如何选择静态混合管


所有点胶应用的一个重要一步是选用一款合适的静态混合管。下面的文章对静态混合管在双组份粘合剂应用中的应用场景、物理特征、测试和试验等方面进行了探讨,相信可以给你带来不少有用的信息。

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如何为双组份粘合剂的混合选择合适的静态混合管

作者 David W. Kirsch, Sulzer Mixpac


选择一款合适的静态混合管并非仅是阅读一份产品销售画册并从中选择一款产品这么简单。粘合剂制造商和最终用户在为具体应用选用混合管时,应当考虑到许多变量。这篇文章将为您在选用合适的静态混合管时提供指导,以帮助您在混合双组份粘合剂时获得更好的效果。

静态混合管有时候也被称为静止型混合管。这种混合管结构简单,不含任何移动部件,其外形就是一根内装有一系列内部小隔板或螺旋叶片的塑料管。然而,这种看似非常简单的装置却能够为非常复杂的工艺有效地混合双组份可流动液体材料。当胶料被压力挤进并通过混合管时,便会被重复地切分和重组,最终完全被混合均匀。

当用户在使用传统的粘合剂操作系统遇到诸多困难,如在将胶料转移到混合杯子中,手动混合然后再转移到点胶器中这个过程中遇到不便时,他们便会通常使用静态混合管。使用静态混合管提供了很多好处,包括混合均匀并避免在混合过程中有空气进入。后者应当引起高度重视,因为空气会在已固化的胶层中形成小孔,从而影响胶料的粘结性能。总体来说,手动混合很难控制操作精准度,从而影响胶料的粘结性,也会导致浪费、成本增加和安全性等方面的问题。

这篇文章不是在评估或比较静态混合管和手动混合装置的利弊,而重点在于帮助粘合剂制造商或最终用户为双组份材料的混合和点胶应用选用一款合适的静态混合管。


应用场景

有使用静态混合管的应用通常可以分为两类 – 第一类为与卡筒及手持点胶器结合使用,另一类为与计量混合点胶设备(MMD)结合使用。

当选用手持点胶器还是计量混合点胶设备时,流速是一个重要的因素。对于所有双组份粘合剂的操作,在将双组份胶料挤进静态混合管之前,它们一般都是独立保存在塑料卡筒或经加工过的钢筒中,并且它们都是事先分配好比例的。在具体应用中,用户必须计算好压力,确保双组份胶料的速率能够满足具体应用的要求。

举个例子,对于高粘度双组份,可能需要使用较大的力才能够确保胶料以一定流速流动。在理解手持式卡筒点胶系统能够提供的最大流速后,就能为时选择手持式卡筒点胶器还是计量混合点胶设备提供重要的参考依据。

计量混合点胶设备是自动化的,相比手持式卡筒点胶器,能够对更多胶料进行施胶。Don Leone是Ashby Cross Co., Inc.公司的总经理,他注意到:“胶量是很多人换成用计量混合点胶设备的常见原因,尽管这并非是决定性因素。在很多情况下,使用计量混合点胶设备相比使用手持式卡筒点胶系统,相当于是操作的升级,尤其是当要求每点一下,时间都需要一样长的时候。生产线和机器人的操作应用就通常是这种情况,因此这个时候一般都会选择计量混合点胶设备。”

飞机制造商,相反地,使用的是手持式卡筒点胶系统,因为他们的粘接操作遍布于大面积的区域。同时,在一个还未完成制造的飞机机舱里进行粘接操作时,工人需要操作的区域很大, 并且这些区域有很多处狭窄的地方。工厂保养作业通常也会使用手持式点胶器,理由同前面的类似。

复杂的制造或保养作业一般需要使用许多不同种类的粘合剂,以满足不同应用的需求。为MMD设备更换胶料通常是很繁琐的事情,相反地,很多用过手持式点胶器的操作者都认为,手持式点胶器在更换胶料时,就用为VCR换一个磁带一样简单。因此,使用简单是许多工业用户选择使用手持式点胶器的理由之一。即使是对于稍微不那么复杂的操作,比如维修游泳池内的裂缝,用户也会觉得手持式点胶器使用起来更方便,更灵活,因为需要进行维修的区域的大小和构造各不相同。

