Zjistěte rozmanitost aplikací v lepicím průmyslu a jak Rheonics vPro monitorování kapalin v potrubí se používají a instalují senzory viskozity a hustoty.
Obsah
- Co jsou lepidla a tmely?
- Trh s lepidly
- Druhy lepidel – výroba a použití
- Viskozita lepidel a tmelů
- Hustota lepidel a tmelů
- Monitorování a regulace viskozity a hustoty ve výrobním procesu lepidel
- Instalace SRV a SRD v adhezivních procesech
Co jsou lepidla a tmely?
Lepidla a tmely jsou dva související pojmy, pokud jde o lepení a spojování dvou nebo více částí dohromady. Toto spojení obvykle vyžaduje použití pasty nebo kapaliny, která byla chemicky zpracována, aby se na povrchu, na který je aplikována, vytvořil silný spoj.
Skutečný původ lepidel a tmelů pochází ze samotné přírody a je kolem nás od nepaměti. V dnešní době jsou lepidla a tmely potřeba ve všem, co používáme a vidíme kolem sebe, od domácích dílen až po high-tech produkty. Mezi příklady průmyslových odvětví patří obaly, výroba papíru, výroba letadel, letecký průmysl, stavebnictví, obuvnictví, automobilový průmysl, elektronická zařízení, lékařství atd.
Tato aplikační poznámka vysvětluje, jaký význam má viskozita a hustota pro výrobu a aplikaci lepidel a jak... Rheonics K monitorování těchto proměnných lze použít inline senzory viskozity a hustoty SRV a SRD.
Trh s lepidly
Odhadovaná hodnota trhu s lepidly a tmely na globálním trhu v roce 76.1 činí 2024 miliardy USD a do roku 90 by měl dosáhnout téměř 2029 miliard [2]. Růst trhu lze uvést do kontextu s tím, že 20. století uzavřel s hodnotou kolem 10 miliard USD [3].
Předními zeměmi v odvětví lepidel a tmelů jsou Čína, Japonsko, USA, Velká Británie a Německo. Toto odvětví s obratem několika miliard dolarů se skládá z přibližně 750 společností, přičemž největší společnosti, uvedené níže, ovládají téměř 50 % světového trhu s lepidly a tmely.
- rukojeť
- Sika
- 3M
- HB Fuller
- Huntsman
- ITW Performance Polymer
- RPM International
- Avery Dennison
- DOW
Současný růst odvětví lepidel a tmelů je založen především na aplikacích ve stavebnictví a také na rostoucí poptávce v lékařství. Toto odvětví je přísně regulováno s cílem dosáhnout environmentálních norem, což povzbuzuje výrobce k hledání nových technologií pro efektivní využívání zdrojů a snižování odpadu.
Druhy lepidel - výroba a použití
Lepidla lze obecně klasifikovat podle jejich původu, podle typu aplikace (způsob vytvrzování) nebo podle jejich chemické struktury.
Lepidlo může pocházet z přírodních zdrojů (živočišných, rostlinných nebo minerálních) nebo syntetických materiálů (elastomerů, termoplastů nebo termosetů).
Tabulka 1: Druhy lepidel podle původu [1]
| Hlavní původ | Typy lepidel | Příklady |
|---|---|---|
| Přírodní | Zvíře | Albumin, živočišné lepidlo, kasein, šelak, včelí vosk |
| Zelenina | Přírodní pryskyřice, Oleje a vosky, Škrob a dextrin - sacharidy, Bílkoviny | |
| Minerální | Asfalt, bitumen, silikáty, minerální vosky, minerální pryskyřice | |
| Syntetický | elastomer | Silikon, guma, polyuretan, polysulfid, butyl |
| Termoplast | Vinylové polymery, nasycené polyestery, polyvinyl | |
| Termoset | Epoxidy, nenasycené polyestery, aminoplasty |
Přírodní lepidla
Přírodní lepidla se získávají z organických zdrojů, kde je spojení dosaženo přírodními látkami, jako jsou bílkoviny, škrob a celulóza. Výhodou přírodních lepidel je, že je lze považovat za ekologičtější ve srovnání s alternativami. Některá přírodní lepidla, jako například želatinové lepidlo, může být také 100% biologicky odbouratelný a recyklovatelný, a to i po zpracování.
Nejběžnější přírodní lepidla jsou škrobová lepidla a dextrinová lepidla používají se hlavně v papírenském a obalovém průmyslu. Jejich výroba je relativně snadná, takže je lze na trhu snadno najít za nízké ceny.
Lepidlo je typ lepidla vyrobeného z mnoha přírodních látek, včetně proteinů, jako je želatina, škrob a celulóza [4].
Škrobová lepidla jsou založeny na škrobu, přírodním sacharidu nebo polymeru, který se běžně nachází v rostlinách. Nejběžnějšími zdroji jsou kukuřice, pšenice, brambory a hrách.
