Kaksikomponenttimaalaus, maalauslinjat ja annostelulaitteet
Kaksikomponenttimaalaus ja 2K-annostelulaitteet
Maaleilta vaaditaan tänä päivänä monenlaisia ominaisuuksia. Niiden tulee suojata hyvin, paitsi korroosiota, myös useita muita ulkoisia rasituksia vastaan. Niiden pitää näyttää hyvältä, täyttää ympäristönsuojeluun sekä työturvallisuuteen asetetut vaatimukset sekä vastata tuotantoteollisuuden asettamiin kustannus- ja tehokkuusvaatimuksiin. Näiden tarpeiden täyttämiseksi maaliteollisuus on kehittänyt valtavan valikoiman erilaisia, usein erittäin nopeasti kuivuvia reaktiomaalityyppejä, joita tässä yhteydessä kutsutaan kaksikomponenttimaaleiksi.
2K-maalien ja -pinnoitteiden hyödyt tekevät niistä ihanteellisen valinnan erityisesti sellaisille teollisuuden aloille, joilla materiaalien täytyy kestää vaativia olosuhteita, kuten ajoneuvo- ja koneteollisuudessa, telakoilla, kemianteollisuudessa, kaivosalalla sekä monissa muissa kohteissa, joissa pinnoitteiden tulee kestää ja suojata rakenteita vaativissa olosuhteissa.
Tuotantoprosessin kannalta niiden kemiallinen ominaisuus reagoida toisen komponentin kanssa mahdollistaa esimerkiksi nopean kovettumisen tai kuivumisnopeuden säätämisen prosessin kannalta sopivaksi. Nämä lyhentävät odotusaikoja tuotantovaiheiden välillä ja mahdollistavat nopeamman läpimenoajan esimerkiksi kokoonpanolinjalla. Nopeutetun kuivumisajan avulla lyhennetään myös pitkäkestoista kuivumisvaihetta, mikä puolestaan säästää energiakustannuksissa ja vapauttaa tilaa sekä resursseja muihin tuotantoprosesseihin.
Näiden maalien tai pinnoitteiden tuotannollinen käyttö vaatii usein niille suunnitellut annostelu- ja ruiskutuslaitteet. Käytämme tässä alallamme vakiintunutta termiä "kaksikomponenttiannostelu", mutta samoilla laitteilla voidaan usein, annostelutekniikasta riippuen, annostella myös kolmea tai neljääkin eri komponenttia. Parempi nimitys voisikin olla monikomponenttiannostelu.
Kaksikomponenttilaitteiden (2K-Laitteet) yleistoimintaperiaate on yksinkertainen. Niissä käytetään yleensä kahta eri komponenttia, suorastaan runollisesti nimettyä A- ja B-komponenttia, jossa A on yleensä ns. muovi- tai maaliosa ja B on ns. koveteosa. Annostelu- ja sekoitusmenetelmästä riippuen komponentit sekoitetaan laitteessa automaattisesti juuri ennen ruiskutusta tai applikointia tarkasti määritellyssä ja halutussa seossuhteessa. Komponenttien sekoitus keskenään aktivoi kemiallisen reaktion, joka johtaa lopulta pinnoitteen kuivumiseen ruiskutuksen jälkeen. 2K-pinnoitteiden tarkoitus on muodostaa erittäin kestävä, pitkäikäinen ja korkealaatuinen maalipinta erilaisille teollisuuden tuotteille ja pinnoille. Nämä pinnoitteet ovat suunniteltu vastaamaan eri olosuhteiden asettamia vaatimuksia, kuten rakenteiden käyttöikää pidentävään korroosiosuojaus, kulumiskestävyys, kemikaalikestävyys, UV-säteilyn aiheuttama rasitus tai monenlaisia teknisiä lisäominaisuuksia.
