Inline-Viskositäts- und Dichteüberwachung für Bandbeschichtungsanlagen

Inhaltsverzeichnis

• Einführung
• Coil-Beschichtungsanlagen
• Key-Anwendungen
• Die Bedeutung von Viskosität/Dichte bei Coil-Coating-Prozessen
• Produktions-/Anwendungsprozess
• Rheonics Übersicht über Inline-Sensoren Typ SR
• Empfohlene Installation
• Überlegungen zur mechanischen Installation
• Leitfaden für die Verwendung von SRV und SRD
• Zusätzliche SRD-Installationsanforderungen
• Empfohlene Lösungen von Rheonics
• Prozessbedingungen und Best Practices
• Referenzen

Die Bandbeschichtung ist ein kontinuierliches Verfahren, bei dem Metallbänder mit Grundierungen, Lacken oder Schutzschichten für Anwendungen im Bauwesen, der Haushaltsgeräteindustrie und der Automobilbranche beschichtet werden. Für eine gleichmäßige Schichtdicke, optimale Haftung und Oberflächengüte ist eine präzise Steuerung der Eigenschaften der Beschichtungsflüssigkeit erforderlich. Viskosität und Dichte sind dabei entscheidende Parameter, da sie den Beschichtungsfluss, die Verlaufsform, die Benetzung und die Aushärtung beeinflussen.

Herkömmliche, laborbasierte Probenahme- und Messmethoden, wie z. B. Zahn-Becher oder Rotationsviskosimeter, können langsam sein und die Prozessbedingungen unter Umständen nicht präzise abbilden. Inline-Messungen liefern Echtzeitdaten und ermöglichen so sofortige Anpassungen zur Sicherstellung einer gleichbleibenden Qualität und Reduzierung von Ausschuss.

Rheonics Sensoren bieten betriebliche Vorteile:

• Kontinuierliche, genaue Inline-Messung von Viskosität, Dichte und Temperatur in Echtzeit.
• Zuverlässige Leistung bei hohen Bandgeschwindigkeiten und variablen Temperaturen.
• Kompakte Bauweise, unempfindlich gegenüber Vibrationen, ideal für Hochgeschwindigkeits-Beschichtungsanlagen.
• Integration mit SPS/DCS-Systemen über Modbus, Ethernet/IP, 4–20 mA Ausgänge und mehr.
• Werkseitig kalibriert, mit optionaler Überprüfung gemäß QC-Standards.
• Weniger Abfall, verbesserte Linieneffizienz und die Möglichkeit einer Kapitalrendite innerhalb des ersten Jahres.

Bei der Bandbeschichtung ist eine präzise Steuerung der Beschichtungseigenschaften erforderlich, um eine gleichmäßige Schichtdicke, Oberflächengüte und Aushärtung zu gewährleisten. Die Inline-Überwachung rheologischer Eigenschaften wie Viskosität und Dichte ist entscheidend für die Stabilität der Beschichtung während des Auftragens, der Zirkulation und der Rezirkulation.

Zu den Beschichtungsmaterialien für Spulen gehören typischerweise Grundierungen, Basislacke und Decklacke, die von niedrigviskosen bis hochviskosen Formulierungen reichen können:

• Grundierungen: Haftung und Korrosionsschutz gewährleisten.
• Decklacke: Verleihen Sie Farbe, Glanz und dekorative Eigenschaften.
• Schutzbeschichtungen: Für zusätzliche Haltbarkeit und Chemikalienbeständigkeit sorgen.

Die kontinuierliche Inline-Messung gewährleistet eine gleichbleibende Beschichtungsqualität über verschiedene Farben, Materialien, Rezepturen und Produktionsgeschwindigkeiten hinweg. Die Beschichtung erfolgt mittels Walze. Die Anlagen arbeiten mit hohen Geschwindigkeiten (bis zu 1000 m/min), weshalb die Echtzeitkontrolle der Beschichtungsflüssigkeiten unerlässlich ist.

Die Inline-Viskositäts- und Dichteüberwachung hilft den Bedienern, Fehler zu vermeiden, das richtige Beschichtungsgewicht einzuhalten und eine gleichmäßige Pigmentverteilung sicherzustellen.

Die Viskosität misst den Fließwiderstand einer Flüssigkeit. Bei Beschichtungsprozessen beeinflusst die Viskosität Folgendes:

• Gleichmäßigkeit und Nivellierung der Beschichtungsdicke.
• Haftung auf dem Metallsubstrat.
• Gleichmäßiger Auftrag durch Walzensysteme.

Die Dichte misst die Masse pro Volumeneinheit. In Beschichtungsanlagen beeinflusst die Dichte Folgendes:

• Pigmentkonzentration und Farbkonsistenz.
• Beschichtungsgewicht pro Flächeneinheit, entscheidend für die Qualitätskontrolle.
• Erkennung von Chargenabweichungen bei Rohstoffen oder Rezepturen.

