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コーティングプロセスにおけるワイヤーエナメルの粘度の監視と制御

序言

2015の世界的な電気絶縁コーティング市場の規模は2億米ドルで、主に電力セクター(世界の送電および流通市場)の発展により、今後数年間で大幅に成長すると予想されます。 成長を促進する新興市場のトップトレンドは、太陽光発電産業の成長、スマートグリッドネットワークへの投資の増加、エネルギー効率の高いモーターの採用です。 主な応用分野は、電気および電子機器、自動車、医療、航空宇宙です。

不安定な原料コストと製剤の高コストは、市場参加者に大きな課題をもたらすと予想されます。 特に北米とヨーロッパの市場で課されている厳格な政府規制により、コーティング製品のVOC含有量が制限されています。 これにより、コーティングメーカーは環境に配慮し、持続可能性をアジェンダとして採用することを余儀なくされました。また、規制ガイドラインを順守しながら、低コストで提供できる革新的で新しい製品を開発するための研究開発への多額の投資を注ぎ込んでいます。 電気絶縁コーティング市場の主要な業界関係者は、バリューチェーン全体の高度な統合、優れた品質のためのプロセス改善、および製品ポートフォリオを拡大するためのコスト削減に努めています。

コーティングプロセスにおけるワイヤーエナメルの粘度の制御

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トランス、電気モーター、インダクター、発電機、スピーカー、ハードディスクヘッドアクチュエーター、電磁石、およびその他の幅広い用途の製造用の銅線およびアルミニウム線は、浸漬コーティングプロセスによって非常に薄い電気絶縁性エナメルでコーティングされています。 ワイヤーコーティングプロセスは、次の理由から絶対に不可欠です。

  • 水分の吸収から巻線を保護するため
  • 巻線、ワイヤ、および絶縁体全体を機械的に結合して固体の凝集塊にすることにより、衝撃、振動、および機械的ストレスに耐える
  • オイル、酸、その他の化学物質、湿気、熱、カビの成長の破壊的影響から巻線を保護し、トラッキング防止特性を提供する
  • 繊維または他の絶縁体の電気特性を改善するために、一定期間にわたってさまざまな破壊的な影響によって損なわれないようにする必要があります(たとえば、オンとオフの切り替えに起因する通常の熱と冷のサイクル)

最も一般的なワイヤーエナメルは、ポリビニルフォーマル、ポリウレタン(PUR)、ポリエステル、はんだ付け可能ポリエステル(PEI)、ポリエステルイミド、およびポリイミドで、接着性、柔軟性、熱衝撃、はんだ付け性、滑らかさ、速度の点で異なる動作をします。 エナメル線の種類の選択は、特定の用途の要件によって異なります。

被覆線(マグネットワイヤとも呼ばれます)は、銅またはアルミニウム導体のフィラメントにエナメルのコーティングを複数層で塗布することにより製造されます。 導体は、液体エナメル浴または溶剤中のエナメルの溶液を通過し、オーブンで加熱して溶剤を除去し、エナメルを硬化させます。 このプロセスは、アプリケーションに応じて数回繰り返し実行されます。

コーティング溶液の固形分に依存するコーティングの厚さは重要な設計パラメーターであり、所定の範囲内に制御することが非常に重要です。 コーティング溶液に固形分含有率が高い場合、溶剤コストを削減できます。 の コーティング厚 に強く依存しています 液体エナメルまたはエナメル溶液の粘度とエナメル溶液の粘度を慎重に制御して、 均一コーティング 厚さ。 粘度が仕様外に変動すると、エナメル線の被覆が不均一になり、最終的に品質が低下し、しばしば廃棄されます。 粘度は、吸収、色の濃さ、乾燥にいくつかの影響を及ぼします。 粘度の高いコーティング溶液は粘着性をもたらし、基材への転写を困難にしますが、粘度が低いと、より動きやすく、制御が難しくなり、溶剤の使用量も増加します。 粘度は、動作していないときに増加し、一定の力が加えられると減少します。 温度とインクの粘度の強い相関関係は、温度の変動が粘度に最も大きな影響を与え、したがって最も重要なパラメーターであるコーティングの厚さに影響することを示唆しています。

