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Saturday, 27 Maggio 2017
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Dosaggio accurato per resine bicomponenti

Per proteggere e isolare un dispositivo elettrico o elettronico, le resine isolanti - prodotti liquidi a due componenti che devono essere uniti e mescolati al fine di ottenere un prodotto finale solido - costituiscono una soluzione sempre più diffusa. Specializzata nella distribuzione di resine, guaine e nastri adesivi, ISCRA dielectrics propone una soluzione all’avanguardia, costituita da un dosatore che può essere utilizzato come unità indipendente o, in alternativa, abbinato a un sistema robotizzato.

di Giorgia Stella

Marzo-Aprile 2016

ISCRA dielectrics, azienda con sede a Conegliano, in provincia di Treviso, opera nel settore degli isolanti per l’industria elettronica, elettrotecnica, elettromeccanica in qualità di distributore di resine, guaine e nastri adesivi. Le resine isolanti, in particolar modo, hanno trovato negli anni sempre maggior utilizzo nei settori più disparati, in quanto costituiscono spesso l’unica soluzione praticabile per proteggere e isolare un dispositivo elettrico o elettronico. Nello specifico, si tratta di prodotti liquidi a due componenti che devono essere uniti e mescolati al fine di ottenere un prodotto finale solido che può avere caratteristiche diverse a seconda della tipologia (epossidico, poliuretanico, siliconico). Tali prodotti a due componenti trovano impiego anche in ambiti diversi da quello prettamente elettrico. Altre formulazioni possono essere, infatti, utilizzate in qualità di adesivi strutturali al fine di ottenere incollaggi resistenti e affidabili in tempi ridotti. Questa soluzione non sempre è praticabile con adesivi monocomponenti che reticolano a temperatura ambiente.

Proporzionamento, miscelazione e dosaggio richiedono la massima precisione
Questi prodotti richiedono una miscelazione secondo un rapporto ben definito. Molti adesivi, ma anche svariati incapsulanti dielettrici che si trovano in commercio, sono formulati per un rapporto di miscelazione 1:1. Spesso, infatti, sono confezionati in apposite cartucce doppie standard da utilizzare con appositi dosatori a pistola. Tuttavia non è raro avere a che fare con prodotti aventi rapporto 2:1, 4:1 o addirittura 10:1. In molti altri casi, il rapporto di miscelazione dei due componenti è tale da non consentire l’utilizzo delle cartucce standard, per cui il prodotto viene fornito sfuso in barattoli o contenitori di vario formato. In questo caso, le modalità di utilizzo possibili sono due: pesare i due componenti, mescolarli tra loro e dosare la miscela prima che inizi il passaggio allo stato solido oppure utilizzare un dosatore automatico per resine bicomponenti. Inoltre, le fasi di proporzionamento e miscelazione del prodotto sono le più delicate e a rischio di errore. La miscelazione con rapporto errato causa solitamente il mancato indurimento del prodotto, con conseguente comparsa di scarti nel processo di lavorazione. Il proporzionamento, la miscelazione e il dosaggio di una resina bicomponente sono quindi operazioni molto importanti che vanno eseguite con estrema precisione. Per tale scopo sono nati i dosatori MMD (Meter Mix Dispensing).

Le due categorie di dosatori per resine bicomponenti
L’impianto ideale va realizzato in funzione del prodotto utilizzato e della lavorazione prevista. Non esistono, infatti, dosatori standard adatti a tutte le esigenze. È necessario, quindi, conoscere esattamente le caratteristiche del prodotto scelto per la lavorazione (composizione, viscosità, rapporto di miscelazione ecc.) nonché stabilire l’intervallo (minimo, massimo) delle quantità di prodotto da dosare e stimare, quindi la necessità produttiva oraria, giornaliera. I dosatori per resine bicomponenti possono essere suddivisi principalmente in due categorie: dosatori con pompe volumetriche a pistone e dosatori con pompe volumetriche a ingranaggi. I primi si compongono di due serbatoi a gravità o pressurizzati, di un gruppo proporzionatore volumetrico a pistoni comandato pneumaticamente o elettricamente e da una testa di miscelazione a mixer statico, statico/dinamico o dinamico. Il principio di funzionamento prevede il riempimento di due camere separate con i due componenti e il successivo svuotamento per mezzo di due pistoni opportunamente dimensionati per erogare i volumi necessari a ottenere il giusto rapporto di miscelazione. Questi impianti sono caratterizzati da erogazioni alternate a brevi pause necessarie alla ricarica delle pompe. Esistono comunque soluzioni con pompe a pistoni a doppio effetto che garantiscono erogazioni continue con discrete portate. I secondi si compongono sempre di un sistema di alimentazione a gravità o pressurizzato, di una coppia di pompe volumetriche a ingranaggi mosse da uno o due motori pilotati da inverter e di una testa di miscelazione remota (pistola). Il funzionamento, in questo caso, sfrutta la portata delle due pompe a ingranaggi e le velocità di rotazione per ottenere le corrette quantità dei due componenti. Questo tipo di soluzione permette di eseguire dosaggi di piccole quantità o colate continue per riempimenti più consistenti.