Škrobová lepidla zaznamenala v tomto odvětví rychlý růst díky schopnosti zlepšit jejich lepivost a odolnost chemickými procesy. Například borax (dekahydrát tetraboritanu sodného) a metaboritan sodný (borax a hydroxid sodný) lze přidat ke změně adhezních vlastností škrobu, včetně viskozity, lepivosti a soudržnosti [3].
Syntetická lepidla
Syntetická lepidla jsou založena na prepolymery or polymeryPoužité polymery lze klasifikovat jako termoplasty nebo termosety.
Pokroky v plastikářském průmyslu umožňují hromadnou výrobu těchto typů lepidel s upravenými vlastnostmi pro každou aplikaci. Syntetická lepidla se používají při konstrukci různých předmětů, od nábytku až po letadla.
Hlavními příklady syntetických lepidel jsou epoxidy, uretany a kyanoakrylátyNěkterá z těchto lepidel jsou dvousložková lepidla, což znamená, že se aplikují jako dvě nebo více složek, které po smíchání chemicky reagují za vzniku zesítěného spoje.
Syntetická lepidla jsou nejběžnějším typem lepidla používaným na světě. Navzdory tomu čelí také mnoha výzvám kvůli omezeným surovinám (zásoby ropy) a negativnímu dopadu syntetických sloučenin na lidské zdraví a životní prostředí.
Následující tabulka ukazuje seznam typů lepidel, stručně specifikujících jejich výrobu – jak se vyrábějí?, aplikaci – jak nebo kde se používají? a případy použití.
Tabulka 2: Druhy lepidel, výroba a použití
| Druhy lepidel | Výroba | editaci videa | Případy užití |
|---|---|---|---|
| Škrobové lepidlo dextrin Rostlinná lepidla Vodná lepidla na bázi dextrinu | Vyrobeno ze škrobu, vařeného při teplotě cca 90 °C (200 °F) ve vodě. Roztok se poté upraví pro zlepšení lepivosti a dalších vlastností. Mají světle slámovou až jantarovou nebo hnědou barvu | Tlaková kapalina Jednoduše se nanese na podklad a lepidlo ztvrdne díky svému lepivému povrchu a lehkému tlaku. | Papír a lepenka Lepení papíru Obal Označování Farmaceutický průmysl Potravin a nápojů |
| Živočišná/bílkovinná lepidla Teplé lepidlo Želé lepidlo | Připraveno ve vodě vařením zvířecích kostí a pojivových tkání, které obsahují bílkoviny Lepidlo získané z odstředěného mléka se nazývá kaseinové lepidlo Lepidlo získané z rybí kůže s vysokým obsahem kolagenu se nazývá rybí lepidlo Obvykle jantarové až hnědé barvy | Většina se aplikuje při teplotě cca 60 °C (140 °F). Lze jej také předem rozpustit ve vodě. Při aplikaci má lepidlo velmi vysokou lepivost nebo viskozitu, ale po zasychání vytváří nelepivý film. Nepoužívá se pro vysoké teploty nebo vysokou vlhkost Kaseinové lepidlo se nanáší na pokojové teplotě, ale vytváří vazbu s vysokým stupněm odolnosti vůči vlhkosti | Knihařství Krabice Dřevo Pivovarské lahve |
| Lepidlo z polyvinylacetátu (PVA) Syntetické lepidlo Pryskyřičný cement | Odvozeno z monomerů vinylacetátu Na vodní bázi, bílá barva Někdy se mísí s dextrinovými lepidly za vzniku hybridního lepidla | Může být rozpuštěn ve vodě Aplikace při pokojové teplotě Rychle vytvrzuje Dobrá odolnost proti vlhkosti Lepení je do určité míry flexibilní a průhledné s minimálním dopadem na estetiku podkladu | Zpracování dřeva řemeslné Obal Tisk (vazba) Papír a lepenka Konstrukce |
| Horká tavná lepidla lepidlo z ethylenvinylacetátu EVA | Existují různá tavná lepidla, většina z nich je založena na směsi kopolymerů EVA. Lze přidat i další polymery, vosky, oleje, kaučuk a pryskyřice Nízký obsah těkavých organických sloučenin (VOC) | Termoplast, aplikovaný při určitých teplotách nad okolní teplotou Doba tuhnutí se liší. Některá tavná lepidla tuhnou ihned po nanesení, zatímco jiná si udržují lepivost déle, aby umožnila „opožděnou“ adhezi. Například silikonem potažený separační papír lze použít tak, aby se později odlepil a umístil do podkladu. | Bota, kožená Hygiena, nábytek a balení Zdravotnictví Elektronický Automobilový průmysl |
