Inline viscositeits- en dichtheidsmonitoring voor coilcoatinglijnen

Inhoudsopgave

• Introductie
• Coilcoatinglijnen
• Belangrijkste applicaties
• Het belang van viscositeit/dichtheid in coil coating-processen
• Productie-/toepassingsproces
• Rheonics Overzicht van Type-SR inline-sensoren
• Aanbevolen installatie
• Overwegingen bij mechanische installatie
• Richtlijn voor het gebruik van SRV en SRD
• Aanvullende installatievereisten voor SRD
• Aanbevolen oplossingen door Rheonics
• Procesomstandigheden en beste praktijken
• Referenties

Coilcoating is een continu proces waarbij metalen strips worden gecoat met primers, verf of beschermende lagen voor toepassingen in de bouw, huishoudelijke apparaten en de automobielindustrie. Het proces vereist nauwkeurige controle van de eigenschappen van de coatingvloeistof om een ​​uniforme dikte, goede hechting en een perfecte oppervlakteafwerking te bereiken. Viscositeit en dichtheid zijn cruciale parameters, omdat ze de vloei, egalisatie, bevochtiging en uitharding van de coating beïnvloeden.

Traditionele, in het laboratorium uitgevoerde bemonsteringsmethoden, zoals Zahn-bekers of rotatieviscometers, kunnen traag zijn en geven mogelijk geen nauwkeurig beeld van de procesomstandigheden. Inline metingen leveren realtime gegevens op, waardoor onmiddellijke aanpassingen mogelijk zijn om een ​​constante kwaliteit te behouden en afval te verminderen.

Rheonics Sensoren bieden operationele voordelen:

• Continue, nauwkeurige, realtime inline meting van viscositeit, dichtheid en temperatuur.
• Betrouwbare prestaties bij hoge lijnsnelheden en wisselende temperaturen.
• Compact ontwerp, ongevoelig voor trillingen, ideaal voor snelle coatinglijnen.
• Integratie met PLC/DCS-systemen via Modbus, Ethernet/IP, 4-20 mA-uitgangen en meer.
• Fabrieksmatig gekalibreerd, met optionele verificatie voor kwaliteitscontrole.
• Minder afval, verbeterde lijnefficiëntie en de mogelijkheid tot rendement op investering binnen het eerste jaar.

Coilcoatingprocessen vereisen nauwkeurige controle van de eigenschappen van de coatingformulering om een ​​uniforme filmdikte, oppervlakteafwerking en uithardingsprestaties te garanderen. Continue monitoring van reologische eigenschappen zoals viscositeit en dichtheid is cruciaal voor het behoud van de coatingstabiliteit tijdens het aanbrengen, circuleren en recirculeren.

Coilcoatingmaterialen omvatten doorgaans primers, basislagen en toplagen, die kunnen variëren van formuleringen met een lage tot een hoge viscositeit:

• voorgerechten: Zorg voor een goede hechting en bescherming tegen corrosie.
• Toplagen: Zorg voor kleur, glans en decoratieve eigenschappen.
• Beschermende coatings: Voeg duurzaamheid en chemische bestendigheid toe.

Continue inline-meting zorgt voor een consistente coatingkwaliteit bij verschillende kleuren, materialen, samenstellingen en productiesnelheden. Coatings worden aangebracht met een roller. De productielijnen werken met hoge snelheden (tot 1000 m/min), waardoor realtime controle van de coatingvloeistoffen cruciaal is.

Door middel van inline-monitoring van viscositeit en dichtheid kunnen operators defecten voorkomen, het juiste coatinggewicht handhaven en een consistente pigmentverdeling garanderen.

Viscositeit meet de weerstand van een vloeistof tegen stroming. Bij coatingprocessen heeft viscositeit invloed op:

• Gelijkmatige laagdikte en egalisatie.
• Hechting aan het metalen substraat.
• Vlotte applicatie dankzij rolsystemen.

Dichtheid meet de massa per volume-eenheid. In coatinglijnen heeft dichtheid invloed op:

• Pigmentconcentratie en kleurconsistentie.
• Coatinggewicht per oppervlakte-eenheid, cruciaal voor kwaliteitscontrole.
• Opsporen van inconsistenties tussen batches in grondstoffen of formuleringen.

Inline realtime monitoring lost de problemen op die gepaard gaan met laboratoriummetingen, zoals niet-representatieve bemonstering, vertragingen en de moeilijkheid om procesomstandigheden te repliceren.

