materiale. Il materiale passa poi attraverso un accumulatore di ingresso, che garantisce una produzione continua durante i cambi bobina. Successivamente, il nastro srotolato passa attraverso una sezione di pulizia per rimuovere eventuali contaminazioni dalla superficie metallica.

A questo punto, il foglio entra nella fase di verniciatura, dove passa prima attraverso la prima spalmatrice a rulli per applicare un primer. Il rivestimento applicato viene poi polimerizzato e asciugato. Successivamente, il foglio riceve un materiale di finitura nella seconda spalmatrice a rulli, seguita da un'ulteriore fase di polimerizzazione e asciugamento prima delle fasi successive.

In questa fase del processo, è possibile installare sensori di viscosità e densità per monitorare i fluidi di rivestimento in diverse posizioni, come serbatoi di alimentazione, linee di ricircolo, tubi flessibili con celle di flusso in linea o vassoi di rivestimento, come mostrato in Figure 4 .

Infine, la striscia rivestita passa attraverso l'accumulatore di uscita e l'avvolgitore, dove viene tagliata all'estremità della bobina e preparata per il lotto successivo.

Rheonics I sensori di tipo SR (SRV e SRD) misurano la viscosità, la densità e la temperatura in linea per il monitoraggio e il controllo del processo. SRV misura la viscosità e la temperatura, mentre il SRD fornisce anche densità.

Questi sensori sono calibrati in fabbrica e non richiedono alcuna ricalibrazione durante il loro ciclo di vita. Tuttavia, i clienti potrebbero aver bisogno di una calibrazione o di una verifica per il controllo qualità. Regolazioni opzionali o correzioni dell'offset possono corrispondere a riferimenti specifici. Per maggiori dettagli, vedere Calibrazione del viscosimetro di processo in linea SRV in campo e in fabbrica.

Rheonics I sensori utilizzano la tecnologia del risonatore torsionale bilanciato (BTR). Questo design brevettato rende i sensori compatti, leggeri e resistenti alle vibrazioni esterne.

Rheonics I sensori SRV e SRD sono ideali per le linee di coil coating. Installati direttamente nella circolazione del rivestimento o nelle linee di alimentazione, forniscono misurazioni continue e in tempo reale delle proprietà del rivestimento durante la produzione. Le letture in linea consentono una qualità del rivestimento costante, una riduzione degli sprechi di solventi e materiali e una migliore stabilità della linea al variare del colore e della formulazione.

Alcuni aspetti dell'installazione si applicano ad entrambi Rheonics sensori, SRV e SRD. Ogni tipo di sonda condivide lo stesso design del risonatore in tutte le varianti. Una corretta installazione richiede il corretto posizionamento dell'area di rilevamento delle sonde (aree ombreggiate in rosso in Figure 6 ) sul posto:

Ottenere misurazioni rappresentative del tuo fluido è semplice; assicurati che:

• L'elemento sensibile del sensore è completamente immerso nel fluido che si desidera misurare
• Quando si misurano fluidi in movimento, assicurarsi che l'elemento di rilevamento non si trovi in ​​una zona stagnante, in modo che le misurazioni siano realmente rappresentative del fluido in movimento.

Oltre ai due requisiti principali sopra menzionati, il sensore SRD deve tenere conto di due ulteriori considerazioni:

• Mantenere la stabilità termica quando il fluido e l'ambiente esterno presentano un gradiente di temperatura superiore a 15°C. (Solo per SRD, maggiori informazioni qui: Mantenimento dell'equilibrio termico dell'SRD per una precisione ad alta densità)
• Allineare la punta di rilevamento con la direzione del flusso del fluido come mostrato in Figure 7 (Solo per SRD, maggiori informazioni qui: Orientamento dell'estremità del fluido SRD)

Queste condizioni possono essere esaminate più in dettaglio nel prossimo articolo, Installazioni idonee SRV e SRD.