Maalauslinjat märkämaalaukseen
2K-laitteiden avulla voidaan kontrolloida seossuhteita tarkasti. Pinnoitteen laatu pysyy tuotannon maalauslinjassa tasalaatuisena ja vältetään esimerkiksi inhimilliset sekoitusvirheet. Suurimmat edut syntyvät kuitenkin kustannuksissa. Työaikaa säästyy mm. manuaalisen sekoituksen ja työn jälkeisen pesun nopeutuessa sekä tynnyrikäyttöön siirryttäessä pienastioiden avaamiseen ja siirtelyyn kuluvan ajan pienentyessä. Materiaalia säästyy huomattavasti, paitsi käsin tehdyn esisekoituksen aiheuttaman hukkamaalin vähentyessä, myös pesuihin kuluvan pesuliuotin kulutuksen pienentyessä. Työympäristö pysyy siistimpänä ja turvallisempana. Ympäristön kuormitus pienenee erityisesti VOC-päästöjen, mutta myös muiden materiaalien kulutuksen alentuessa. Automatisoidut 2-komponenttilinjat ovat aina ennenkin säästäneet itsensä takaisin nopeasti, mutta tämän päivän kustannustasolla aletaan puhua jo "No Brainer" investoinnista, yllättävän pienilläkin vuosittaisilla maalimäärillä.
Ratkaisut projektipuolen annosteluun ja kiinteisiin maalauslinja -asennuksiin
Sersale Oy:n ja saksalaisen WIWAn yhteistyö alkoi vuonna 1981. Yli 40 vuoden matka yhdessä, yhden maailmalla tunnetuimman laatuvalmistajan kanssa on kasvattanut meistä maan monipuolisimman kokonaistoimittajan liittyen märkäpuolen reaktiomaalien ja -pinnoitteiden annostelu- ja ruiskutustekniikoihin. Ymmärrämme asiakkaiden tarpeet sekä pinnoitteiden asettamat erityisvaatimukset. Tunnemme alan lait ja säädökset liittyen maalaamoihin sekä työturvallisuuteen. Osaamme "räätälöidä" laitteet eri käyttökohteisiin ja -tarpeisiin optimaalisen tehokkuuden ja luotettavuuden varmistamiseksi.
Asiakaskohtaiset resurssit ja tarpeet vaihtelevat huomattavasti. Tarjoamme, erityisesti kaksikomponentti- maalauslinja investoinnin tehneille asiakkaillemme erilaisia huoltopalvelupalvelupaketteja. Asiakkaamme voivat valita esimerkiksi ennakoivaan huoltoon perustuvan säännöllisen huoltovälin, joka mitoitetaan laitteiston ja tuotantovolyymin mukaan. Osa tekee perushuollot itse ja haluavat meiltä suuremmat ns. "vuosihuollot". On myös asiakkaita, jotka huolehtivan huolloista itsenäisesti, joko järjestelmän tultua tutuksi tai meidän kouluttamien omien huoltohenkilöiden toimesta.
Case kuva kiinteästä maalauslinja ja annostelulaite asennusratkaisusta asiakkaan tuotantotiloihin
Case kuva 2: Kiinteä monisävylinja-asennus 17 vuoden ja noin miljoonan litran jälkeen.
Pureudutaanpa hieman WIWAn tarjoamiin laitteisiin ja ratkaisuihin
WIWAn kaksikomponenttiannostelulaitteet voidaan jakaa karkeasti kahteen eri pääryhmään, ns. mekaanisiin sekä elektronisiin annostelulaitteisiin.
