חידושים טכנולוגיים בערבוב ומינון אוטומטי של שרפים דו–מרכיביים / אורי זילביגר

יציקות של שרפים תרמוסטיים דו רכיביים מאתגרות ומצריכות לשמור על אחידות טובה של התערובת, ללא בועות היכולות לגרום לכשל. פולימר גבולות מציגה פתרון המשלב חומרים מתאימים ומכונת מינון ויישום חכמות

אורי זילביגר מחברת פולימר גבולות לצד מכונת ערבוב ומינון אוטומטי של שרפים דו–מרכיביים.

יציקות של שרפים תרמוסטיים משמשות למגוון רחב של יישומים, החל מיציקות להגנה על אלקטרוניקה ועל מערכות חשמליות, דרך יציקות שמטרתן שיפור תכונות מבניות ופיזיקליות, ועד להזרקה לתבניות או ביצוע הדבקות ואטימה בין חומרים שונים. ביציקות אלו יש אתגרים ייחודים ופתרונם מצריך שילוב של חומרי גלם מתאימים ומיכון מתקדם. נעמוד כאן על עיקרם.

לשחרר את הבועות

אחת הבעיות השכיחות במהלך הזרקת השרף היא חדירת אוויר אשר אינו משתחרר בזמן ונכלא במטריצה הפולימרית לאחר הקשיית המוצר. חללי האוויר מחלישים מבחינה מכנית את המטריצה הפולימרית ומהווים נקודת כשל מבנית של החומר תחת עומסים סטטיים ודינאמיים. במקרים מסוימים, גם ההולכה התרמית עלולה להיפגע משמעותית עקב הבידוד שמייצר האוויר במוצר, או לחילופין, לגרום לקצרים ולתופעות חמורות אף יותר במוצרים הדורשים בידוד חשמלי.

דרכי ההתמודדות כוללות בעיקר שליטה מדוייקת על תהליך ההזרקה, החל מאספקת החומר ועד ליישומו: מערכת סגורה ואטומה לכניסת אוויר, מניעת פעולות מכניות המייצרות בועות ופעולה אקטיבית להוצאת האוויר על ידי וואקום. לעיתים גם היציקה עצמה מתבצעת בתנאי וואקום, בעיקר כאשר קיים חשש שהחומרה עליה מתבצעת היציקה אינה יבשה דיה או כאשר נדרשות יציקות נטולות בועות לחלוטין.

אתגר ההומוגניות

כמות השרפים הדו-מרכיביים הקיימים היום בשוק גדולה משמעותית כל שנה. השחקנים מובילים כגון: Dow 3M, Loctite Henkel, Huntsman מספקים מאות שרפים שונים לתעשייה. חומרים אלו צריכים לעמוד בדרישות גבוהות של תקני תעשיות הרפואה, התעופה והחלל, הרכב והביטחון. תעשיות אלו לא מקבלות כל פגיעה באיכות המוצר ולא יכולות לספוג פחת בייצור.

שרפים רבים מכילים בתוכם ריכוז גבוה של תוספיםמלאנים המשפרים תכונות ומקנים חוזק מבני גבוה. אולם, מלאנים אלו שוקעים עם הזמן וגורמים לתערובת לא הומוגנית אשר, אם תתמצק כך, יפגעו תכונותיה.

גם שלב היישום טומן ברובו נקודות אפשריות לכשל. הדבר נכון בעיקר בשילוב שרפים הדורשים יחסי ערבוב קיצוניים של 100:10 ומטה, או בשימוש בחומרים בעלי שוני משמעותי בערכי הצמיגות (לדוגמה, 100,000 cps ו-100 cps). במקרה כזה, יש לאלץ את המרכיבים להתערבב בצורה אינטנסיבית יותר. השיטה המקובלת כיום היא של ערבוב במיקסר סטטי אך יש בה בעיות איכות והדירות ולעיתים אינה לתת את המענה ההולם.

מכאן, על מנת להגיע לתוצאות מיטביות יש לשלב חומרים חכמים ומכונה מתאימה המספקת חומר הומגני בצורה מדוייקת, הזורם בצורה טובה, ללא בועות אוויר כלואות. מכונה שכזו צריכה להתבסס על שחרור אקטיבי של גזים הכלואים החומר וכן על סיחרור תמידי לשמירה על הומוגניזציה.

