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Surveillance et contrôle de la viscosité de l'émail métallique dans le processus de revêtement

Introduction

La taille du marché mondial des revêtements isolants électriques dans 2015 était de USD 2 milliards et devrait connaître une croissance importante dans les années à venir, principalement en raison de l'évolution du secteur de l'énergie (marché mondial du transport et de la distribution). Les principales tendances des marchés émergents qui facilitent la croissance sont la croissance du secteur de l’énergie solaire, l’investissement croissant dans le réseau de réseau intelligent et l’adoption de moteurs économes en énergie. Les principaux domaines d'application sont l'électrique et l'électronique, l'automobile, le médical et l'aérospatiale.

Le coût instable des matières premières et les coûts élevés des formulations devraient constituer un défi majeur pour les acteurs du marché. Les réglementations gouvernementales strictes imposées sur le marché, en particulier en Amérique du Nord et en Europe, limitent la quantité de COV contenu dans les produits de revêtement. Cela a obligé les fabricants de revêtements à passer au vert et à adopter le développement durable comme leur programme. Ils investissent également beaucoup dans la recherche et le développement afin de développer des produits innovants et nouveaux pouvant être proposés à faible coût, tout en respectant les directives réglementaires. Les principaux acteurs de l'industrie sur le marché des revêtements isolants électriques continuent de rechercher une intégration poussée tout au long de la chaîne de valeur, des améliorations de processus pour une qualité supérieure et une réduction des coûts afin d'élargir leur portefeuille de produits.

contrôle de la viscosité de l'émail métallique dans le processus de revêtement

Application

Les fils de cuivre et d'aluminium destinés à la fabrication de transformateurs, de moteurs électriques, d'inducteurs, de générateurs, de haut-parleurs, d'actionneurs de têtes de disque dur, d'électroaimants et d'une large gamme d'autres applications sont recouverts d'un émail très fin isolant électriquement par trempage. Le procédé de revêtement de fil est absolument essentiel pour les raisons suivantes:

  • Protéger le bobinage contre l'absorption d'humidité
  • Résister aux chocs, aux vibrations et aux contraintes mécaniques en liant mécaniquement l'ensemble du bobinage, des fils et de l'isolant à une masse cohésive solide
  • Protéger le bobinage contre les effets destructeurs de l'huile, de l'acide et d'autres produits chimiques, de l'humidité, de la chaleur et de la moisissure et fournir des propriétés anti-traces
  • Améliorer les propriétés électriques des isolants fibreux ou autres, qui ne devraient subir aucune influence destructrice pendant une période donnée (par exemple, les cycles normaux de chaleur et de froid résultant de leur activation et de leur extinction)

Les émaux métalliques les plus courants sont le polyvinyl formel, le polyuréthane (PUR), le polyester, le polyester soudable (PEI), le polyesterimide et le polyimide, qui se comportent différemment en termes d'adhérence, de flexibilité, de choc thermique, de soudabilité, de souplesse et de rapidité. Le choix du type de fil émaillé dépend des exigences de l'application spécifique.

Les fils revêtus (également appelés fils magnétiques) sont fabriqués en appliquant un revêtement d'émail sur un filament de conducteur en cuivre ou en aluminium à couches multiples. Le conducteur est passé dans un bain d'émail liquide ou une solution d'émail dans un solvant, puis chauffé dans un four pour chasser le solvant et durcir l'émail; Ce processus est répété plusieurs fois, en fonction de l'application.