したがって、均一なコーティングを有し、エナメル質を無駄にしないために、エナメル質の粘度を自動的に実質的に一定の値に調整することが非常に望ましい。 コーティングプロセスにおけるリアルタイムのインライン粘度の監視と制御は、ほとんどすべてのワイヤコーティングプロセスのパフォーマンスを向上させ、コストを削減するために不可欠です。 プロセスオペレーターは、粘度と温度を監視する粘度計の必要性を認識しており、一貫性を確保して不良率を減らすために、主要なプロセス変数として温度補正粘度を使用できます。

ワイヤーコーティングプロセスで粘度の監視と制御が重要なのはなぜですか?

ワイヤコーティングプロセスで粘度管理を重要にする広範な重要な要因は次のとおりです。

  1. コーティング品質: マグネットワイヤは完成品の仕様と規制要件に準拠する必要があり、準拠を確保するにはプロセス制御が重要です。 粘度の変動は、印刷適性、退色抵抗性、および乾燥に影響する水性コーティングの特性と同様に、溶媒の著しい変化を引き起こします。
  2. コーティングの均一性: インライン粘度の監視と制御は、必要なコーティング品質を達成し、オレンジピール、ピールオフ、接着不良などのコーティング不良を減らすのに役立ちます。
  3. コーティングエラーを減らす: 粘度制御は、貼り付けとピッキング、双晶化、剥離、分裂、亀裂、粗さ、水ぶくれ、ブリッジング、表面侵食などのミスの頻度を軽減するのに役立ちます。
  4. より良い収量: コーティングプロセス全体で一貫性を確保することで、不良品率を大幅に削減し、コストと時間を節約します。 オフライン測定技術は退屈で信頼性が低く、テストのサンプリングと実行に高い人件費がかかることに加えて、生産プロセスの大幅な遅延を伴います。
  5. 正しいプロパティ: コーティング品質が悪いと、マグネットワイヤの望ましい特性(気密性と焼損性、柔軟性、機械的および化学的特性、着色、市場での受け入れ)に悪影響を与える可能性があります。 これらの特性はすべてコーティングの厚さと均一性に依存するため、粘度を制御することが重要です。
  6. 費用: 粘度が正しくないコーティングは、品質以上のものを害します。 粘度管理が適切でないと、顔料と溶剤の使用量が増加し、利益率に影響します。
  7. 廃棄物: 品質が悪いために拒否された材料は、適切な粘度管理により削減できます。
  8. 効率性: 手動の粘度制御をなくすことで、オペレーターの時間を節約し、他のタスクに集中できるようになります。
  9. 環境に優しい: 顔料と溶剤の使用を減らすことは環境に良いことです。
  10. 企業コンプライアンス: グローバルおよび国内の規制は、ワイヤの全体的な電気的および機械的特性をガイドします。 生産のばらつきによる遵守の失敗は、生産プロセスの欠陥のある仕上がりから生じる責任に加えて、重大な損害と顧客の損失につながる可能性があります。

一貫した高品質で均一なコーティングを確保するため、プロセスストリーム全体の粘度の変化をリアルタイムで監視し、単に絶対値を測定するのではなくベースラインから測定し、溶媒を調整して温度を補正することで粘度を調整します指定された制限内で完全なコーティングプロセスを維持してください。

プロセスの課題

絶縁コーティング市場のオペレーターは、粘度を監視する必要があることを認識していますが、実験室の外でその測定を行うことは、長年にわたってプロセスエンジニアと品質部門に挑戦してきました。 既存の実験室用粘度計は、温度、せん断速度、およびインラインとはオフラインで大きく異なる他の変数によって直接影響を受けるため、プロセス環境ではほとんど価値がありません。 エナメルコーティングの粘度を制御する従来の方法は、エナメル粘度の幅広い変化が許容され、ワイヤコーティングが所定の仕様範囲外に変化することを許容される用途においてさえも不十分であることが証明された。