In dettaglio il funzionamento del sistema di dosaggio
Il dosatore MINIRIM proposto da ISCRA dielectrics utilizza il sistema sopra descritto. Un motore elettrico pilotato da inverter trasmette il moto a una delle due pompe a ingranaggi; il moto viene trasmesso alla seconda pompa per mezzo di due pulegge dentate e una cinghia. Il rapporto di miscelazione è fisso ed è determinato dalla portata delle due pompe, che può essere uguale o diversa, e dalle dimensioni (numero di denti) delle due pulegge; combinando le varie soluzioni è possibile ottenere un rapporto di miscelazione da 1:1 a 10:1. Questo tipo di miscelatore è consigliato per liquidi aventi una viscosità medio-bassa, quantificabile in una gamma di 150-2.000 mPas. Le due pompe possono essere alimentate per mezzo di due serbatoi a caduta o collegando due serbatoi remoti pressurizzati. Tramite apposite tubazioni, le pompe inviano i due prodotti a una pistola pneumatica dotata di miscelatore statico. Quest’ultimo consiste in una cannula contenente un determinato numero di elementi a spirale, che obbligano i due fluidi a incrociarsi e mescolarsi in modo da creare una miscela omogenea.

Il dosatore può anche essere abbinato a un sistema robotizzato
Un pannello di controllo HMI permette di gestire il funzionamento del dosatore e di impostarne i parametri. È possibile definire più programmi di lavoro in base al tipo di lavorazione da eseguire. Ogni programma di lavoro memorizza la velocità di rotazione delle pompe, alcuni parametri riguardanti i tempi di intervento delle pompe stesse e della pistola pneumatica nonché la durata dell’erogazione, ove prevista. Un pressostato consente, inoltre, di generare un segnale di allarme in caso di sovrapressioni nel circuito idraulico. Il dosatore MINIRIM può essere utilizzato come unità indipendente al servizio di un operatore, oppure può essere abbinato a uno dei vari sistemi robotizzati offerti da ISCRA dielectrics per il dosaggio di prodotti liquidi. L’abbinamento con un robot a tre assi cartesiani permette il deposito accurato e con la massima ripetibilità di varie tipologie di adesivi e resine bicomponenti. L’utilizzo di macchine dosatrici per bicomponenti, oltre a garantire precisione e ripetibilità, consente di lavorare in sicurezza, evitando il contatto dell’operatore con le sostanze impiegate, prevenendo errori e sprechi di materiale.   

SOLUTIONS

Accurate Dosing for Two-component Resins

To protect and insulate an electrical or electronic device, insulating resins - two-component liquid products that have to be mixed in order to obtain a solid final product - are an increasingly widespread solution. Specializing in the supply of resins, sheaths and adhesive tapes,  ISCRA dielectrics offers a cutting-edge solution, consisting of a dispenser that can be used as a standalone unit or, alternatively, in combination with a robotic system.

ISCRA dielectrics, a company based in Conegliano, in the province of Treviso, operates in the insulation industry for the electronics, electrical engineering, electromechanics sectors as a supplier of resins, sheaths, and adhesive tapes. Insulating resins, in particular, have been increasingly used in several fields over the years, as they are often the only viable solution to protect and insulate an electrical or electronic device. Specifically, we are speaking of two-component liquid products that have to be mixed in order to obtain a solid final product, which may have different characteristics depending on the type (epoxy, polyurethane, silicone). These two-component products are also used in areas other than purely electric. Indeed, other formulations may be used as structural adhesives in order to obtain strong and reliable gluing in a short time. This solution is not always practicable with single-component adhesives, which cure at room temperature.