| Epoxie | Skládá se ze dvou samostatných lepidel, jedno se nazývá základní pryskyřice s obvykle vysokou viskozitou, druhé se nazývá tvrdidlo nebo katalyzátor a obvykle má nižší viskozitu. | Vyžaduje smíchání obou lepidel Většina typů se nechá ztuhnout při pokojové teplotě, ale některé vyžadují zahřívání k dosažení, zlepšení nebo urychlení síťovací reakce Obvykle vyžaduje dobu vytvrzování asi 24 hodin | Zasklení Lepidla na dřevo Zdravotnictví Osobní péče Střešní krytina a podlahy Automobilový průmysl Aerospace |
| silikonové | Silikon je vyroben z oxidu křemičitého (oxid křemičitý - SiO2), minerálu, který se běžně vyskytuje v písku, půdě, žule a horninách. Extrahovaný písek se čistí, zahřívá a chladí, čímž vzniká křemíkový prášek. Proces pokračuje přidáním methylchloridu, polymerovaného silikonu a dalších látek. | K dispozici jako jednosložkové (RTV - silikon vulkanizující za pokojové teploty) a dvousložkové lepidlo RTV silikon se při aplikaci vytvrzuje reakcí s okolní vlhkostí Dvousložkový silikon lze použít s kovem, sklem a keramikou Silikonová lepidla a tmely jsou vhodné pro aplikace při vysokých teplotách, až do 260 °C (500 °F). | Tmely Zasklení Lepidla na dřevo Těsnicí materiály Elektronika |
| polyuretan | Smíchané s nosným materiálem, jako je rozpouštědlo Vyrábí se v různých rozsazích viskozity a směšovacích poměrů Pro dosažení skvělé kvality je nutné dobré míchání Některé obsahují isokyanáty nebo katalyzátory těžkých kovů, které vyžadují zvláštní opatření, aby se předešlo zdravotním rizikům pro obsluhu. | K dispozici jako jednosložkové a dvousložkové lepidlo. Flexibilní, ale silné vazby Lze použít s gumou, plasty, kovem, vlnou, papírem, keramikou a látkami Většinou omezeno na aplikace pod 120 °C (250 °F) | Tmely Vlnité kartony Vícenásobné laminace |
Viskozita lepidel a tmelů
Jednoduše řečeno, viskozitu lze definovat jako odpor kapaliny vůči proudění. Lepidla a tmely v tekutém stavu jsou klasifikovány jako nenewtonovské kapaliny, což znamená, že jejich hodnoty viskozity závisí na smykové rychlosti, při které jsou měřeny.
Viskozita má velký význam během výroby a aplikace lepidla a může také poskytnout informace o změnách hustoty, stability, obsahu rozpouštědla, rychlosti míchání, molekulové hmotnosti atd. Viskozita je účinným ukazatelem konzistence lepidla nebo distribuce velikosti částic.
Viskozita lepidel se může značně lišit v závislosti na konečném použití (např. těsnění, lepení atd.). Existují lepidla s nízkou, střední a vysokou viskozitou.
- Lepidla s nízkou viskozitou: Používají se k zapouzdření, zalévání a impregnaci.
- Lepidla se střední viskozitou: Používají se nejčastěji pro lepení a těsnění.
- Lepidla s vysokou viskozitou: Používají se pro požadavky na nekapající nebo nestékající lepidla. Běžná pro některé epoxidy.
Technologie měření viskozity tradičně vyžadovaly ruční odběr vzorků a laboratorní odečty. Tento proces vyžaduje jak čas, tak i pracovní dobu a není vhodný pro řízení procesu v reálném čase. Vlastnosti naměřené v laboratoři nejsou reprezentativní pro kapalinu v potrubí kvůli uplynulé době, sedimentaci nebo stárnutí kapaliny.
Jedno Rheonics SRV je procesní viskozimetr vhodný pro přímé odečty viskozity a teploty. SRV odečítá součin viskozity a hustoty kapaliny a výsledek uvádí jako dynamickou viskozitu.
SRV je vhodný pro instalace v potrubích různých velikostí, reaktorech, míchacích a skladovacích nádržích, což umožňuje plnou sledovatelnost procesu s lepidlem. Senzor SRV umožňuje plně automatizovaný proces řízení lepidel odesíláním údajů o viskozitě do řídicí jednotky, která zpracovává přidávání rozpouštědel nebo ředidel k dosažení požadovaného výsledku. Údaje SRV se také používají k monitorování míchacího poměru nebo konzistence lepidla v reaktoru v reálném čase, aby bylo možné při dosažení požadovaného míchacího poměru provést nezbytná opatření.
Hustota lepidel a tmelů
Hustota kapaliny je poměr její hmotnosti k objemu. Hustota lepidel se používá ke sledování obsahu sloučenin přidávaných při výrobě nebo obsahu pevných látek a velikosti částic v kapalině před a po smíchání. Hustotu lepidla v procesu míchání lze tedy použít jako indikátor správného konečného složení.
