Poznaj różnorodność zastosowań w branży klejów i dowiedz się, jak Rheonics vDo monitorowania płynów w trybie inline stosuje się i instaluje czujniki lepkości i gęstości.
Spis treści
- Czym są kleje i uszczelniacze?
- Rynek klejów
- Rodzaje klejów – produkcja i zastosowania
- Lepkość klejów i uszczelniaczy
- Gęstość klejów i uszczelniaczy
- Monitorowanie i kontrola lepkości i gęstości w procesie produkcji klejów
- Montaż SRV i SRD w procesach klejenia
Czym są kleje i uszczelniacze?
Kleje i uszczelniacze to dwa powiązane ze sobą terminy, jeśli chodzi o klejenie i łączenie dwóch lub więcej części razem. To połączenie zwykle wymaga użycia pasty lub płynu, który został poddany obróbce chemicznej w celu utworzenia mocnego wiązania na powierzchni, na którą jest nakładany.
Prawdziwe pochodzenie klejów i uszczelniaczy pochodzi z samej natury i towarzyszy nam od zarania dziejów. Obecnie kleje i uszczelniacze są potrzebne we wszystkim, co używamy i widzimy dookoła, od domowych warsztatów po produkty high-tech. Niektóre przykłady branż to opakowania, produkcja papieru, produkcja samolotów, lotnictwo, budownictwo, obuwie, motoryzacja, urządzenia elektroniczne, medycyna itp.
W niniejszej notatce aplikacyjnej wyjaśniono, w jaki sposób lepkość i gęstość mają znaczenie w produkcji i stosowaniu klejów oraz w jaki sposób Rheonics Do monitorowania tych zmiennych można stosować czujniki lepkości i gęstości SRV i SRD.
Rynek klejów
Szacuje się, że wartość rynku klejów i uszczelniaczy na rynku światowym w 76.1 r. wyniesie 2024 mld USD, a do 90 r. ma osiągnąć prawie 2029 mld USD [2]. Wzrost rynku można umieścić w kontekście, biorąc pod uwagę, że zamknął on XX wiek z wartością około 20 mld USD [10].
Wiodącymi krajami w branży klejów i uszczelniaczy są Chiny, Japonia, USA, Wielka Brytania i Niemcy. Ten wielomiliardowy przemysł składa się z około 750 firm, z których największe, wymienione poniżej, odpowiadają za prawie 50% światowego rynku klejów i uszczelniaczy.
- uchwyt
- Sika
- 3M
- HB Fuller
- Myśliwy
- Polimer o wysokiej wydajności ITW
- RPM International
- Avery Dennison
- DOW
Obecny wzrost branży klejów i uszczelniaczy opiera się przede wszystkim na zastosowaniach w budownictwie, a także na rosnącym zapotrzebowaniu w obszarach medycznych. Branża jest ściśle regulowana w celu osiągnięcia standardów środowiskowych, co zachęca producentów do znajdowania nowych technologii w celu wydajnego wykorzystania zasobów i zmniejszenia ilości odpadów.
Rodzaje klejów - produkcja i zastosowania
Kleje można ogólnie klasyfikować ze względu na ich pochodzenie, rodzaj zastosowania (metodę utwardzania) lub strukturę chemiczną.
Klej może być wytwarzany ze źródeł naturalnych (zwierzęcych, roślinnych lub mineralnych) lub materiałów syntetycznych (elastomerowych, termoplastycznych lub termoutwardzalnych).
Tabela 1: Typy klejów według pochodzenia [1]
| Główne pochodzenie | Rodzaje klejów | Przykłady |
|---|---|---|
| Naturalny | Zwierzę | Albumina, Klej zwierzęcy, Kazeina, Szelak, Wosk pszczeli |
| Warzywo | Żywice naturalne, Oleje i woski, Skrobia i dekstryna - węglowodany, Białka | |
| Mineralny | Asfalt, bitum, krzemiany, woski mineralne, żywice mineralne | |
| Syntetyczny | elastomer | Silikon, guma, poliuretan, polisulfid, butyl |
| Termoplastyczny | Polimery winylowe, poliestry nasycone, poliwinyl | |
| Termoutwardzalne | Epoksydy, poliestry nienasycone, tworzywa aminowe |
Naturalne kleje
Naturalne kleje są pozyskiwane ze źródeł organicznych, gdzie wiązanie jest osiągane przez naturalne substancje, takie jak białko, skrobia i celuloza. Zaletą naturalnych klejów jest to, że można je uznać za bardziej przyjazne dla środowiska w porównaniu z alternatywami. Niektóre naturalne kleje, takie jak klej żelatynowy, mogą być w 100% biodegradowalne i nadające się do recyklingu, nawet po przetworzeniu.