Mekaaniset 2-komponentti annostelulaitteet
Mekaanisissa laitteissa annostelu perustuu kahden komponentin eri tilavuussuhteisiin keskenään eli kahden tai useamman erilliseen annostelupumpun koko määrittää käytännössä seossuhteen. WIWAn Duomix sarjasta on valittavissa annostelusuhteet välillä 1:1 - 10:1, keskimäärin aina toisen desimaalin tarkkuudella. Esimerkiksi 1,97 : 1 tai 1,98 : 1 seossuhteet ovat mahdollisia. Annostelusuhteita on näin ollen saatavina yli 1000 vaihtoehtoa. Menetelmä soveltuu erityisesti tilanteisiin, joissa ruiskutettavat määrät ovat suuria tai ruiskutettava pinnoite pysyy aina samana, sekoitettava pinnoite viskositeetiltaan paksua tai pinnoitemateriaalien reaktiot herkkiä seossuhdevaihteluille.
Elektroniset 2-komponentti annostelulaitteet
Elektronisissa laitteissa annostelu perustuu mittaamiseen erilaisilla olemassa olevilla mittausmenetelmillä, kuten ratasvirtausmittareilla, massavirtausmittareilla tai erilaisilla ulkoisilla mittauslaitteilla. Eri mittausmenetelmät sekä mittaustietojen pohjalta suoritettavat annostelu- ja sekoitustekniikat ratkaisevat yhdessä eri menetelmien soveltuvuuden eri käyttökohteisiin. Elektroniset laitteet soveltuvat erityisesti tilanteisiin, joissa ruiskutettavia pinnoitteita vaihdetaan useammin, ruiskutettavien sävyjen määrä on suuri tai tuotantoon liittyviin pinnoitevalintoihin halutaan joustavuutta.
Menetelmävalintoihin ja kaksikomponenttilaitteistojen optimointiin liittyvissä toteutuksissa WIWA on edelleen edelläkävijä maailmassa.
Me tiedämme paitsi sen, mikä tekniikka toimii, myös sen, miksi se toimii paremmin eri käyttösovelluksissa.
WIWAn sekoitus- ja annostelutekniikan tekniset edut
- Ensimmäisessä kuvaajassa kilpailevien elektronisten annostelulaitteiden vuoroinjektointiin perustuva annosteluväli
- Toisessa kuvaajassa esitetty WIWAn FlexiMix II ylipaineinketointiin perustuva tarkempi ja lyhyempi annosteluväli
- Kolmannessa kuvassa WIWAn Duomix mekaaninen jatkuvavirtausannostelu
Mekaaniset 2K-annostelulaitteet
WIWA Duomix kaksikomponenttilaitteet ovat olleet 2K-annostelu- ja ruiskutustekniikan edelläkävijöitä yli 30 vuoden ajan.
Ne ovat erityisen tunnettuja ja haluttuja projekteissa, joissa aikataulut, volyymitoiveet, pinnoitteiden paksuudet tai olosuhteet asettavat erityishaasteita.
Ilmamoottorien nopea suunnanvaihtomekanismi mahdollistaa pulsaatiovapaan ruiskutuksen vielä reilusti yli 400 barin ruiskutuspaineilla. Erillisakseleilla ohjatut materiaalipumput estävät viskositeetista johtuvat väännöt annostelupumppuihin pidentäen huoltovälejä merkittävästi. Sylinteritön pumppu sisältää vähemmän kuluvia ja kalliita kulutusosia. Paineessa itsesäätyvät jousitetut tiivistesarjat pidentävät tiivistesarjojen huoltoväliä.
Jokainen WIWA laittteisto , myös mekaaniset ovat varustettu paineen- ja annostelunvalvontayksiköllä - yksityiskohta, joka säästetään takaisin jo ensimmäisessä väärässä annostelutilanteessa.
Elektroniset 2K-annostelulaitteet
WIWAn Elektroniset kaksikomponenttilaitteet jaetaan kahteen erilliseen sarjaan, WIWA Fleximix 1 ja WIWA Fleximix 2 sarjoihin. Elektronisissa laitteissa annostelu perustuu elektroniseen tilavuusvirtausmittaukseen, joka voidaan toteuttaa monin eri tavoin materiaalista riippuen. Säädettävät seossuhteet ovat yleensä 1:1-17:1 ja sen vaihtaminen käy helposti ohjausyksikön kautta ohjelmoitavaa reseptiä muuttamalla.