L'épaisseur du revêtement, qui dépend du pourcentage de solides dans la solution de revêtement, est un paramètre de conception important et il est très important de la contrôler dans une plage prédéterminée. Si la solution de revêtement contient un pourcentage élevé en solides, les coûts en solvants peuvent être réduits. le épaisseur de revêtement dépend fortement de viscosité de l'émail liquide ou de la solution d'émail et la viscosité de la solution d'émail doivent être soigneusement contrôlés afin de revêtement uniforme épaisseur. Lorsque la viscosité fluctue en dehors des spécifications, la couche de fil émaillé sera inégale, ce qui conduira éventuellement à une qualité médiocre et sera souvent mise au rebut. La viscosité peut avoir plusieurs effets sur l'absorption, la force de la couleur et le séchage. Les solutions de revêtement hautement visqueuses entraînent une adhérence et rendent difficile le transfert sur le substrat, tandis qu'une faible viscosité le rend plus mobile et plus difficile à contrôler et entraîne également une utilisation accrue du solvant. La viscosité augmente lorsqu'elle n'est pas travaillée et diminue lorsqu'il y a une force appliquée constante. La forte corrélation entre la température et la viscosité de l’encre suggère que les fluctuations de température peuvent avoir un impact considérable sur la viscosité et donc sur l’épaisseur du revêtement, qui est le paramètre le plus crucial.

Afin d'avoir un revêtement uniforme et de ne pas gaspiller l'émail, il est donc hautement souhaitable que la viscosité de l'émail soit régulée automatiquement à une valeur sensiblement constante. Un contrôle en ligne et en temps réel de la viscosité dans le processus de revêtement est essentiel pour améliorer les performances et réduire les coûts dans presque tous les processus de revêtement par fil. Les opérateurs de processus réalisent le besoin d'un viscosimètre qui surveille la viscosité et la température et pourrait utiliser la viscosité compensée en fonction de la température comme variable clé du processus pour assurer la cohérence et réduire les taux de rejet.

Pourquoi la surveillance et le contrôle de la viscosité sont-ils essentiels dans le processus de revêtement de fil?

Les facteurs généraux et importants qui rendent la gestion de la viscosité critique dans le processus de revêtement de fil sont les suivants:

  1. Qualité du revêtement: Les fils magnétiques doivent être conformes aux spécifications du produit fini et aux exigences réglementaires, et le contrôle des processus est essentiel pour assurer la conformité. La variation de la viscosité entraîne une modification importante du solvant ainsi que des propriétés de revêtement à base d’eau affectant l’imprimabilité, la résistance à la décoloration et le séchage.
  2. Uniformité du revêtement: La surveillance et le contrôle en ligne de la viscosité peuvent aider à obtenir la qualité de revêtement requise et à réduire les défauts de revêtement tels que la peau d'orange, le décollement et les défauts d'adhésion.
  3. Réduire les erreurs de revêtement: Le contrôle de la viscosité peut aider à réduire la fréquence des erreurs - collage, cueillette, jumelage, desquamation, fendillement, fissuration, rugosité, formation de cloques, formation de ponts et érosion de surface.
  4. Meilleur rendement: Garantir la cohérence tout au long du processus de revêtement réduit considérablement les taux de rejet tout en réduisant les coûts et le temps. Les techniques de mesure hors ligne sont fastidieuses, peu fiables et impliquent d’énormes retards dans le processus de production, en plus d’engendrer des coûts de personnel élevés pour l’échantillonnage et la réalisation des tests.
  5. Propriétés correctes: Une mauvaise qualité de revêtement peut affecter négativement les propriétés souhaitables des fils magnétiques - résistance hermétique et anti-brûlure, flexibilité, propriétés mécaniques et chimiques, coloration et acceptation du marché. Toutes ces propriétés dépendent de l'épaisseur et de l'uniformité du revêtement, il est donc essentiel de contrôler la viscosité.
  6. Prix : Un revêtement à viscosité incorrecte ne nuit pas à la qualité. Une mauvaise gestion de la viscosité augmente l'utilisation de pigments et de solvants, ce qui affecte les marges bénéficiaires.
  7. Déchets: Les matériaux rejetés en raison de leur mauvaise qualité peuvent être réduits grâce à une gestion appropriée de la viscosité.
  8. L’efficacité : L'élimination du contrôle manuel de la viscosité libère du temps des opérateurs et leur permet de se concentrer sur d'autres tâches.
  9. Écologique: Réduire l'utilisation de pigment et de solvant est bon pour l'environnement.
  10. Conformité réglementaire: Les réglementations globales et nationales guident les propriétés électriques et mécaniques globales des fils. En cas de non-respect dû à la variabilité de la production, des dommages importants et des pertes de clients pourraient être occasionnés, ainsi que des responsabilités résultant d'un défaut de fabrication ou de fabrication.