Die Inline-Echtzeitüberwachung löst Probleme, die mit laborbasierten Messungen verbunden sind, wie z. B. nicht repräsentative Probenahme, Zeitverzögerungen und Schwierigkeiten bei der Reproduktion von Prozessbedingungen.

Eine Bandbeschichtungsanlage ist so konstruiert, dass sie in allen Phasen mit konstanter Geschwindigkeit läuft. Dies wird durch den Einsatz von Akkumulatoren am Anfang und am Ende der Anlage erreicht.

Der Prozess beginnt mit einem Abwickler und einer Schweißanlage zum Verbinden des neuen Materials. Anschließend durchläuft das Band einen Einlaufspeicher, der eine kontinuierliche Produktion während des Spulenwechsels gewährleistet. Danach wird das abgewickelte Band in einer Reinigungsanlage von Verunreinigungen auf der Metalloberfläche befreit.

Nun durchläuft das Blech die Beschichtungsphase. Zunächst wird es mit einer Grundierung im ersten Walzenauftragsgerät grundiert. Die Grundierung härtet anschließend aus und trocknet. Danach erhält das Blech im zweiten Walzenauftragsgerät eine Deckschicht und wird erneut ausgehärtet und getrocknet, bevor die nächsten Arbeitsschritte erfolgen.

In dieser Phase des Prozesses können Viskositäts- und Dichtesensoren installiert werden, um die Beschichtungsflüssigkeiten an verschiedenen Stellen zu überwachen, z. B. in Vorratstanks, Rezirkulationsleitungen, Schläuchen mit integrierten Durchflusszellen oder Beschichtungswannen, wie in Abbildung 1 dargestellt. Figure 4.

Schließlich durchläuft der beschichtete Streifen den Auslaufspeicher und den Aufwickler, wo er am Spulenende abgeschnitten und für die nächste Charge vorbereitet wird.

Rheonics Sensoren des Typs SR (SRV und SRD) messen Viskosität, Dichte und Temperatur inline zur Prozessüberwachung und -steuerung. SRV misst Viskosität und Temperatur, während die SRD liefert auch die Dichte.

Diese Sensoren sind werkseitig kalibriert und benötigen während ihrer gesamten Lebensdauer keine Nachkalibrierung. Kunden benötigen jedoch unter Umständen eine Kalibrierung oder Überprüfung zur Qualitätssicherung. Optionale Justierungen oder Offsetkorrekturen können an spezifische Referenzen angepasst werden. Weitere Informationen finden Sie unter [Link einfügen]. Kalibrierung des Inline-Prozessviskosimeters SRV vor Ort und im Werk.

Rheonics Die Sensoren nutzen die Technologie des symmetrischen Torsionsresonators (BTR). Dank dieser patentierten Konstruktion sind die Sensoren kompakt, leicht und unempfindlich gegenüber äußeren Vibrationen.

Rheonics SRV- und SRD-Sensoren eignen sich hervorragend für Bandbeschichtungsanlagen. Direkt in die Beschichtungskreislauf- oder Zuleitungen eingebaut, liefern sie kontinuierliche Echtzeitmessungen der Beschichtungseigenschaften während der Produktion. Die Inline-Messungen gewährleisten eine gleichbleibende Beschichtungsqualität, reduzieren den Lösemittel- und Materialverbrauch und verbessern die Anlagenstabilität bei Farb- und Rezepturänderungen.

Bestimmte Installationsaspekte gelten für beide Rheonics Sensoren, SRV und SRD. Alle Sondentypen verwenden in ihren Varianten das gleiche Resonatordesign. Für eine korrekte Installation muss der Messbereich der Sonden (rot schattierte Bereiche in …) richtig positioniert werden. Figure 6) vor Ort:

Repräsentative Messwerte Ihrer Flüssigkeit zu erhalten, ist einfach; stellen Sie sicher, dass:

• Das Sensorelement ist vollständig in die zu messende Flüssigkeit eingetaucht.
• Bei der Messung von strömenden Flüssigkeiten ist darauf zu achten, dass sich das Sensorelement nicht in einer stagnierenden Zone befindet, damit die Messwerte die tatsächliche Strömung der Flüssigkeit widerspiegeln.

Zusätzlich zu den beiden oben genannten Hauptanforderungen gibt es für den SRD-Sensor zwei weitere Aspekte:

• Aufrechterhaltung der thermischen Stabilität, wenn die Flüssigkeit und die äußere Umgebung einen Temperaturgradienten von mehr als 15 °C aufweisen. (Nur für SRD, weitere Informationen hier: Aufrechterhaltung des Temperaturgleichgewichts des SRD für hohe Dichtegenauigkeit)
• Richten Sie die Sensorspitze auf die Strömungsrichtung der Flüssigkeit aus, wie in Figure 7. (Nur für SRD, weitere Informationen hier: SRD-Fluid-Endausrichtung)

Diese Bedingungen können im nächsten Artikel genauer überprüft werden. SRV- und SRD-geeignete Installationen.