WIWA Fleximix sarjojen laitteissa B-komponentin annostelu toteutetaan ns. ylipaineinjektointi periaatteella, jossa seurataan A-komponentin kulutusta (joka alkaa pistoolia painettaessa) ja B-komponenttia injektoidaan, ikään kuin ylipaineruiskutuksena sopivan ja säädettävän kokoisina panoksina A-komponentin virtaukseen -> annostelu on huomattavasti tarkempi ja luotettavampi verrattuna vuoroinjektointiperiaatteella toimiviin laitteistoihin.
WIWA Fleximix 1 sarja soveltuu erityisesti tuotannollisiin käyttökohteisiin, joissa halutaan ruiskuttaa useampaa kuin kolmea eri sävyä samaa ”pintamaalia”, kuten yksikerros polyuretaaneja. WIWA Fleximix 1 sarjan annostelulaitteiden kanssa voidaan käyttää käytännössä kaikkia eri pumppumalleja, merkistä riippumatta. Suosituksena kuitenkin, että kaikki pumput olisivat saman tehoisia kts. ylipaineinjektointi. WIWA Fleximix 1 sarjassa (sävyjä 4 tai enemmän) annostelumittaus toteutetaan yleensä ratasvirtausmittareilla, joissa mittausrattaat sijaitsevat mitattavassa nesteessä. Näin on myös kaikissa muissa ratasvirtausmittarityyppisissä annostelulaitteissa.
WIWA Fleximix 2 sarja soveltuu erityisesti tuotannollisiin (kiinteät asennukset) sekä projektiluonteisiin käyttökohteisiin (liikuteltavat laitekokonaisuudet), joissa halutaan ruiskuttaa yhdestä kolmeen eri sävyä samaa ”pinta- tai pohjamaalia”, kuten epokseja, polyuretaaneja tai ns. nopeita ja jäykkiä erikoispinnoitteita. Sarja on jaettu kolmeen eri kokoluokkaan, joista löytyy eri käyttökohteisiin sopivin luokka varmuudella. WIWA Fleximix 2 sarjassa virtauksen mittaus toteutetaan ulkoisesti jokaisessa pumpussa erikseen eli annostelutekniikka on itse pumpuissa ja niissä voi käyttää WIWA Phoenix, WIWA Professional ja WIWA Herkules sarjan pumppuja, jotka ovat varustettu ulkoisella mittaustekniikalla.
Ulkoisella mittausjärjestelmällä laitteissa kalibroinnin säännöllisyydelle ei ole samanlaista tarvetta, kuin esimerkiksi ratasvirtausmittareilla varustetuissa laitteissa. Toinen etu on se, että ratas ei pääse koskaan jumiutumaan. Korkeapaineruiskutuksessa A-rattaan jumiutuminen voi aiheuttaa annosteluvirheen ratasvirtausmittaria hyödyntävissä laitteissa. Syynä on se, että rattaan jumiutuessa maali (A-komponentti) edelleen virtaa rattaan ohi, mutta laite ei tunnista virtausta, eikä osaa siten annostella B-komponenttia. Sivuilma-avusteissa ruiskutuksissa, kuten statiikassa teillä tämä tieto voidaan ottaa sivuilman virtauksesta erillisen anturin avulla eli laite tietää, milloin maalari painaa liipaisimesta, mutta ratas ei pyöri -> VIRHE. Ulkoisella mittauksella tätä ongelmaa ei pääse syntymään ja me emme ole vielä saaneet Fleximix II sarjan laitteita koskaan kiinni väärästä annostelusta ilman laitteen sammumista.