従来、オペレーターは排出カップを使用して印刷インクの粘度を測定していました。 塗料が溶けた液体は、投薬カップを使用してサンプリングを計ります。ここで、痛みが漏斗(流出カップ)を通過するのにかかる時間が、相対粘度の指標となるようになります。 この手順は、特にインクを最初にフィルタリングする必要がある場合、面倒で時間がかかります。 経験のあるオペレーターであっても、かなり不正確で、一貫性がなく、再現性がありません。 エナメル線の連続生産プロセスにより、間隔サンプリングは過度の遅延を引き起こします。 塗料溶解液の粘度はリアルタイムで調整できません。 その上、薄いペンキのコーティングプロセスのさまざまなシリンダーは開いています; 周囲温度、湿度、および温度、乾燥気候などのその他の要因の変化により、塗料溶剤は揮発性である可能性が高いため、この粘度測定技術はプロセスのニーズに関して無効になります。

一部の企業では、熱管理システムを使用して、アプリケーションのポイントを決定された最適温度に保ち、一定の粘度を実現しています。 しかし、粘度に影響を与える要因は温度だけではありません。 せん断速度、流動条件、圧力、その他の変数も粘度の変化に影響を与える可能性があります。 温度制御システムは、設置時間が長く、設置面積も大きくなります。

レオニクスのソリューション

自動インライン粘度測定と制御は、コーティングの配合と塗布粘度を制御するために重要です。 Rheonicsは、コーティングプロセスのプロセス制御と最適化のために、バランスの取れたねじれ共振器に基づいた以下のソリューションを提供します。

  1. オンライン 測定値: レオニクス ' SRV は、内蔵の流体温度測定機能を備えた広範囲のインライン粘度測定デバイスであり、リアルタイムであらゆるプロセスストリーム内の粘度変化を検出できます。
  2. オンライン 粘度と密度 測定値: レオニクス ' SRD は、内蔵の流体温度測定機能を備えたインラインの同時密度および粘度測定装置です。 密度測定が業務にとって重要な場合、SRDは正確な密度測定とともにSRVと同様の運用機能を備え、ニーズに応える最適なセンサーです。

 

SRVまたはSRDを使用した自動オンライン粘度測定により、従来の方法による粘度測定に使用されるサンプル採取およびラボ技術のばらつきがなくなります。 センサーは、エナメルコーティングバケットまたはコーティングがアプリケーターにポンプで送られるラインのいずれかに設置され、定式化されたシステムの粘度(およびSRDの場合は密度)を連続的に測定します。 コーティングの一貫性は、リアルタイムの粘度と温度の測定に基づいたプロセスコントローラーを介したドージングシステムの自動化によって実現されます。 コーティングプロセスラインでSRVを使用すると、コーティング転写効率が向上し、生産性、利益率、環境/規制目標が向上します。 センサーは、簡単なOEMおよび後付け設置のためのコンパクトなフォームファクターを備えています。 メンテナンスや再構成は必要ありません。 センサーは、特別なチャンバー、ゴム製シール、または機械的保護を必要とせず、取り付け方法や取り付け場所に関係なく、正確で再現可能な結果を​​提供します。 消耗品を使用しないSRVとSRDは、メンテナンスが不要で非常に簡単に操作できます。

レオニクスの利点

コンパクトなフォームファクター、可動部品なし、メンテナンス不要

RheonicsのSRVおよびSRDのフォームファクターは非常に小さく、OEMおよびレトロフィットの簡単なインストールが可能です。 これらにより、あらゆるプロセスストリームに簡単に統合できます。 クリーニングは簡単で、メンテナンスや再構成は不要です。 設置面積が小さいため、インライン設置が簡単になり、コーターの追加スペースやアダプター要件を回避できます。

高い安定性と取り付け条件の影響を受けない:あらゆる構成が可能

Rheonics SRVおよびSRDは、独自の特許取得済みの同軸共振器を使用します。センサーの両端が反対方向にねじれ、取り付け時の反力トルクを相殺するため、取り付け条件とインク流量に完全に影響されません。 これらのセンサーは、定期的な再配置に簡単に対処できます。 センサー要素は、特別なハウジングや保護ケージを必要とせずに、液体の中に直接置かれます。