Proportioning, mixing and dosing require the utmost precision
These products require mixing according to a well-defined ratio. Many adhesives, as well as several dielectric encapsulants on the market, are formulated for a mixing ratio of 1: 1. Indeed, they are often packaged in special standard double cartridges for use with special gun dispensers. However, it is not uncommon to have to deal with products having a 2: 1, 4: 1 or even 10: 1 ratio. In several other cases, the mixing ratio of the two components does not allow for the use of standard cartridges, so the bulk product is supplied in cans or containers of various size. In this case, the product may be used in two ways: weighing the two components, mixing them together and dosing the mixture before it starts to become solid or using an automatic dispenser for two-component resins. Furthermore, the product proportioning and mixing steps are the most delicate and errors are possible. Mixing with a incorrect ratio usually causes the product to fail hardening, resulting in the presence of wastes in the manufacturing process. The proportioning, mixing and dosing of a two-component resin are therefore very important operations that should be performed with the highest accuracy. MMD (Meter Mix Dispensing) dispensers are designed for this purpose.

The two categories of dispensers for two-component resins
The ideal system has to be designed according to the used product and the expected processing. In fact, there are no standard dispensers suitable for all needs. Therefore, it is necessary to know the features of the product selected for a specific processing (composition, viscosity, mixing ratio, etc.), as well as to figure out the interval (minimum, maximum) of the product amount to be dosed and then estimate the daily hourly production necessities. Dispensers for two-component resins can be divided mainly into two categories: dispensers with volumetric piston pumps and dispensers with volumetric gear pumps. The first are made of two gravity or pressurized tanks, a volumetric piston proportioner group, which is pneumatically or electrically controlled, and a mixing head with static, static/dynamic or dynamic mixer. The operating principle involves the filling of two separate rooms with the two components and the following emptying by means of two suitably dimensioned pistons, so to deliver the necessary volume to get the right mixing ratio. These systems are characterized by supplies alternating with short pauses, which are necessary for pump recharging. However, solutions with double-acting piston pumps that ensure continuous supply with discrete flow rates are also available. The latter always consist of a gravity or pressurized feeding system, a pair of volumetric gear pumps moved by one or two motors driven by an inverter and a remote mixing head (gun). The operation, in this case, takes advantage from the capacity of the two gear pumps and rotation speed to get the right amount of the two components. This type of solution makes it possible to dose small amounts or perform continuous casting for more substantial fillings.

The dosing system operation in detail
The MINIRIM dispenser offered by ISCRA dielectrics uses the system described above. An electric motor driven by an inverter transmits motion to one of the two gear pumps; the motion is transmitted to the second pump by means of two toothed pulleys and a belt. The mixing ratio is fixed and is determined by the capacity of the two pumps, which can be the same or different, and by the size (number of teeth) of the two pulleys; combining the various solutions it is possible to get a mixing ratio ranging from 1: 1 to 10: 1. This type of mixer is recommended for liquids with low to medium viscosity, which can be quantified in a range of 150 to 2000 mPas. The two pumps can be powered by two drop tanks or by connecting two remote pressurized tanks. Via appropriate pipes, the pumps send the two products to a pneumatic gun provided with static mixer. The latter consists of a tube containing a certain number of spiral elements, which oblige the two fluids to meet and mix, so as to create a homogeneous mixture.

The dispenser can also be combined with a robotic system
A HMI control panel allows you to manage the dispenser operation and set its parameters. It is possible to define multiple work programs according to the type of processing involved. Each working program saves the rotation speed of the pumps, some parameters relating to the lead time of pumps and the pneumatic gun, as well as the supply duration, if provided. A pressure switch also makes it possible to provide an alarm signal in case of overpressure in the hydraulic circuit. The MINIRIM dispenser can be used as an independent unit at the service of an operator, or it can be combined with one of the different robotic systems offered by ISCRA dielectrics for dosing liquid products. The combination with a three-axis Cartesian robot allows accurate deposit and with maximum repeatability of various types of adhesives and two-component resins. The use of dosing machines for two-component resins, in addition to ensuring accuracy and repeatability, allows the operator to work safely, avoiding contact with the substances in use, preventing errors and waste of material.

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