Pour garantir un revêtement uniforme de haute qualité et uniforme, le changement de viscosité dans le flux de processus est surveillé en temps réel, en effectuant des mesures à partir d'une ligne de base plutôt qu'en mesurant simplement des valeurs absolues, et en ajustant la viscosité en ajustant les solvants et en compensant la température. garder le processus de revêtement complet dans les limites spécifiées.

Problèmes de processus

Les opérateurs du marché des revêtements isolants reconnaissent la nécessité de surveiller la viscosité, mais le fait de faire cette mesure en dehors du laboratoire a posé des défis aux ingénieurs en processus et aux services qualité au fil des ans. Les viscosimètres de laboratoire existants ont peu d’intérêt dans les environnements de traitement car la viscosité est directement affectée par la température, le taux de cisaillement et d’autres variables très différentes hors ligne de ce qu’elles sont en ligne. Les méthodes classiques de contrôle de la viscosité du revêtement d'émail se sont révélées inadéquates même dans les applications où la variation importante de la viscosité de l'émail est autorisée et où les revêtements de fils peuvent varier en dehors de la plage de spécifications prédéterminée.

Traditionnellement, les opérateurs mesuraient la viscosité de l'encre d'impression à l'aide du gobelet à efflux. Le liquide dissous dans la peinture est un échantillonnage chronométré à l’aide de la coupelle de dosage, le temps pris par la douleur traversant l’entonnoir (coupelle d’efflux) étant considéré comme un indicateur de la viscosité relative. La procédure est fastidieuse et prend beaucoup de temps, en particulier si l’encre doit être filtrée au préalable. C'est assez imprécis, incohérent et non répétable même avec un opérateur expérimenté. En raison du processus de production continu du fil émaillé, l'échantillonnage par intervalles provoque des retards excessifs. La viscosité du liquide dissous dans la peinture ne peut pas être ajustée en temps réel. En outre, les différents cylindres du processus de revêtement de peinture mince sont ouverts; En raison de variations de la température ambiante, de l'humidité et d'autres facteurs, tels que la température, le climat sec, les solvants de peinture sont susceptibles d'être volatils, cette technique de mesure de la viscosité devient inefficace compte tenu des besoins du processus.

Certaines entreprises utilisent des systèmes de gestion thermique pour maintenir le point d'application à une température optimale déterminée afin d'obtenir une viscosité constante. Mais la température n'est pas le seul facteur affectant la viscosité. Le taux de cisaillement, les conditions d'écoulement, la pression et d'autres variables peuvent également affecter les variations de viscosité. Les systèmes à température contrôlée ont également de longues durées d'installation et un encombrement important.

Solutions Rheonics

La mesure et le contrôle de la viscosité en ligne automatisés sont essentiels pour contrôler la formulation du revêtement et la viscosité de l'application. Rheonics propose les solutions suivantes, basées sur un résonateur à torsion équilibré, pour le contrôle et l'optimisation de processus dans le processus de revêtement:

  1. Cours de Viscosité des mesures: Rhéonique SRV est un dispositif de mesure de viscosité en ligne à large plage avec une mesure de température de fluide intégrée et est capable de détecter les changements de viscosité dans n'importe quel flux de processus en temps réel.
  2. Cours de Viscosité et densité des mesures: Rhéonique SRD est un instrument de mesure simultané en ligne de la densité et de la viscosité avec une mesure de la température du fluide intégrée. Si la mesure de la densité est importante pour vos opérations, SRD est le meilleur capteur pour répondre à vos besoins, avec des capacités opérationnelles similaires à celles du SRV ainsi que des mesures de densité précises.