印刷条件に関する即時の正確な読み出し–完全なシステム概要と予測制御

Rheonicsのソフトウェアは、強力で直感的で使いやすいです。 リアルタイムの粘度はコンピューターで監視できます。 工場のフロア全体に広がる複数のセンサーは、単一のダッシュボードから管理されます。 ポンピングによる圧力脈動がセンサーの動作や測定精度に影響することはありません。 さらに、センサーは外部機械からの振動や電気ノイズの影響を受けません。

簡単なインストールと再構成/再較正は不要

電子部品を交換または再プログラミングせずにセンサーを交換

ファームウェアの更新やキャリブレーション係数の変更なしで、センサーと電子機器の両方をドロップイン交換できます。

取り付けが簡単。 XNUMX/XNUMXインチNPTねじ込みインライン継手またはフランジ接続にねじ込みます。

チャンバー、Oリングシールまたはガスケットなし。

クリーニングや検査のために簡単に取り外せます。

SRVはフランジ、DIN 11851サニタリ、および簡単な取り付けと取り外しのためのトライクランプ接続で利用可能です。

低消費電力

24V未満の0.1V DC電源。通常動作時の消費電流(3W未満)

速い応答時間と温度補償された粘度

超高速で堅牢な電子機器と包括的な計算モデルを組み合わせることで、Rheonicsデバイスは業界で最も高速で正確なデバイスの1つになります。 SRVおよびSRDは、リアルタイムで正確な粘度(およびSRDの密度)を1秒ごとに測定し、流量の変動の影響を受けません!

幅広い運用能力

レオニクスの機器は、最も困難な条件で測定を行うために構築されています。 SRVは、インラインプロセス粘度計の市場で最も広い動作範囲を備えています。

  • 5000 psi以上の圧力範囲
  • -40から300°Cまでの温度範囲
  • 粘度範囲:0.5 cP〜50,000 + cP

SRD:単一の機器、トリプル機能 –粘度、温度、密度

レオニクス ' SRD は、粘度、密度、温度測定用のXNUMXつの異なる機器に代わるユニークな製品です。 XNUMXつの異なる機器を同じ場所に配置することの難しさを排除し、最も過酷な条件で非常に正確で再現性のある測定を実現します。

適切なコート品質を達成し、コストを削減し、生産性を向上させます

SRVまたはSRDをプロセスラインに統合し、コーティングプロセス全体で均一性と一貫性を確保します。 色や厚みのばらつきを気にせず、一定の色と厚みを実現。 SRV(およびSRD)は、粘度(およびSRDの場合は密度)を常に監視および制御し、高価な顔料や溶剤の過剰使用を防ぎます。 信頼性の高い自動インク供給により、印刷機の稼働が速くなり、オペレーターの時間を節約できます。 SRVを使用してコーティングプロセスを最適化し、不合格率、廃棄物、顧客からの苦情、プレスのシャットダウン、材料費の節約を減らします。 そして結局のところ、それはより良い収益とより良い環境に貢献します!

所定の場所に清掃(CIP)

SRV(およびSRD)は、クリーニングフェーズ中に溶媒の粘度(および密度)を監視することにより、インクラインのクリーンアップを監視します。 センサーによって小さな残留物が検出されると、オペレーターはラインが目的のためにいつきれいになるかを決定できます。 または、SRVは自動クリーニングシステムに情報を提供して、実行間で完全かつ繰り返し可能なクリーニングを保証します。

優れたセンサー設計と技術

洗練された特許取得済みの3rd世代の電子機器がこれらのセンサーを駆動し、その応答を評価します。 SRVおよびSRDは、¾” NPTおよび1”トライクランプなどの業界標準プロセス接続で利用できます。オペレーターは、プロセスラインの既存の温度センサーをSRV / SRDに置き換えることができ、正確な測定以外に粘度などの非常に価値のある実用的なプロセス流体情報を提供します内蔵Pt1000を使用した温度の測定(DIN EN 60751クラスAA、A、Bが利用可能)。