Najbardziej powszechnymi naturalnymi klejami są kleje skrobiowe i kleje dekstrynowe głównie używane w przemyśle papierniczym i opakowaniowym. Są stosunkowo łatwe w produkcji, więc łatwo je znaleźć na rynku w niskich cenach.
Klej to rodzaj kleju powstającego z wielu substancji naturalnych, w tym białek, takich jak żelatyna, skrobia i celuloza [4].
Kleje skrobiowe są oparte na skrobi, naturalnym węglowodanie lub polimerze, występującym normalnie w roślinach. Najczęstszymi źródłami są kukurydza, pszenica, ziemniak i groch.
Kleje skrobiowe odnotowały szybki wzrost w branży ze względu na możliwość poprawy ich właściwości wiązania i odporności poprzez procesy chemiczne. Na przykład, boraks (dziesięciowodny czteroboran sodu) i metaboran sodu (boraks i wodorotlenek sodu) można dodać w celu zmiany właściwości klejących skrobi, w tym lepkości, przyczepności i spoistości [3].
Kleje syntetyczne
Kleje syntetyczne są oparte na prepolimery or polimeryZastosowane polimery można sklasyfikować jako termoplastyczne i termoutwardzalne.
Postęp w przemyśle tworzyw sztucznych pozwala na masową produkcję tego typu klejów o zmodyfikowanych właściwościach dla każdego zastosowania. Kleje syntetyczne są stosowane w konstrukcji różnych obiektów, od mebli po samoloty.
Głównymi przykładami klejów syntetycznych są: epoksydy, uretany i cyjanoakrylany. Niektóre z tych klejów są kleje dwuskładnikowe, co oznacza, że stosuje się je w postaci dwóch lub więcej składników, które po zmieszaniu reagują chemicznie, tworząc usieciowane połączenie.
Kleje syntetyczne są najpopularniejszym rodzajem kleju używanym na świecie. Mimo to, stoi on również przed wieloma wyzwaniami ze względu na ograniczone surowce (rezerwy ropy) i negatywny wpływ związków syntetycznych na zdrowie człowieka i środowisko.
Poniższa tabela przedstawia listę typów klejów, krótko opisując produkcję – jak są wytwarzane? Zastosowanie – jak lub gdzie są używane? I przypadki użycia.
Tabela 2: Rodzaje klejów, produkcja i zastosowanie
| Rodzaje klejów | Produkcja | Zastosowanie | Przykłady użycia |
|---|---|---|---|
| Klej skrobiowy Dekstryna Kleje roślinne Kleje na bazie dekstryny wodnej | Wyprodukowany ze skrobi, gotowany w temperaturze ok. 90°C (200°F) w wodzie. Następnie roztwór jest modyfikowany pod kątem lepkości i innych właściwości Mają kolor od jasnosłomkowego do bursztynowego lub brązowego | Płyn wrażliwy na ciśnienie Wystarczy nałożyć klej na podłoże, a on stwardnieje dzięki lepkiej powierzchni i lekkiemu naciskowi | Papier i tektura Łączenie papieru Pakowanie Etykietowania Farmaceutyka Żywność i napoje |
| Kleje zwierzęce/białkowe Ciepły klej Klej galaretkowy | Przygotowywany w wodzie przez gotowanie kości zwierzęcych i tkanki łącznej, które zawierają białka Klej otrzymywany z odtłuszczonego mleka nazywany jest klejem kazeinowym Klej pozyskiwany ze skóry rybiej o wysokiej zawartości kolagenu nazywany jest klejem rybim Zwykle w kolorze od bursztynowego do brązowego | Większość jest stosowana w temperaturze ok. 60°C (140°F). Można ją również wcześniej rozpuścić w wodzie Podczas aplikacji klej ma bardzo dużą przyczepność lub lepkość, ale po wyschnięciu tworzy nieklejącą się powłokę Nie stosować w wysokich temperaturach i przy dużej wilgotności Klej kazeinowy stosuje się w temperaturze pokojowej, ale tworzy wiązanie o wysokim stopniu odporności na wilgoć | Introligatorstwo Skrzynki Stolarka Butelki browarniane |