משלבים יחד – חומרים ומכונה

חברת פולימר גבולות היושבת בקיבוץ גבולות ובכפר סבא שם נמצא המרכז הטכנולוגי שלה, הבינה את הצורך בשילוב חומרי הגלם והמכונה והיא מתמחה בייצור שרפים תרמופלסטיים ומכונות השמה תוך התאמה בין השניים.

טיפול בבעיית בועות האוויר ואחידות התערובת

מערכת חימום, ערבוב, וסחרור בוואקום המוטמעת בציוד החברה מוציאה את בועות האוויר מהחומר באופן אפקטיבי ומהיר.

מודול ערבוב וסחרור עובד דיגיטלית ללא צורך בהתערבות ידנית. משאבת מינון נפחית מאפשרת דיוק של פחות מ-1% ומצויידת בהנעת סרוו נפרדת. ההנעה זו מאפשרת גם לבצע שינויים מהירים בחומרי היציקה ויחסי המינון ומצמצמת את זמן הסט-אפ.

משאבת המינון מתוצרת VISCOTEC הגרמנית נותנת מענה להסעת חומר בלחץ נמוך ללא שינויי זרימה (PULSATION). זאת, בשונה ממערכות פיסטון המאופיינות בבניית לחץ גבוה. כך מתאפשרת עבודה עם חומרים הרגישים ללחץ או לגזירה, וחומרים בעלי שחיקה גבוהה. המינון מדויק ובטיחותי למכונה ולמוצר.

על הבדלי צמיגויות בחומר מתגברים באמצעות ראש ערבוב מיוחד בהנעת סרוו המערבל את החומר בתוך מיקסר סטטי (עד 3,000 סל"ד), ללא צורך במערכת ניקוי חיצונית וללא תחזוקה אשר מצריכה לרוב, שימוש בממסים הפוגעים בסביבה.

תמונה 1: מכונה לערבוב ומינון אוטומטי של שרפים תרמוסטיים מחברת פולימר גבולות.

PLC עם תוכנה חכמה לשינוי פרופיל הזרימה

התממשקות עם מערכת PLC מרכזית תוצרת Unitronics, מאפשרת גמישות מלאה ושליטה על קצבי הזרימה וגודל המנות. ורסטיליות כזו אינה נמצאת לרוב במערכות המינון הקונבנציונליות, בעיקר במערכות הפנאומטיות, שאינן בנויות לשינוי ספיקות תוך כדי היציקה. בעת יישומים שבהם יש הזרקות שרף לתבנית (Resin Transfer Molding) ניתן לבנות פרופיל מהירות משתנה, שמותאם למוצר המוזרק.

בקר PLC מבצע את תהליכי ההכנה והיציקה בצורה אוטומטית ומתוזמנת ללא מגע אדם ואף בשליטה מרחוק, ומקצר את זמני הייצור. כמו כן התוכנה מתעדת בצורה מלאה את העבודה ומאפשרת מעקב לאחור בעת תקלה וניתוח הנתונים לצרכי שיפור עתידיים.

מערכת און-ליין להגנה על בעיות בזמן המינון

פוטנציאל כשל בעת מינון החומר מזוהה אוטומטית והמערכת עוצרת את פעילותה עד לתיקון. כך המשך הפעלה עקב שיקול דעת מוטעה והזרקהיציקה לא תקינה של מוצר נמנע. עלויות הפחת יורדות ונמנע נזק תדמיתי לחברה.

המכונה ניתנת להתקנה בקלות, מוטמעת בקווי ייצור קיימים ויכולה לתת פתרון למוצרים פלסטיים המכילים פסי איטום, הדבקות, או נקודות יציקה להגנהמילוי. ניתן לשלב אותה במערכות קולבורטיביות או רובוטיות בצורה חצי אוטומטית או אוטומטית לחלוטין ולחסוך בכוח אדם.

20 מכונות כבר בישראל

מעל ל-20 מכונות כבר עובדות בישראל, מרביתן בתעשיות האלקטרוניקה, הבטחון, התעופה והחלל. פעילות זו מצטרפת לפעילותה הוותיקה של החברה בפיתוח ובייצור של דבקים למגוון רחב של יישומים, וכן בהפצה של מוצרי3M  ושל Dow Silicone בישראל.

פולימר גבולות מציגה בשנים האחרונות פיתוחים טכנולוגים חדשניים נוספים להדפסות תלת ממד של חומרים הנדסיים (אפוקסי) ועל חומרים גמישים (סיליקון), ומציעה ופתרונות נוספים ליישומים המצריכים מיצוק מהיר תחת אור UV.

למידע נוסף:

פולימר גבולות, אורי זילביגר, [email protected]