MMD系统主要用于建筑物和工厂的内部,而手持式点胶器可以用于建筑物和工厂的内部和外部。

手持式卡筒点胶器在生产时,就是按照有限的几对体积比例进行的 – 1:1、3:2、2:1、4:1及10:1,而MMD系统的比例通常可定制,因此能够运用的比例的数量几乎就不受限制了。许多比例(如果不是大多数的话),除结构性应用外,是同卡筒点胶器不能提供的。

比如,如果比例为100:36或100:28,这种情况下就得使用MMD系统了。

通常在综合考虑流速、需点胶的胶量、生产工艺和其他相关要求后,粘合剂生产商和最终用户就能够从手持式卡筒点胶器和MMD系统中选择其一。不过,如果是想模拟或者尝试一项粘合剂点胶应用,手持式卡筒点胶器通常是更好的选择,因为其成本低于MMD系统。粘合剂生产商和最终用户可以先用手持式卡筒点胶器来排查会影响静态混合管性能的变量,比如温度、湿度、静态混合管的长度或者直径以及胶料的固化时间和可操作时间。


稳定性

稳定性对于粘合剂应用操作至关重要,因为每一项操作中都需确保混合均匀。

从使用手动混合系统到使用静态混合管,对于最终用户来说,算是一个跳跃。尽管静态混合管一般都能够保证点胶均匀,但是也存在一些会影响其性能的变量。比如,温度和湿度对化学和物理反应与过程影响很大。因此,应当在不同的温度条件下对静态混合管进行测试。

如要确保混合均匀,则更需要事先对手动和气动点胶器进行测试,这是因为胶枪的类型及其使用方式会影响点胶效果。不同操作员在用手动胶枪时可能手法和力度可能都不一样。

尽管手持式点胶器是用得最多的,但一些特定的应用可能需要使用气动胶枪来与静态混合管配合使用。气动胶枪可持续为卡筒和混合管提供压力,因此能够尽可能减少变形所带来的问题。Rich Willson是ConProTec公司的业务经理,他建议道:“使用墙厚的塑料卡筒可在一定程度上减少变形所带来的影响,因为这种卡筒更坚硬、耐受性更强。因此,这也成为了制造商和最终用户在作出决定的过程中需要考虑的一个因素。”

Willson也表示,“用户可采取一个综合的办法 – 选用专门和所使用的卡筒配套使用的点胶工具和静态混合管,这样就可以避免企业选用了功率过大的点胶器,从而反而会使得点胶器的机械优势被变形和后续的混合问题抵消了。”

在使用手持式塑料卡筒时,重要的一步是先用手动胶枪来测试一下变形所带来的影响以及不同要参与作业的员工各自不同的操作手法和力度。在此方法基础上,再测试不同配置的静态混合管,这样就考虑得比较全面了。


物理特征

静态混合管的主要物理特性包括节数、特殊配件等,应当对这些物理特性进行分析和测试。这些物理特性中的每一项都可能决定粘胶剂应用的成败,因此,粘合剂生产商和最终用户应当对不同的静态混合管进行测试,以此来判断哪些特征对满足具体应用要求和确保混合均匀来说是关键的。

我们以下面的一系列问题作为例子,希望可为您在对测试不同静态混合管的物理特征时提供一个概要的指导:

  • 静态混合管的点胶头的尺寸合适吗?点胶时能够确保点胶量是符合期望的吗?
  • 混合管内部直径和节数应当是多少才能确保达到所期望的流速?混合管的长度合适吗?
  • 难以接触到的地方可以被点胶到吗?可考虑使用胶水将一块金属固件堵住孔口。可能需要确保胶料沉降到孔口的最底部,以此来避免空气截留问题。对于这种情况,一个有效的解决方法是使用带延伸器的定制混合管。
  • 这项应用需要用到特殊配件吗?如卢尔锁适配器、铲形涂胶头,弯曲头和/或定制可弯曲挠性管。
  • “容量”浪费可控制在什么范围内?
  • 在使用MMD的操作中,混合过程中如压力下降,需要使用套筒吗?如使用螺旋叶片强度较高的混合管,比如聚缩醛材质的换成聚丙烯材质的,此时压力够大吗?更换以后,意味着成本也增加吗?如果压力下降幅度过大,静态混合管可能会变形,同时胶料可能未经充分混合便通过混合管的内壁。同样地,如混合管的螺旋叶片损坏,胶料也将在没有经过混合的情况下直接通过破损的塑料元件。
  • 套筒能够帮助设备定位吗?或者能够在需要加热的应用中有所帮助吗?


