Perchè utilizzare un reometro per vernici in linea?
- Si ottiene subito il valore di viscosità corretto, nessuna correzione manuale;
- Migliora l'efficienza generale dell'impianto;
- Consegna puntuale – semplifica la supply chain
- Elimina gli errori umani
- Riduce le risorse per l'analisi off-line
- Offre una qualità ancora più costante ed elimina gli sprechi
- Si ottengo dati per l'Industria 4.0 / nuovi approfondimenti
Industria delle vernici
Una vernice o un rivestimento è un sistema colloidale complesso che viene applicato come uno strato continuo su una superficie.
Lo scopo può essere principalmente decorativo (ottenere il giusto colore su una parete e il giusto aspetto perlaceo di un'auto),
ma soprattutto il rivestimento fornisce anche un'importante protezione (contro gli agenti atmosferici, l'usura, la corrosione, ecc.)
e la funzione (ad esempio un rivestimento liscio superficie lavabile o bassa resistenza su una nave).
Le vernici sono tipicamente costituite da leganti, pigmenti, solventi e additivi. I pigmenti conferiscono alla pittura colore e opacità; i solventi facilitano l'applicazione e il flusso; i leganti lo aiutano ad aderire e formare una pellicola sottile. Gli additivi possono avere molte funzioni, ma ci saranno sempre additivi per modificare la reologia, inclusa la viscosità.
Produzione della vernice
La vernice viene prodotta in un processo batch, con due principali fasi di produzione (miscelazione):
- Premiscela e dispersione
- Finitura (e colorazione)
Questi passaggi possono essere eseguiti tutti in sequenza in un serbatoio o possono essere suddivisi in due serbatoi consecutivi: un dispersore/miscelatore e un serbatoio di scarico.
Nella fase di finitura vengono aggiunti gli additivi reologici e il volume viene portato al volume finale mediante aggiunta di solvente (solvente organico o acqua). Questo passaggio determina la reologia della vernice.
La viscosità gioca un ruolo fondamentale nelle prestazioni per l'uso finale. Alcune vernici dovrebbero formare uno spesso strato protettivo, altre una fine superficie lucida. Alcune vernici sono realizzate per la spazzolatura o la laminazione, altre per la spruzzatura o addirittura per il rivestimento a immersione. La viscosità determina il modo in cui la vernice deve lavorare e influenza parametri come la struttura del film, la corrispondenza del colore, i vuoti e la resistenza chimica. E anche prima che la vernice arrivi all'utente finale, la viscosità e lo stress di snervamento determinano se la vernice è stabile durante lo stoccaggio.
La corretta viscosità della vernice è, quindi, la chiave per una buona qualità della vernice. Non c'è modo di aggirarlo: la viscosità deve essere attentamente controllata.
Profilo della viscosità nelle vernici
In effetti, tutti questi requisiti sono contraddittori: fortunatamente, con un'attenta formulazione è possibile realizzare vernici che sono spesse nel barattolo, ma sottili quando vengono pennellate su un muro. Questa proprietà è chiamata assottigliamento di taglio.
La viscosità di una vernice cambia in condizioni diverse. Durante la lavorazione e l'applicazione, le vernici sono sottoposte a vari regimi di taglio [Leggi le velocità di taglio]. Ad esempio, nel processo di produzione, la vernice viene pompata intorno all'impianto, sottoponendola a forze di taglio da moderate a elevate, mentre lo stoccaggio e il trasporto sono processi a bassa forza di taglio. Un'applicazione può variare da taglio moderato (immersione) a taglio elevato (rivestimento a rullo, spruzzatura) – vedere l'illustrazione a destra.
Reometro da laboratorio vs Reometro in linea
Reometro da laboratorio: il modo tradizionale di misurare la viscosità!
Prima dell'introduzione del reometro in linea, la viscosità della vernice doveva essere controllata manualmente.
Ci sono molti modi per farlo, ma tutti hanno in comune il fatto che dopo aver miscelato un lotto di vernice è necessario prelevare un campione e misurarlo con un dispositivo. I dispositivi tradizionali includono coppe di flusso e viscosimetri o reometri più o meno sofisticati situati sul pavimento della fabbrica o nel laboratorio di controllo qualità.
Una tale misurazione richiede tempo e risorse. In pratica, questo significa che la vernice è finita, poi viene controllata, e se “supera il test” (la viscosità rientra nei limiti di accettazione), il lotto può essere caricato.
Ora, se il lotto non è corretto la prima volta, deve essere corretto a una viscosità più alta o più bassa, miscelato bene, quindi viene prelevato e misurato un nuovo campione.
I metodi manuali utilizzati sono soggetti a imprecisioni e rischio di errore umano. E poiché il risultato della misurazione viene utilizzato per determinare la correzione finale della vernice e per verificare la qualità finale, qualsiasi imprecisione o errore può portare a una vernice di scarsa qualità. Nel nostro dialogo con la maggior parte dei principali produttori di vernici in tutta Europa, abbiamo riscontrato che la proporzione di lotti di vernice "Giusti al primo colpo" varia tra il 40% e fino al 90%. Ciò significa che il 10-60% di tutti i lotti deve essere corretto e quindi misurato nuovamente. Molti lotti non sono nemmeno conformi alle specifiche la seconda volta nel laboratorio QC e devono essere corretti una seconda volta. Mentre questa correzione va avanti (e continua…), il lotto di vernice occupa la vasca principale di produzione o la vasca di scarico e non arriva al magazzino prodotti finiti o al camion.