La frequenza delle onde ultrasoniche è misurata in kilohertz (kHz). Diverse frequenze puntano la grassa in modi leggermente diversi. Le frequenze più basse raggiungono la grassa più profonda, mentre le frequenze più alte lavorano più vicino alla superficie. Rheonics I sensori di tipo SR presentano un design modulare e compatto che supporta diverse configurazioni a seconda delle condizioni applicative. Ad esempio:

Installazione in vassoi o piatti

Nelle applicazioni di rivestimento a bobina si utilizzano solitamente dei vassoi per contenere il fluido durante il processo di rivestimento. RheonicsI sensori di tipo SR possono essere installati direttamente nel vassoio utilizzando il nostro HAW (MTK or OTK) e WFT weldolets. Di seguito sono riportati esempi di disegni di questi accessori installati nelle vaschette per fluidi.

HPT-12G: cella di flusso HPHT

Per piccole condutture o installazioni di tubi flessibili, Rheonics offre l'HPT-12G (vedi Figure 10 ). Questa cella di flusso è adatta a processi ad alta pressione e alta temperatura e posiziona il sensore parallelamente tramite un collegamento di processo filettato.

L'HPT-12G funziona solo con SRV-X1-12G, che ha un attacco filettato G 1/2". Ciò garantisce una tenuta lavabile compatibile con CIP, ideale per linee di rivestimento e verniciatura. Vedi HPT-12G per i dettagli.

IFC-34N-SRX: Cella di flusso per l'installazione di tubi

Per l'installazione in linea di tubi da DN5 a DN25 (1"), la cella di flusso IFC-34N-SRD si adatta bene, posizionando la sonda parallelamente a una connessione di processo filettata NPT, come mostrato in Figure 11 .

L'accessorio funziona solo con il SRV-X1-34N SRD-X1-34N, entrambi con attacchi filettati NPT da 3/4". Presenta porte di ingresso e uscita delle stesse dimensioni per collegare adattatori per tubi o tubi per linee di ricircolo o bypass. Per i dettagli, vedere IFC-34N-SRV IFC-34N-SRD.

Limite di velocità del flusso

Rheonics I sensori sono generalmente compatibili con velocità di flusso fino a 10 m/s, poiché le linee di alimentazione dell'atomizzatore possono raggiungere velocità di flusso così elevate da impedire l'assestamento. Si consiglia di installare la sonda parallelamente alla direzione del flusso nei gomiti, in quanto ciò può ridurre l'impatto meccanico. Tuttavia, velocità in questo intervallo possono comunque aggiungere troppo rumore alle letture. Per maggiori dettagli, vedere Rheonics Sensori di tipo SR per applicazioni ad alta portata e alta viscosità

Processo di pulizia e procedure CIP/SIP

Potrebbe essere necessaria una pulizia periodica del sensore SRV o SRD per garantirne la precisione a lungo termine. I fluidi di rivestimento tendono a formare sedimenti o depositi solidi che possono aderire alla punta del sensore e distorcere le letture, soprattutto in condizioni di elevata viscosità. Per ulteriori informazioni sulle procedure di pulizia, consultareCome pulire il tuo Rheonics sonda?.

Inoltre, la progettazione meccanica dei sensori è igienica per impostazione predefinita, rendendoli adatti alle procedure Clean-in-Place (CIP).

Parti mobili e ostruzioni

Le soluzioni e i materiali di rivestimento vengono spesso preparati in vasche di miscelazione dotate di componenti meccanici come bracci di agitazione o palette. È essenziale garantire una distanza sufficiente tra il sensore e le parti mobili per evitare interferenze o danni.

Bubbles

Per quanto riguarda le bolle, il sensore SRV non è influenzato dalla presenza di bolle nel fluido. Al contrario, il sensore SRD, che misura sia la viscosità che la densità, non è raccomandato per l'uso con elevate concentrazioni di bolle, poiché ciò potrebbe causare imprecisioni di misurazione, poiché la misurazione della densità è più sensibile a queste.

• [1] Metaltrade Comax. “Prodotti per la linea di verniciatura a caldo”.
• [2] BDM Coil Coaters. "Soluzioni di rivestimento per coil in acciaio di prima qualità".
• [3] ECCA. “Animazione della linea di verniciatura a bobina”.
• [4] Rheonics SRV » Viscosimetro in linea online per il monitoraggio della viscosità dei fluidi
• [5] Rheonics SRD » Densimetro in linea per concentrazione del peso specifico online