小结 – 测试和试验

测试或试验应被视为有助于选择正确静态混合器的可靠过程,而不仅仅是一种“试错”的方式。这一决定将决定粘合剂制造商和最终用户应用的成功与否。这一决策过程必须考虑到技术和经费两方面的问题。

ITW Plexus公司的产品经理Ken Lambert强调了下选择适合的静态混合管的重要性:“在我们看来,静态混合管时整合粘胶剂应用过程中的中心部分。选择合适的静态混合管及其配置不应当在事后才意识到。我们的办法是向客户推介根据我们测试和现场经验证明可行的静态混合管配置方案。作为粘胶剂制造商,这是我们可为客户提供的一项很重要的支持。”

粘胶剂制造商所做的测试和试验通常会比最终用户所做的更全面。更严密。粘胶剂制造商可能记录下会对不同产品的工作时间以及凝胶和固化时间等信息,然后将这些数据分享给最终用户,同时添加免责申明内容来说明这些化学的特性和操作极限条件是基于粘胶剂的具体应用和其所处的特定施胶条件的。最终用户然后可以参照这些数据,在不同操作条件下,如温度与湿度变化、与不同长度或特殊配件结合使用等,对不同点胶系统进行自己的测试。

另外一项重要的测试是评估不同静态混合管对粘胶剂的流速的影响。如果点胶过程中出现停顿,则时间一长,混合管内在固化的材料便会改变混合管的有效直径。有效直径的变化会对胶料的化学和物理特性产生不良影响。因此,在试验中,一定要考虑到胶料在混合管内硬化所带来的影响。

如果在某项应用中因胶料在静态混合管内固化而需要频繁更换混合管,最最终用户就需要权衡下选用低成本混合管和选用更昂贵的,但是可避免需要频繁更换的混合管的利弊。在做这种选择时,可能在材料方面需要增加成本,但是最红操作成本确实降低了。

在综合考虑需进行点胶的胶量、静态混合管的成本以及不同的点胶操作要求,我们就可以得出不同的可选方案,在对这些方案进行评估后,我们最后就可以决定到底选哪款静态混合管合适了。

例如,对以下两种情况的成本和效率的对比和考量就涉及到了测试的成本:(a)混合时使用自动排胶功能(b)以一定频率中断点胶过程,然后更换并扔掉混合管。

最后一点,经费问题也可影响最终用户最终决定采取哪种测试方式。一些最终用户表示,在测试的初始阶段选择使用无需定制的静态混合管的方案是最具成本效益的。依赖MMD设备制造商进行各种测试和试验的用户有时会抱怨说外部测试需要收取额外的费用,这会让他们更不愿意委托外部进行测试。我们在这里需要说清楚的是,所有的外部测试都代表着一项额外的费用,但是这其中已经包含了大笔的、只收取一次的费用,比如测试中所有的部件的费用以及当使用定制MMD设备时的各种基本费用。

总之,没有任何方案是放之四海皆准的。例如“所有的环氧材料需要用含有24节的静态混合管”这样的说法是靠不住的。即使所使用的胶料是一样的,但是适合一种应用的混合管配置方案不已经就适合另外一种应用。

在为双组份粘胶剂选用合适的静态混合管时,进行测试和试验是可靠的一步。粘胶剂制造商和最终用户应当一起探讨应当选择何种静态混合管,以确保胶料能够混合均匀,同时在固化后,能够满足剥离强度、剪切强度、拉伸强度和其他要求。静态混合管制造商和MMD设备制造商也扮演了重要的角色:积极协助粘胶剂制造商和最终用户识别需考虑在内和进行测试的变量,并帮助他们最终选择一款适合他们所选用的双组份粘胶剂的静态混合管。