| Klej na bazie octanu poliwinylu (PVA) Klej syntetyczny Cement żywiczny | Pochodzi z monomerów octanu winylu Na bazie wody, kolor biały Czasami miesza się je z klejami dekstrynowymi, aby stworzyć klej hybrydowy | Można go rozpuścić w wodzie Stosowanie w temperaturze pokojowej Szybko się utwardza Dobra odporność na wilgoć Spoiwo jest w pewnym stopniu elastyczne i przejrzyste, a jego wpływ na estetykę podłoża jest minimalny | Obróbka drewna Rzemiosło Pakowanie Drukowanie (oprawianie) Papier i tektura Realizacja budowy |
| Kleje topliwe tj. klej EVA na bazie octanu winylu i etylenu | Istnieją różne kleje topliwe, większość z nich opiera się na mieszance kopolimerów EVA Można dodawać inne polimery, woski, oleje, gumę i żywice Niski poziom lotnych związków organicznych (LZO) | Termoplastyczny, stosowany w określonych temperaturach powyżej temperatury otoczenia Czas wiązania jest różny. Niektóre kleje topliwe wiążą od razu po nałożeniu, podczas gdy inne utrzymują lepkość przez dłuższy czas, aby umożliwić „opóźnione” przywieranie. Na przykład papier rozdzielający pokryty silikonem można odkleić później i umieścić w podłożu | But, skóra Higiena, meble i opakowania Dyrektorem Elektroniczny Motoryzacja |
| Epoksydy | Składa się z dwóch oddzielnych klejów, jeden nazywany jest żywicą bazową i ma zazwyczaj wysoką lepkość, drugi nazywany jest utwardzaczem lub katalizatorem i zazwyczaj ma niższą lepkość | Wymaga wymieszania obu klejów Większość typów będzie przechowywana w temperaturze pokojowej, ale niektóre wymagają ogrzewania w celu osiągnięcia, poprawy lub przyspieszenia reakcji sieciowania Zwykle wymaga czasu utwardzania wynoszącego około 24 godzin | Szklenie Kleje do drewna Dyrektorem Pielęgnacja ciała Pokrycia dachowe i podłogowe Motoryzacja Lotnictwo |
| silikon | Silikon jest oparty na krzemionce (dwutlenku krzemu - SiO2), powszechnym minerale występującym w piasku, glebie, granicie i skałach. Wyekstrahowany piasek jest oczyszczany, podgrzewany i chłodzony, co skutkuje powstaniem proszku krzemowego. Proces jest kontynuowany poprzez dodanie chlorku metylu, polimeryzowanego silikonu i innych | Dostępny jako jednoskładnikowy (RTV - silikon wulkanizujący w temperaturze pokojowej) i dwuskładnikowy klej Silikon RTV utwardza się w trakcie aplikacji poprzez reakcję z wilgocią otoczenia Dwuskładnikowy silikon można stosować do metalu, szkła i ceramiki Kleje i uszczelniacze silikonowe nadają się do stosowania w wysokich temperaturach, do 260°C (500°F) | Uszczelniacze Szklenie Kleje do drewna Materiały uszczelniające Elektronika |
| poliuretan | Zmieszane z materiałem nośnym, np. rozpuszczalnikiem Produkowane w różnych zakresach lepkości i proporcji mieszania Wymaga dobrego wymieszania, aby uzyskać wysoką jakość Niektóre zawierają izocyjaniany lub katalizatory z metali ciężkich, co wymaga zachowania szczególnych środków ostrożności, aby uniknąć ryzyka dla zdrowia operatorów | Dostępny jako klej jedno- i dwuskładnikowy. Elastyczne, ale mocne wiązania Można stosować do gumy, tworzyw sztucznych, metalu, wełny, papieru, ceramiki i tkanin Głównie ograniczone do zastosowań poniżej 120°C (250°F) | Uszczelniacze Tektura falista Wielokrotne laminowanie |
Lepkość klejów i uszczelniaczy
W prostych słowach lepkość można zdefiniować jako opór cieczy na przepływ. Kleje i uszczelniacze w stanie płynnym są klasyfikowane jako ciecze nienewtonowskie, co oznacza, że odczyty ich lepkości zależą od szybkości ścinania, przy której są mierzone.