Een coilcoatinglijn is ontworpen om gedurende alle fasen met een constante snelheid te werken. Dit wordt bereikt door accumulatoren aan het begin en aan het einde van de lijn te gebruiken.

Het proces begint met een afwikkelunit en een lasgedeelte om nieuw materiaal aan elkaar te verbinden. Vervolgens gaat het door een invoeraccumulator, die zorgt voor een continue productie tijdens het wisselen van de rollen. Daarna passeert de afgewikkelde strip een reinigingssectie om eventuele verontreinigingen van het metaaloppervlak te verwijderen.

Op dit punt komt de plaat in de coatingfase terecht, waar deze eerst door de eerste rolcoater gaat om een ​​primerlaag aan te brengen. De aangebrachte laag wordt vervolgens uitgehard en gedroogd. Daarna krijgt de plaat een toplaag in de tweede rolcoater, gevolgd door nog een uithardings- en droogstap voordat de volgende fasen beginnen.

In deze fase van het proces kunnen viscositeits- en dichtheidssensoren worden geïnstalleerd om de coatingvloeistoffen op verschillende locaties te bewaken, zoals in toevoertanks, recirculatieleidingen, slangen met inline flowcellen of coatingbakken, zoals weergegeven in Figuur 4.

Ten slotte passeert de gecoate strip de uitgangsaccumulator en de oprolmachine, waar deze aan het uiteinde van de rol wordt afgesneden en klaargemaakt voor de volgende batch.

Rheonics Type-SR sensoren (SRV en SRD) meten viscositeit, dichtheid en temperatuur inline voor procesbewaking en -regeling. SRV meet de viscositeit en temperatuur, terwijl de SRD Het zorgt ook voor dichtheid.

Deze sensoren zijn in de fabriek gekalibreerd en hoeven gedurende hun levensduur niet opnieuw gekalibreerd te worden. Klanten hebben echter mogelijk wel kalibratie of verificatie nodig voor kwaliteitscontrole. Optionele aanpassingen of offsetcorrecties kunnen worden uitgevoerd om aan specifieke referentiewaarden te voldoen. Zie voor meer informatie Kalibratie van de inline-procesviscositeitsmeter (SRV) in het veld en in de fabriek.

Rheonics De sensoren maken gebruik van Balanced Torsion Resonator (BTR)-technologie. Dit gepatenteerde ontwerp maakt de sensoren compact, lichtgewicht en bestand tegen externe trillingen.

Rheonics SRV- en SRD-sensoren zijn uitermate geschikt voor coilcoatinglijnen. Ze worden direct in de coatingcirculatie- of toevoerleidingen geïnstalleerd en leveren continue realtime metingen van de coatingeigenschappen tijdens de productie. Inline metingen zorgen voor een consistente coatingkwaliteit, minder verspilling van oplosmiddelen en materiaal, en een verbeterde lijnstabiliteit bij kleur- en samenstellingswijzigingen.

Bepaalde installatieaspecten zijn van toepassing op beide. Rheonics Sensoren, SRV en SRD. Elk type sonde heeft hetzelfde resonatorontwerp, ongeacht de variant. Voor een correcte installatie is het belangrijk het detectiegebied van de sondes correct te positioneren (rood gearceerde gebieden in de afbeelding). Figuur 6) ter plaatse:

Het verkrijgen van representatieve metingen van uw vloeistof is eenvoudig; zorg ervoor dat:

• Het meetelement van de sensor is volledig ondergedompeld in de vloeistof die u wilt meten.
• Bij het meten van stromende vloeistoffen moet u ervoor zorgen dat het meetelement zich niet in een stilstaande zone bevindt, zodat uw metingen een accurate weergave zijn van de bewegende vloeistof.

Naast de twee bovenstaande hoofdvereisten, gelden er voor de SRD-sensor nog twee extra overwegingen:

• Handhaaf thermische stabiliteit wanneer de vloeistof en de externe omgeving een temperatuurgradiënt hebben van meer dan 15 °C. (Alleen voor SRD, meer informatie hier: Het handhaven van de temperatuurbalans van de SRD voor nauwkeurigheid bij hoge dichtheid)
• Lijn de sensorpunt uit met de vloeistofstroomrichting zoals weergegeven in Figuur 7. (Alleen voor SRD, meer informatie hier: SRD-vloeistofuiteindeoriëntatie)

Deze voorwaarden kunnen in het volgende artikel nader worden besproken. Geschikte SRV- en SRD-installaties.