 

La mesure en ligne automatisée de la viscosité via SRV ou un SRD élimine les variations dans les techniques de prélèvement d'échantillons et de laboratoire utilisées pour la mesure de la viscosité par des méthodes traditionnelles. Le capteur est installé soit dans le seau de revêtement en émail, soit dans la conduite par laquelle le revêtement est pompé vers l’applicateur, en mesurant en continu la viscosité du système formulé (et la densité dans le cas d’un SRD). La cohérence du revêtement est obtenue grâce à l'automatisation du système de dosage via un contrôleur de processus basé sur des mesures de viscosité et de température en temps réel. En utilisant une VRS dans une chaîne de traitement de revêtement, l'efficacité du transfert de couche est améliorée, ce qui améliore la productivité, les marges bénéficiaires et les objectifs environnementaux / réglementaires. Les capteurs ont un facteur de forme compact pour une installation OEM simple et ultérieure. Ils ne nécessitent aucune maintenance ou reconfiguration. Les capteurs offrent des résultats précis et reproductibles, quel que soit le lieu ou le lieu de montage, sans avoir besoin de chambres spéciales, de joints en caoutchouc ou de protections mécaniques. N'utilisant aucun consommable, SRV et SRD sont extrêmement faciles à utiliser sans maintenance.

L'avantage de Rheonics

Facteur de forme compact, pas de pièces mobiles et aucun entretien

Les SRV et SRD de Rheonics ont un facteur de forme très réduit pour une installation OEM simple et ultérieure. Ils permettent une intégration facile dans tout flux de processus. Ils sont faciles à nettoyer et ne nécessitent aucun entretien ni reconfiguration. Leur faible encombrement permet une installation simple en ligne, évitant ainsi tout espace supplémentaire ou adaptateur requis sur la coucheuse.

Haute stabilité et insensible aux conditions de montage: toute configuration possible

Les SRV et SRD de Rheonics utilisent un résonateur coaxial breveté unique, dans lequel deux extrémités des capteurs se tordent dans des directions opposées, annulant ainsi les couples de réaction sur leur montage et les rendant ainsi totalement insensibles aux conditions de montage et aux débits d'encre. Ces capteurs peuvent facilement faire face à une relocalisation régulière. L'élément capteur se trouve directement dans le fluide, sans boîtier spécial ni cage de protection requise.

Relevés instantanés précis des conditions d'impression - Vue d'ensemble complète du système et contrôle prédictif

Le logiciel de Rheonics est puissant, intuitif et facile à utiliser. La viscosité en temps réel peut être surveillée sur un ordinateur. Plusieurs capteurs répartis dans l’usine sont gérés à partir d’un seul tableau de bord. Les pulsations de pression dues au pompage n'ont aucun effet sur le fonctionnement du capteur ou la précision des mesures. De plus, le capteur est insensible aux vibrations et au bruit électrique provenant de machines externes.

Installation facile et aucune reconfiguration / recalibration nécessaire

Remplacer les capteurs sans remplacer ou reprogrammer l'électronique

Remplacement instantané du capteur et de l'électronique sans mise à jour du micrologiciel ni modification du coefficient d'étalonnage.

Montage facile. Se visse dans des raccords filetés en ligne ¾ ”NPT ou des raccords à brides.

Aucune chambre, joint torique ou joint d'étanchéité.

Facilement enlevé pour le nettoyage ou l'inspection.

SRV disponible avec bride, raccordement hygiénique DIN 11851 et tri-clamp pour un montage et un démontage faciles.