2-komponenttilaitteiden lisävarusteet
Eri maalit ja erityisesti haastavammat erikoispinnoitteet, kuten liuotinvapaat polyesterit, nopeasti kuivuvat paksukalvopinnoitteet, monet palonsuojapinnoitteet saattavat vaatia monenlaisia lisävarusteita kaksikomponenttilaitteiston lisäksi. Alla muutamia yleisimpiä lisävarusteita.
Syöttöastiat ja siirtopumput
Syöttöastioita ja siirtopumppuja on saatavina lähes rajaton määrä ja ne valitaan aina mm. käyttökohteen, ruiskutusmäärien, pinnoitteen luonteen tai esimerkiksi teknisten tavoitteiden mukaan. Säännöllisessä sarjatuotannossa maalit syötetään yleisimmin tynnyreistä. Mekaanisten annostelupumppujen kanssa tarkoitukseen käytetään yleensä matalapainesiirtopumppuja. Elektronissa annostelujärjestelmissä voidaan käyttää suoraan työpaineestakin huolehtivia korkeapainepumppuja.
Projektiluonteisissa käyttökohteissa käytetään useammin pienastioita, kuten tavallisia 20 litran purkkeja. Näistä voidaan imeä maalityypistä riippuen joko suoraan annostelupumpulla tai tarvittaessa siirtopumpuilla.
Laitteisiin voidaan liittää myös erilliset syöttöastiat, joihin ruiskutettavat pinnoitteet kaadetaan. Saatavina on laajakirjo kaiken kokoisia ja muotoisia astioita varustettuna esimerkiksi kansisekoittajilla, nostinlaitteilla, esilämmitystekniikalla, pintavahdeilla jne.
Kuvassa 100 litran vesilämmitteinen paineastia, vaihteellisella paineilmatoimisella sekoittajalla ja pneumaattisella pintavahdilla.
Maalin ja monissa 2-komponenttipinnoitteissa usein molempien komponenttien erillinen lämpötilan säätäminen on niiden onnistuneen applikoinnin kannalta ensiarvoisen tärkeää.
Paksun pinnoitteen ruiskutus pienen suuttimen läpi tasaisena ruiskutussumuna vaatii paljon voimaa. Aika ajoin niin paljon, että pumppujen tehoa ei laillisesti voida enää nykyisestä kasvattaa. Tällaisissa tilanteissa ruiskutettavan materiaalin viskositeettia voidaan alentaa niitä lämmittämällä, kunnes ruiskutussumu saadaan hajoamaan tasaiseksi.
Lämpötilan säädöllä voidaan pyrkiä myös tasaamaan komponenttien viskositeettia siten, että niiden sekoittuminen on mahdollisimman tehokasta. Suuri komponenttien välinen viskositeetti ero haittaa sekoittumista ja voi johtaa laatuhäiriöihin.
Reaktiomaalien reaktio ja sen seurauksen niiden kuivumisaika nopeutuu lämpötilaa nostettaessa. Maalinlämmittimien avulla voidaan näin säätää kuivumisaikaa ja siten, tuotantoprosessin läpimenoaikoja.
Ruiskutustyön laatu on yksi merkittävimmistä osatekijöistä. Maalinlämmityksellä voidaan vaikuttaa myös työn laatuun. Sen avulla vähennetään valumia, pinnoite tasoittuu paremmin ja "ohuempi" pinnoite tunkeutuu paremmin alustaansa aikaansaaden myös paremman tartunnan ilman pinnoitteiden turhaa ohennustarvetta liuottimilla.
Sekoitusyksiköt
Tavallisimmat teollisuuden pohja- ja pintamaalit ovat tänä päivänä reaktiomaaleja, joiden Pot-lifeajat ovat säädetty melko pitkiksi, yleisimmillään 60-120 minuutin väliin. Tällaisissa tapauksissa kaksikomponenttilaitteet varustetaan yleensä laitetelineeseen asennetulla ns. vakiosekoitusyksiköllä. Näissä on annostelutekniikasta riippuen yleensä jakotukki tai esisekoituskammio ja siihen liitettynä staattinen mikseri, joka on eräänlainen monivaiheinen spiraalimainen kiinteä sekoituselementti.