Lepkość ma ogromne znaczenie podczas produkcji i stosowania kleju, a także może dać wgląd w zmiany gęstości, stabilności, zawartości rozpuszczalnika, szybkości mieszania, masy cząsteczkowej itp. Lepkość jest skutecznym wskaźnikiem konsystencji kleju lub rozkładu wielkości cząstek.
Lepkość klejów może się znacznie różnić w zależności od końcowego zastosowania (np. uszczelnianie, łączenie itp.). Można znaleźć kleje o niskiej, średniej i wysokiej lepkości.
- Kleje o niskiej lepkości: stosowane do zalewania, impregnacji i enkapsulacji.
- Kleje o średniej lepkości: Stosowane głównie do klejenia i uszczelniania.
- Kleje o wysokiej lepkości: Stosowane w przypadku wymagań niekapania lub nieosiadania. Typowe dla niektórych epoksydów.
Tradycyjnie technologie pomiaru lepkości wymagały ręcznego pobierania próbek i odczytów laboratoryjnych. Proces ten wymaga zarówno czasu, jak i godzin pracy i nie nadaje się do kontroli procesu w czasie rzeczywistym. Właściwości odczytane w laboratorium nie są reprezentatywne dla płynu w przewodach, ze względu na upływ czasu, sedymentację lub starzenie się płynu.
Rheonics SRV to wiskozymetr procesowy inline, przeznaczony do odczytów inline lepkości i temperatury. SRV odczytuje iloczyn lepkości i gęstości cieczy i wyprowadza wynik jako lepkość dynamiczną.
Czujnik SRV jest odpowiedni do instalacji w rurociągach o różnych rozmiarach, reaktorach, zbiornikach mieszających i magazynowych, umożliwiając pełną identyfikowalność procesu płynnego kleju. Czujnik SRV umożliwia w pełni zautomatyzowany proces sterowania klejami poprzez przesyłanie odczytów lepkości do sterownika, który zarządza dozowaniem rozpuszczalników lub rozcieńczalników w celu uzyskania pożądanego rezultatu. Odczyty SRV służą również do monitorowania w czasie rzeczywistym proporcji mieszania lub konsystencji kleju w reaktorze, co pozwala na podjęcie niezbędnych działań po osiągnięciu wymaganej proporcji mieszania.
Gęstość klejów i uszczelniaczy
Gęstość cieczy to stosunek jej masy do objętości. Gęstość klejów służy do monitorowania zawartości związków dodawanych w produkcji lub zawartości ciał stałych i wielkości cząstek w cieczy przed i po zmieszaniu. Tak więc gęstość kleju w procesie mieszania może być używana jako wskaźnik prawidłowego składu końcowego.
Rheonics SRD to inline’owy miernik gęstości i lepkości, odpowiedni do inline’owych odczytów gęstości, lepkości i temperatury. SRD może również generować lepkość kinematyczną, procenty stężeń itp. Rheonics oferuje SRD w różnych wariantach i rozmiarach, aby spełnić wymagania instalacyjne.
Monitorowanie i kontrola lepkości i gęstości w procesie produkcji klejów
Produkcja kleju zwykle opiera się na mieszaniu lub dyspersji różnych materiałów w celu uzyskania pożądanej odporności chemicznej, właściwości termicznych, odporności na wstrząsy, skurczu, elastyczności, użyteczności i wytrzymałości produktu końcowego.