Die Rheonics Sensoren des Typs SR zeichnen sich durch ein modulares, kompaktes Design aus, das je nach Anwendungsbedingungen verschiedene Konfigurationen ermöglicht. Zum Beispiel:

Einbau in Schalen oder Schalen

Bei der Bandbeschichtung werden üblicherweise Wannen verwendet, um die Flüssigkeit während des Beschichtungsprozesses aufzunehmen. Rheonics' Sensoren vom Typ SR können mithilfe unseres HAW direkt in der Halterung installiert werden (MTK or OTK) und WFT Schweißteile. Nachfolgend finden Sie Beispielzeichnungen dieser in Flüssigkeitswannen installierten Zubehörteile.

HPT-12G: HPHT-Durchflusszelle

Für kleine Rohrleitungen oder Schlauchinstallationen, Rheonics bietet den HPT-12G an (siehe Figure 10Diese Durchflusszelle eignet sich für Hochdruck- und Hochtemperaturprozesse und positioniert den Sensor parallel mittels eines Gewindeanschlusses.

Der HPT-12G funktioniert nur mit dem SRV-X1-12G, das über einen G 1/2"-Gewindeanschluss verfügt. Dies gewährleistet eine spülbare Dichtung, die mit CIP kompatibel ist und sich ideal für Beschichtungs- und Lackieranlagen eignet. Siehe HPT-12G .

IFC-34N-SRX: Durchflusszelle für Rohrinstallationen

Für die Inline-Installation von DN5- bis DN25-(1")-Rohren eignet sich die Durchflusszelle IFC-34N-SRD gut, wobei die Sonde parallel zu einem NPT-Prozessgewindeanschluss positioniert wird, wie abgebildet. Figure 11.

Das Zubehör funktioniert nur mit dem SRV-X1-34N mit einem SRD-X1-34NBeide verfügen über 3/4"-NPT-Gewindeanschlüsse. Ein- und Auslassöffnungen gleicher Größe ermöglichen den Anschluss von Schlauchadaptern oder Schläuchen für Rezirkulations- oder Bypassleitungen. Weitere Informationen finden Sie unter [Link einfügen]. IFC-34N-SRV mit einem IFC-34N-SRD.

Fließgeschwindigkeitsbegrenzung

Rheonics Sensoren sind im Allgemeinen mit Strömungsgeschwindigkeiten bis zu 10 m/s kompatibel. Da in den Zuleitungen von Zerstäubern jedoch Strömungsgeschwindigkeiten von bis zu 10 m/s auftreten können, wird empfohlen, die Sonde parallel zur Strömungsrichtung in Krümmern zu installieren, um mechanische Einwirkungen zu reduzieren. Allerdings können Geschwindigkeiten in diesem Bereich die Messwerte dennoch stark verrauschen. Weitere Informationen finden Sie unter [Link einfügen]. Rheonics Typ-SR-Sensoren für hohe Durchflussraten und hochviskose Anwendungen

Reinigungsprozess und CIP/SIP-Verfahren

Zur Sicherstellung der langfristigen Genauigkeit kann eine regelmäßige Reinigung des SRV- oder SRD-Sensors erforderlich sein. Beschichtungsflüssigkeiten neigen dazu, Ablagerungen zu bilden, die sich an der Sensorspitze festsetzen und die Messwerte verfälschen können, insbesondere bei hoher Viskosität. Weitere Informationen zu Reinigungsverfahren finden Sie unter [Link einfügen].So reinigen Sie Ihr Rheonics Sonde?.

Darüber hinaus ist die mechanische Konstruktion der Sensoren standardmäßig hygienisch, wodurch die Sensoren für Clean-in-Place (CIP)-Verfahren geeignet sind.

Bewegliche Teile und Hindernisse

Beschichtungslösungen und -materialien werden häufig in Mischtanks mit mechanischen Komponenten wie Rührarmen oder Paddeln zubereitet. Es ist unerlässlich, einen ausreichenden Abstand zwischen dem Sensor und allen beweglichen Teilen sicherzustellen, um Störungen oder Beschädigungen zu vermeiden.

Bubbles

Der SRV-Sensor wird durch Blasen in der Flüssigkeit nicht beeinträchtigt. Im Gegensatz dazu wird die Verwendung des SRD-Sensors, der sowohl Viskosität als auch Dichte misst, bei hohen Blasenkonzentrationen nicht empfohlen, da dies zu Messungenauigkeiten führen kann, da die Dichtemessung empfindlicher auf Blasen reagiert.

• [1]. Metaltrade Comax. „Produkte der Coil-Coating-Linie“.
• [2]. BDM Coil Coaters. „Erstklassige Lösungen für die Beschichtung von Stahlcoils“.
• [3]. ECCA. „Animation einer Spulenbeschichtungslinie“.
• [4]. Rheonics SRV » Inline-Online-Viskosimeter zur Überwachung der Flüssigkeitsviskosität
• [5]. Rheonics SRD » Inline-Dichtemessgerät für die Konzentration des spezifischen Gewichts