環境にやさしいです

プロセスでのVOC(揮発性有機化合物)の使用を削減し、回収に必要なエネルギーまたは廃棄コストを削減します。 コストを節約しながら、スマートに製造し、高品質を確保し、環境を保護します。

ニーズに合わせて構築された電子機器

防爆型トランスミッターハウジングと小型フォームファクターのDINレールマウントの両方で利用可能なセンサー電子機器は、プロセスパイプラインおよび機械の機器キャビネット内に簡単に統合できます。

 

統合が容易

センサーエレクトロニクスに実装された複数のアナログおよびデジタル通信方法により、産業用PLCおよび制御システムへの接続が簡単かつ簡単になります。

 

ATEXおよびIECExコンプライアンス

Rheonicsは、危険な環境での使用向けにATEXおよびIECExによって認定された本質的に安全なセンサーを提供します。 これらのセンサーは、爆発の可能性のある雰囲気での使用を目的とした機器および保護システムの設計と構築に関連する基本的な健康および安全要件に準拠しています。

また、Rheonicsが保有する本質的に安全で防爆の認証により、既存のセンサーをカスタマイズできるため、お客様は代替品の特定とテストに関連する時間とコストを回避できます。 カスタムセンサーは、1ユニットから最大数千ユニットを必要とするアプリケーションに提供できます。 数週間対数週間のリードタイムで。

レオニクス SRV & SRD ATEXとIECExの両方の認定を受けています。

ATEX(2014 / 34 / EU)認定

RheonicsのATEX認定の本質安全防爆センサーはATEX指令2014/34 / EUに準拠しており、Exiaの本質安全防爆の認定を受けています。 ATEX指令は、危険な雰囲気で雇用されている労働者を保護するための健康と安全に関連する最小かつ必須の要件を指定しています。

RheonicsのATEX認定センサーは、ヨーロッパ内および国際的な使用が認められています。 すべてのATEX認定部品には、準拠を示すために「CE」のマークが付いています。

IECEx認定

レオニックスの本質的に安全なセンサーは、爆発性雰囲気で使用する機器に関連する規格の認証について、国際電気標準会議であるIECExによって認証されています。

これは、危険な領域で使用するための安全性コンプライアンスを保証する国際的な認証です。 レオニクスセンサーは、Ex iの本質的な安全性の認定を受けています。

製品の導入

センサーをプロセスストリームに直接インストールして、リアルタイムの粘度と密度の測定を行います。 バイパスラインは不要です。センサーをプロセスフローに直接浸漬できます。 コーティングの流量と機械の振動は、測定の安定性と精度に影響しません。 レオニックスのコーティング制御センサーとソリューションは、毎年繰り返し、連続した、一貫した結果を提供することにより、コーティング性能を最適化するのに役立ちます。

レオニクス機器の選択

レオニクスは、革新的な流体検知および監視システムの設計、製造、販売を行っています。 スイスで製造された精密なレオニックスのインライン粘度計と密度計は、過酷な操作環境で生き残るために必要なアプリケーションと信頼性が要求する感度を備えています。 安定した結果–逆流状態でも。 圧力降下や流量の影響はありません。 ラボでの品質管理測定にも同様に適しています。 全範囲で測定するためにコンポーネントやパラメーターを変更する必要はありません。

アプリケーションの推奨製品

  • 広い粘度範囲–プロセス全体を監視します
  • ニュートン流体と非ニュートン流体、単相および多相流体の繰り返し測定
  • 密閉されたすべてステンレス製の316L接液部
  • 組み込みの流体温度測定
  • 既存のプロセスラインに簡単にインストールできるコンパクトなフォームファクター
  • 清掃が簡単で、メンテナンスや再構成が不要
  • プロセス密度、粘度、温度測定用の単一機器
  • ニュートン流体および非ニュートン流体、単相および多相流体の繰り返し測定
  • すべての金属(316Lステンレス鋼)構造
  • 組み込みの流体温度測定
  • 既存のパイプに簡単に設置できるコンパクトなフォームファクター
  • 清掃が簡単で、メンテナンスや再構成が不要
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