Jedno Rheonics SRD je procesní hustoměr a viskozimetr vhodný pro přímé odečty hustoty, viskozity a teploty. SRD může také zobrazovat kinematickou viskozitu, procenta koncentrace atd. Rheonics nabízí SRD v různých variantách a velikostech, aby vyhovovaly požadavkům instalace.
Monitorování a regulace viskozity a hustoty ve výrobním procesu lepidel
Výroba lepidla je obvykle založena na míchání nebo disperzi různých materiálů za účelem dosažení požadované chemické odolnosti, tepelných vlastností, odolnosti proti nárazům, smrštění, flexibility, použitelnosti a pevnosti konečného produktu.
Jedno Rheonics Inline viskozimetr SRV a inline hustoměr a viskozimetr SRD jsou vhodné pro instalaci v různých bodech procesů výroby lepidel, klížek nebo škrobu. Senzory typu SR umožňují inline monitorování viskozity, hustoty a teploty, jakož i odvozených parametrů, jako je koncentrace a míchací poměr. Instalace může být provedena přímo v míchací nádrži pro pochopení vývoje viskozity a určení, kdy je dosaženo požadovaného míchání; ve skladovacích nádržích pro ověření, zda jsou vlastnosti kapaliny zachovány; nebo v potrubích, když kapalina proudí mezi jednotkami.
Instalace SRV a SRD v adhezivních procesech
V tancích
Měření viskozity uvnitř míchací nádrže lepicí kapaliny umožňuje rychlou reakci na kontrolu konzistence kapaliny. To vede k vyšší produkci a menšímu plýtvání zdroji.
Viskozimetr SRV lze instalovat do míchací nádrže z horního víka, stěny nebo zespodu. Pokud se instaluje shora, doporučuje se dlouhá zapichovací sonda -X5. Více informací naleznete na SRV-X5 si SRD-X5Délka zasunutí (A) by měla být dostatečně dlouhá, aby se snímací prvek dotýkal kapaliny. Instalace na stěnu a dno nádrže může zahrnovat krátkou variantu sondy, jako je SRV-X1 or SRV-X3Pokud jsou na nádrži k dispozici stávající porty, může klient zvážit jejich opětovné použití pro instalaci SRV.
Měřič hustoty a viskozity SRD se nedoporučuje pro směšovací procesy, protože míchání může k odečtům přidat příliš mnoho šumu. Pokud má míchací nádrž recirkulační čerpadlo, lze SRD snadno nainstalovat, jak je vysvětleno v následující části.
Obraťte se na Rheonics Support Team at pro doporučení ohledně instalace. Klient by měl poskytnout výkresy nebo fotografie nádrže s uvedením všech dostupných portů a provozních podmínek (teplota, tlak, očekávaná viskozita atd.).
V potrubí
Nejlepší možné umístění SRV a SRD v potrubích s lepidly je v kolenní instalaci. Jedná se o axiální instalaci, kde snímací prvek sondy směřuje do proudění kapaliny. Toto řešení obvykle vyžaduje dlouhý vložený senzor -X5. Zjistěte více o SRV-X5 si SRD-X5.
Použití dlouhé vkládací sondy -X5 umožňuje klientovi mít vlastní délku vložení (A) a procesní připojení v závislosti na instalačních požadavcích, jako je například velikost potrubí. Délka vložení A by měla být dostatečná k tomu, aby snímací prvek sondy (v modré zóně na dalším obrázku) byl v kontaktu s proudící kapalinou, čímž se zabrání vzniku mrtvých nebo stagnujících zón v blízkosti instalačního otvoru. Umístění snímacího prvku v rovné části potrubí má další výhodu v tom, že snímací prvek zůstane čistý, protože kapalina proudí přes aerodynamický design sondy.
Pokud je linka malá (méně než 1.5”), může klient zvážit použití Rheonics průtokové cely nebo varianty sondy Slimline-X6 s menším průměrem. Více informací:
Mějte na paměti, že lepidla s vysokou viskozitou mohou snadno vytvářet usazeniny na povrchu sondy a potrubí. V tomto případě je klíčem k spolehlivým výsledkům vyhnutí se mrtvým zónám kolem snímacího prvku. Pokud je nutné sondu ručně vyčistit, prostudujte si článek: Jak čistit sondy typu SR?
Reference
[třicet]: Příručka lepidel a tmelů
[třicet]: „Nudný“ bór a lepidla | 2014. 09. 02 | Průmysl lepidel a tmelů (adhesivesmag.com)
[třicet]: Přírodní lepidla pro průmyslové aplikace (lddavis.com)
[třicet]: Monitorování a řízení viskozity při formulaci, testování a aplikaci lepidel a tmelů