Monet erikoispinnoitteet vaativat toisenlaisen sekoitusyksikön. Hieman nopeammin kuivuvat pinnoitteet saattavat vaatia ns. ulkoisen sekoitusyksikön, jossa sekoitusyksikkö viedään lähemmäs ruiskutuspistoolia sekoitettua pinnoitetta sisältävän ruiskutusletkun pituuden lyhentämiseksi. Tämä on yleistä tilanteissa, joissa kuivumisajat pot-life ajat ovat 5-30 minuutin välissä. Lyhyemmissä reaktioajoissa 45s-5min voi olla tarpeellista käyttää ruiskutuspistoolia, johon on integroitu staattinen mikseri. Alle 45 sekunnin reaktioajoilla staattinen mikseri saattaa olla liian hidas sekoitusmenetelmä, jolloin siirrytään ns. dynaamisiin sekoitusmenetelmiin, kuten polyurearuiskuista tuttuun painesekoitusmenetelmään, joka on rakennettu pistoolin mekaniikkaan.
Saattolämmitysletkut
Pinnoitteiden lämpötilaa saatetaan ajoittain joutua ylläpitämään pistoolille asti, jotta ruiskutusviuhka saadaan pysymään tasaisena ja laadukkaana. Kyse voi olla kylmistä olosuhteista tai yksinkertaisesti pinnoitteen poikkeuksellisen suuresta viskositeetista tai sen komponenttien viskositeettieroista. Tällaisissa käytetään ns. saattolämmitystä. Saattolämmitysletkuja on saatavina sähköisinä, sekä Atex-hyväksyttyinä, että Ei-Atex-versioina. Atex-hyväksytyt saattolämmitysletkut ovat erittäin arvokkaita, joten WIWA on kehittänyt tähän myös vesikiertolämmitykseen perustuvia saattolämmitysletkustoja.
Yhteenveto
Parhaat ja tuottavimmat kaksikomponenttijärjestelmät muodostuvat aina kokonaisuudesta, joka on tarkasti mietitty ja suunniteltu juuri asiakkaan tarpeisiin sopivaksi. Näemme usein ratkaisuja, jotka ovat ns. valmispaketteja ja vain toimitettu kohteeseen. Ajoittain näkee kohteita, joissa esimerkiksi siirtopumppujen ja annostelulaitteiden mitoituksessa ei ole huomioitu edes niiden yhteensopivuutta, hyötysuhteista tai käyttöturvallisuudesta puhumattakaan. Itse laitteisto voi olla esimerkiksi Atex-hyväksytty, mutta osa kokonaisuuteen lisätyistä tuotteista tai varusteista kaukana siitä.
Kaksikomponenttilaitteiden elinkaari on pitkäikäinen. Yli kolmenkin vuosikymmenen ikäiset laitteistot eivät ole mitenkään harvinaisia. "Edullinen" pakettihinta tulee kuitenkin pitkällä aikavälillä aina huomattavasti kalliimmaksi, kuin asianmukaisesti suunniteltu kokonaisuus, jossa on huomioitu mm. päivittäiskäytön helppous ja yksinkertaisuus, laitteisto huollettavuus, tuotantovolyymien asettamat tarpeet esimerkiksi pumppumitoitusten suhteen, kaikki turvallisuustekijät sekä laitteiston mukautuvuus esimerkiksi tulevaisuuden tarpeisiin.
Kiitämme mielenkiinnostasi. Toivottavasti artikkelimme oli lukemisen arvoinen.
Ota yhteyttä meihin, mikäli tarvitset apua maalauslinjojen, 2k annostelu ja ruiskutuslaitteiden tai maalauslaitteiden kanssa.
Tutustu myös WIWAn 1K korkeapaineruiskuihin!