Basse consommation énergétique

Alimentation 24V DC avec une consommation de courant inférieure à 0.1 A en fonctionnement normal (inférieure à 3W)

Temps de réponse rapide et viscosité compensée en température

L'électronique ultra-rapide et robuste, associée à des modèles informatiques complets, fait des dispositifs Rheonics l'un des plus rapides et des plus précis du secteur. SRV et SRD fournissent des mesures de viscosité (et de densité pour SRD) en temps réel et précises toutes les secondes et ne sont pas affectées par les variations de débit!

Large capacité opérationnelle

Les instruments Rheonics sont conçus pour effectuer des mesures dans les conditions les plus difficiles. SRV dispose de la plage opérationnelle la plus large du marché des viscosimètres à process en ligne:

  • Plage de pression jusqu'à 5000 psi et plus
  • Plage de température de -40 à 300 ° C
  • Plage de viscosité: 0.5 cP à 50,000 + cP

SRD: Instrument unique, triple fonction - viscosité, température et densité

Rhéonique SRD est un produit unique qui remplace trois instruments différents pour les mesures de viscosité, de densité et de température. Il élimine la difficulté de co-localiser trois instruments différents et fournit des mesures extrêmement précises et reproductibles dans les conditions les plus difficiles.

Obtenir la bonne qualité de couche, réduire les coûts et améliorer la productivité

Intégrez un SRV ou SRD dans la ligne de processus et assurez l'uniformité et la cohérence tout au long du processus de revêtement. Obtenez des couleurs et une épaisseur constantes sans vous soucier des variations de couleur ou d'épaisseur. SRV (et SRD) surveille et contrôle en permanence la viscosité (et la densité en cas de SRD) et empêche la surutilisation de pigments et de solvants coûteux. Un approvisionnement en encre fiable et automatique garantit un fonctionnement plus rapide des presses et fait gagner du temps aux opérateurs. Optimisez le processus de revêtement avec un SRV et bénéficiez de taux de rejet moindres, moins de déchets, moins de plaintes des clients, moins d'arrêts de presse et des économies de coûts de matériaux. Et à la fin de tout cela, cela contribue à un meilleur résultat net et à un meilleur environnement!

Nettoyer en place (CIP)

SRV (et SRD) surveillent le nettoyage des lignes d'encre en contrôlant la viscosité (et la densité) du solvant pendant la phase de nettoyage. Le capteur détecte les éventuels résidus, ce qui permet à l'opérateur de décider quand la ligne sera propre. SRV fournit également des informations au système de nettoyage automatisé pour assurer un nettoyage complet et reproductible entre les analyses.

Conception et technologie de capteur supérieures

Des composants électroniques sophistiqués et brevetés de la génération 3rd pilotent ces capteurs et évaluent leur réponse. SRV et SRD sont disponibles avec des raccords de process standard tels que like ”NPT et 1” permettant aux opérateurs de remplacer un capteur de température existant dans leur chaîne de traitement par SRV / SRD, fournissant ainsi des informations précieuses et exploitables sur les fluides de process, telles que la viscosité, en plus d'une mesure précise. de température en utilisant un Pt1000 intégré (DIN EN 60751 classe AA, A, B disponible).

Écologique

Réduisez l'utilisation de COV (composés organiques volatils) dans votre processus en réduisant l'énergie nécessaire à sa récupération ou aux coûts de son élimination. Fabriquer intelligemment tout en réduisant les coûts, en garantissant une qualité élevée et en protégeant l'environnement.

Électronique construite pour répondre à vos besoins

Disponible à la fois dans un boîtier de transmetteur antidéflagrant et dans un montage sur rail DIN compact, le système électronique du capteur permet une intégration aisée dans les canalisations de processus et dans les armoires d'équipement des machines.

 

Facile à intégrer

Les multiples méthodes de communication analogiques et numériques implémentées dans l'électronique du capteur permettent une connexion simple et directe à des automates industriels et à des systèmes de contrôle.