De Rheonics Type-SR-sensoren hebben een modulair, compact ontwerp dat verschillende configuraties ondersteunt, afhankelijk van de toepassingsomstandigheden. Bijvoorbeeld:

Installatie in bakken of schalen

Bij coil coating-toepassingen worden doorgaans bakken gebruikt om de vloeistof tijdens het coatingproces op te vangen. Rheonics'Type-SR-sensoren kunnen direct in de lade worden geïnstalleerd met behulp van onze HAW (MTK or OTK) en WFT Weldolets. Hieronder vindt u voorbeeldtekeningen van deze accessoires die in vloeistofbakken zijn gemonteerd.

HPT-12G: HPHT-doorstroomcel

Voor kleine pijpleidingen of slanginstallaties, Rheonics biedt de HPT-12G aan (zie Figuur 10Deze flowcel is geschikt voor processen onder hoge druk en hoge temperatuur en positioneert de sensor parallel met behulp van een schroefdraadverbinding.

De HPT-12G werkt alleen met de SRV-X1-12G, die een G 1/2” schroefdraadaansluiting heeft. Dit zorgt voor een spoelbare afdichting die compatibel is met CIP, ideaal voor coating- en verfleidingen. Zie HPT-12G voor meer info.

IFC-34N-SRX: Stroomcel voor pijpinstallatie

Voor inline-installatie van DN5 tot DN25 (1”) leidingen past de IFC-34N-SRD flowcell goed, waarbij de sonde parallel wordt gepositioneerd met een NPT-procesaansluiting met schroefdraad, zoals weergegeven in de afbeelding. Figuur 11.

Het accessoire werkt alleen met de SRV-X1-34N en SRD-X1-34N, beide met 3/4” NPT-schroefdraadaansluitingen. Het heeft inlaat- en uitlaatpoorten van dezelfde grootte voor het aansluiten van buisadapters of buizen voor recirculatie- of bypassleidingen. Zie voor meer informatie IFC-34N-SRV en IFC-34N-SRD.

Stroomsnelheidslimiet

Rheonics Sensoren zijn over het algemeen geschikt voor stroomsnelheden tot 10 m/s. Omdat de stroomsnelheden in de toevoerleidingen van verstuivers zo hoog kunnen oplopen dat bezinking wordt voorkomen, wordt aanbevolen de sensor parallel aan de stroomrichting in bochten te installeren. Dit vermindert de mechanische impact. Snelheden in dit bereik kunnen echter nog steeds te veel ruis aan de metingen toevoegen. Zie voor meer informatie: Rheonics Type-SR-sensoren voor toepassingen met hoge stroomsnelheden en hoge viscositeit

Reinigingsproces en CIP/SIP-procedures

Periodieke reiniging van de SRV- of SRD-sensor kan nodig zijn om de nauwkeurigheid op lange termijn te garanderen. Coatingvloeistoffen hebben de neiging om sediment of vaste afzettingen te vormen die aan de sensortip kunnen hechten en metingen kunnen vertekenen, vooral bij hoge viscositeit. Zie voor meer informatie over reinigingsprocedures de documentatie.Hoe u uw Rheonics doorvragen?.

Bovendien is het mechanische ontwerp van de sensoren van nature hygiënisch, waardoor de sensoren geschikt zijn voor Clean-in-Place (CIP)-procedures.

Bewegende onderdelen en obstakels

Coatingoplossingen en -materialen worden vaak bereid in mengtanks met mechanische componenten zoals roerarmen of schoepen. Het is essentieel om voldoende afstand te garanderen tussen de sensor en eventuele bewegende onderdelen om interferentie of beschadiging te voorkomen.

Bubbles

Wat betreft luchtbellen: de SRV-sensor wordt niet beïnvloed door de aanwezigheid van luchtbellen in de vloeistof. De SRD-sensor, die zowel viscositeit als dichtheid meet, wordt daarentegen afgeraden bij hoge concentraties luchtbellen, omdat dit kan leiden tot meetfouten. De dichtheidsmeting is namelijk gevoeliger voor luchtbellen.

• [1] Metaltrade Comax. “Producten voor coilcoating”.
• [2] BDM Coil Coaters. “Dé beste oplossingen voor het coaten van staalrollen”.
• [3] ECCA. “Animatie van de coil coating-lijn”.
• [4] Rheonics SRV » inline online viscositeitsmeter voor vloeistofviscositeitsbewaking
• [5] Rheonics SRD » Dichtheidsmeter inline online specifieke zwaartekrachtconcentratie