Di conseguenza, l'utilizzo della capacità non è buono ed è difficile produrre "just-in-time". Occasionalmente, un lotto di vernice è troppo difficile da correggere e può andare sprecato. Nella maggior parte dei processi di verniciatura, è abbastanza complicato aumentare la viscosità, nel caso in cui l'analisi mostri che la vernice è troppo sottile – è più semplice aggiungere del solvente extra per abbassare la viscosità. Ciò porta a rendere deliberatamente la vernice un po' troppo densa, quindi attendere l'analisi e infine a diluire la vernice, quindi analizzare di nuovo.
Reometro in linea: il viscosimetro di nuova generazione
Con il reometro per vernici in linea, la viscosità viene misurata ogni 1-2 minuti.
Il viscosimetro in linea viene installato sul serbatoio del miscelatore o sul serbatoio di scarico, a seconda di dove vengono aggiunti gli ingredienti che determinano la viscosità finale. Il reometro in linea può misurare la viscosità durante le fasi di miscelazione finali. Quando tutti gli ingredienti vengono aggiunti e rimane solo una diluizione finale con acqua o solvente, la diluizione viene controllata utilizzando le informazioni sulla viscosità del reometro in linea per vernici.
Oggi, quando viene eseguita una misurazione della viscosità, il QC o la sala di controllo calcola una "ricetta di correzione", ad esempio quanta acqua deve essere aggiunta? La diluizione viene eseguita manualmente o automaticamente.
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In un'implementazione completa del viscosimetro in linea, la diluizione può essere automatizzata. Il sistema di controllo di fabbrica manterrà le informazioni sulle ricette di diluizione e reometro per vernici assicura che l'obiettivo di viscosità venga raggiunto, azzeccato, la prima volta. La prima volta giusta, ogni volta.
Vantaggi reometro in linea per vernici
Alcune produzioni di vernici sono già completamente automatizzate, fino al controllo della viscosità, che è ancora manuale. Con il reometro in linea l'intero processo può essere automatizzato. Ora la viscosità è un parametro di controllo. Anche con un grado di automazione inferiore, i vantaggi sono evidenti quando un'attività manuale e dispendiosa in termini di tempo viene sostituita da una misurazione della viscosità molto rapida, completamente automatizzata e molto precisa.
- Giusta lettura la prima volta, nessuna correzione manuale
Segui come si sviluppa la viscosità quando diluisci la vernice, quindi fermati quando è giusto. In questo modo, ogni lotto è giusto la prima volta, per la viscosità. Di conseguenza, il lotto può passare immediatamente al riempimento. - Miglioramento dell'efficienza/capacità complessiva dell'attrezzatura
Un lotto di vernice occuperà la linea di produzione per molto meno tempo e, di conseguenza, è possibile produrre più vernice con la stessa attrezzatura. Forse questo porterà a consolidare i siti di produzione, o forse consentirà un investimento minore la prossima volta che sarà necessario aumentare la capacità. - Consegna puntuale: semplifica la catena di fornitura
Quando puoi contare sulla prima volta giusta, puoi pianificare tempi di elaborazione più brevi e sai che il tuo lotto sarà pronto. Non dovrai più sperare di farlo bene in tempo o pianificare il tempo di conservazione. - Elimina gli errori umani
Il reometro per vernici è completamente automatizzato e analizza la viscosità esattamente nello stesso modo ogni volta. I dati vengono trasmessi al sistema di controllo di fabbrica, pronto per il controllo della diluizione.
Al contrario, un metodo manuale presenta diverse fonti di errore manuale: possono essere variazioni nel modo in cui il campione viene maneggiato prima della misurazione, nella regolazione della temperatura o forse anche un errore nell'annotare la lettura dello strumento. - Riduci le risorse per l'analisi offline
Le risorse che prelevano i campioni, li portano in laboratorio, eseguono e riportano l'analisi possono essere utilizzate meglio altrove. - Offri una qualità ancora più costante ed elimina gli sprechi
I limiti di accettazione sono spesso influenzati da quanto sia difficile soddisfare i requisiti. Quando l'analisi è molto precisa e la regolazione della viscosità è automatica, può aprirsi un'opportunità: definire limiti di accettazione più ristretti e fornire una qualità ancora più costante. - Ottieni dati per Industria 4.0 / nuovi approfondimenti
Sai quanto tempo devi mescolare prima di raggiungere una viscosità stabile? Sai quali ingredienti introducono la maggior variazione nella qualità del lotto finale? Queste e molte altre domande possono trovare risposta quando la viscosità viene monitorata ogni 1-2 minuti. Imparerai come creare una formulazione più robusta e quali fasi del processo richiedono maggiore attenzione.