 

Conformité ATEX et IECEx

Rheonics propose des capteurs de sécurité intrinsèque certifiés ATEX et IECEx pour une utilisation dans des environnements dangereux. Ces capteurs sont conformes aux exigences essentielles de sécurité et de santé relatives à la conception et à la construction des équipements et des systèmes de protection destinés à être utilisés dans des atmosphères potentiellement explosives.

Les certifications intrinsèquement sûres et antidéflagrantes détenues par Rheonics permettent également de personnaliser un capteur existant, ce qui permet à nos clients d’éviter le temps et les coûts associés à l’identification et au test d’une solution de remplacement. Des capteurs personnalisés peuvent être fournis pour les applications nécessitant une unité allant jusqu'à plusieurs milliers d'unités. avec des délais de plusieurs semaines.

Rhéonique SRV & SRD sont tous deux certifiés ATEX et IECEx.

Certifié ATEX (2014 / 34 / EU)

Les capteurs à sécurité intrinsèque certifiés ATEX de Rheonics sont conformes à la directive ATEX 2014/34 / UE et sont certifiés pour la sécurité intrinsèque à Ex ia. La directive ATEX spécifie les exigences minimales et essentielles liées à la santé et à la sécurité pour protéger les travailleurs employés dans des atmosphères dangereuses.

Les capteurs certifiés ATEX de Rheonics sont reconnus pour une utilisation en Europe et dans le monde. Toutes les pièces certifiées ATEX sont marquées «CE» pour indiquer la conformité.

Certifié IECEx

Les capteurs à sécurité intrinsèque de Rheonics sont certifiés par IECEx, la Commission électrotechnique internationale, pour la certification aux normes relatives aux équipements destinés à être utilisés dans des atmosphères explosives.

Il s’agit d’une certification internationale qui garantit la conformité en matière de sécurité pour une utilisation dans des zones dangereuses. Les capteurs Rheonics sont certifiés pour la sécurité intrinsèque à Ex i.

Implémentation

Installez directement le capteur dans votre flux de processus pour effectuer des mesures de viscosité et de densité en temps réel. Aucune ligne de dérivation n'est requise: le capteur peut être immergé directement dans le flux de processus. Le débit de revêtement et les vibrations de la machine n'affectent ni la stabilité ni la précision de la mesure. Les capteurs et solutions de contrôle de revêtement Rheonics vous aident à optimiser les performances de votre revêtement en fournissant des résultats répétés, consécutifs et cohérents, année après année.

Sélection d'instruments rhéoniques

Rheonics conçoit, fabrique et commercialise des systèmes innovants de détection et de surveillance de fluides. Construits en Suisse, les viscosimètres et densimètres en ligne de Rheonics présentent la sensibilité requise par l'application et la fiabilité nécessaire pour survivre dans un environnement d'exploitation difficile. Résultats stables - même dans des conditions de flux défavorables. Aucun effet de perte de charge ou de débit. Il convient également aux mesures de contrôle de la qualité en laboratoire. Pas besoin de changer un composant ou un paramètre pour mesurer sur toute la plage.

Produit (s) suggéré (s) pour l'application

  • Large plage de viscosité - surveillez le processus complet
  • Mesures répétables dans les fluides newtoniens et non newtoniens, fluides monophasés et multiphasés
  • Pièces mouillées 316L entièrement en acier inoxydable hermétiquement scellées
  • Mesure de la température du fluide intégrée
  • Facteur de forme compact pour une installation simple dans des lignes de processus existantes
  • Facile à nettoyer, aucun entretien ni reconfiguration nécessaire
  • Instrument unique pour la mesure de la densité de process, de la viscosité et de la température
  • Mesures répétables dans les fluides newtoniens et non newtoniens, les fluides monophasés et multiphasés
  • Construction entièrement en métal (acier inoxydable 316L)
  • Mesure de la température du fluide intégrée
  • Facteur de forme compact pour une installation simple dans des tuyaux existants
  • Facile à nettoyer, aucun entretien ni reconfiguration nécessaire
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