Rheonics Wiskozymetr liniowy SRV oraz miernik gęstości i lepkości SRD nadają się do montażu w różnych punktach procesów produkcji klejów, klejów lub skrobi. Czujniki typu SR umożliwiają monitorowanie lepkości, gęstości i temperatury w trybie inline, a także parametrów pochodnych, takich jak stężenie i stosunek mieszania. Montaż może odbywać się bezpośrednio w zbiorniku mieszającym, aby monitorować zmiany lepkości i określić moment osiągnięcia wymaganego stopnia wymieszania; w zbiornikach magazynowych, aby sprawdzić, czy właściwości cieczy są zachowane; lub w rurociągach, podczas przepływu cieczy między urządzeniami.
Montaż SRV i SRD w procesach klejenia
W czołgach
Pomiary lepkości wewnątrz zbiornika mieszającego płyn klejący umożliwiają szybkie działanie w zakresie kontroli konsystencji płynu. Efektem jest większa produkcja i mniejsze marnotrawstwo zasobów.
Lepkościomierz SRV można zainstalować w zbiorniku mieszającym od górnej pokrywy, ściany lub od dołu. Jeśli jest instalowany od góry, zaleca się sondę o długości -X5. Dowiedz się więcej na SRV-X5 oraz SRD-X5. Długość wsuwania (A) powinna być wystarczająco długa, aby element czujnikowy mógł stykać się z płynem. Montaż na ścianie i dnie zbiornika może wykorzystywać krótką wersję sondy, taką jak SRV-X1 or SRV-X3. Jeśli w zbiorniku są dostępne istniejące porty, klient może rozważyć ich ponowne wykorzystanie do instalacji SRV.
Miernik gęstości i lepkości SRD nie jest zalecany do procesów mieszania, ponieważ działanie mieszające może dodać zbyt dużo szumu do odczytów. Jeśli zbiornik mieszający ma linię pompy recyrkulacyjnej, SRD można łatwo zainstalować w tym miejscu, jak wyjaśniono w następnej sekcji.
Skontaktować się z Rheonics Zespół wsparcia w w celu uzyskania rekomendacji dotyczących instalacji. Klient powinien udostępnić rysunki lub zdjęcia zbiornika, określając wszelkie dostępne porty i warunki pracy (temperaturę, ciśnienie, oczekiwaną lepkość itp.).
W rurociągach
Najlepszą możliwą lokalizacją SRV i SRD w rurociągach płynów klejących jest instalacja kolankowa. Jest to instalacja osiowa z elementem pomiarowym sondy skierowanym do przepływu płynu. To rozwiązanie zwykle wymaga długiego czujnika X5. Dowiedz się więcej na SRV-X5 oraz SRD-X5.
Użycie sondy z długim włożeniem -X5 pozwala klientowi na uzyskanie niestandardowej długości włożenia (A) i połączenia procesowego, w zależności od wymagań instalacyjnych, takich jak rozmiar przewodu. Długość włożenia A powinna być wystarczająca, aby element pomiarowy sondy (w niebieskiej strefie na następnym rysunku) miał kontakt z płynącą cieczą, unikając martwych stref lub stref zastoju w pobliżu portu instalacyjnego. Umieszczenie elementu pomiarowego w prostym odcinku rury ma dodatkową zaletę utrzymywania elementu pomiarowego w czystości, gdy ciecz przepływa przez opływową konstrukcję sondy.
Jeżeli linia jest mała (mniej niż 1.5”), klient może rozważyć użycie Rheonics komórki przepływowe lub warianty sondy Slimline -X6 o mniejszej średnicy. Dowiedz się więcej:
Należy wziąć pod uwagę, że kleje o wysokiej lepkości mogą łatwo tworzyć osady na powierzchniach sondy i rury. W tym przypadku unikanie martwych stref wokół elementu pomiarowego jest kluczowe dla wiarygodnych odczytów. Jeśli sonda wymaga ręcznego czyszczenia, zapoznaj się z artykułem: Jak czyścić sondy typu SR?
Referencje
[1]: Podręcznik klejów i uszczelniaczy
[3]: „Nudny” bor i kleje | 2014-09-02 | Branża klejów i uszczelniaczy (adhesivesmag.com)
[4]: Kleje naturalne do zastosowań przemysłowych (lddavis.com)
