Zautomatyzowany pomiar i kontrola lepkości w linii produkcyjnej mają kluczowe znaczenie dla kontroli składu powłoki i lepkości aplikacji w procesie powlekania drutu. Aby zapewnić stałą, wysoką jakość i jednorodność powłoki, zmiany lepkości w całym procesie są monitorowane w czasie rzeczywistym, co pozwala na dokonywanie pomiarów od punktu odniesienia, a nie tylko na podstawie wartości bezwzględnych.
Czym jest powłoka kablowa?
Powlekanie kabli to proces nakładania warstwy ochronnej lub izolacyjnej na przewody i kable w celu zwiększenia ich trwałości, parametrów elektrycznych i odporności na czynniki środowiskowe. Polega on na powlekaniu przewodów emalią, gdzie cienka warstwa materiału izolacyjnego, takiego jak emalia polimerowa, jest nakładana na przewody przewodzące, takie jak miedź lub aluminium, aby zapobiec zwarciom i chronić je przed wilgocią, ścieraniem i chemikaliami. Jakość lepkości powłoki ma kluczowe znaczenie dla uzyskania jednorodnej grubości powłoki, zapewniając spójną izolację i ogólną niezawodność produktu w zastosowaniach od silników elektrycznych po telekomunikację.
Cel procesu powlekania
Proces powlekania kabli spełnia wiele istotnych funkcji, przede wszystkim zapewniając izolację elektryczną i ochronę mechaniczną przewodów i kabli. Zapewnia optymalne właściwości wytwarzanego przewodu przed zagrożeniami środowiskowymi, takimi jak wilgoć, ciepło, substancje chemiczne i ścieranie, jednocześnie wydłużając jego żywotność i zapewniając bezpieczną eksploatację w różnych gałęziach przemysłu.
Obejmuje to ochronę uzwojeń przed wchłanianiem wilgoci i niszczącym wpływem, takim jak oleje, kwasy, chemikalia, ciepło i rozwój pleśni, a także spajanie przewodów i izolacji w stałą, spójną masę odporną na wstrząsy, wibracje i naprężenia mechaniczne. Ponadto poprawia właściwości elektryczne izolatorów, utrzymując ich wydajność w cyklach ciepła i zimna. Proces ten zapobiega zwarciom, uszkodzeniom mechanicznym i degradacji środowiskowej, ułatwiając jednocześnie identyfikację za pomocą kolorów lub oznaczeń. Ogólnie rzecz biorąc, poprawia trwałość, elastyczność i odporność na ścieranie, ekstremalne temperatury i chemikalia w zastosowaniach w silnikach, transformatorach i kablach wysokiego napięcia.
Jak działa proces powlekania kabli?
Proces powlekania kabli obejmuje kilka etapów, aby nałożyć równomierną warstwę izolacyjną, przy czym lepkość powłoki odgrywa kluczową rolę w kontrolowaniu przepływu i przyczepności. Zazwyczaj goły przewód jest czyszczony, pokrywany emalią lub polimerem, utwardzany i testowany. Proces rozpoczyna się od przygotowania i czyszczenia, podczas którego przewody są czyszczone w celu usunięcia zanieczyszczeń, co zapewnia optymalną przyczepność.
Następnie następuje nakładanie materiału, w którym drut przechodzi przez wannę emaliowaną lub matrycę wytłaczającą, gdzie stopiony materiał przylega, a wbudowany pomiar lepkości monitoruje przepływ w celu uzyskania jednorodnej grubości powłoki. Następnie następuje utwardzanie, w którym powlekany drut jest podgrzewany w piecu w celu odparowania rozpuszczalników i zestalenia warstwy. Proces ten często powtarza się w kilku etapach, aby uzyskać grubszą izolację. Następnie następuje chłodzenie i nawijanie, co pozwala drutowi ostygnąć i ustabilizować powłokę przed nawinięciem na szpule. Na koniec przeprowadzana jest kontrola jakości, a wbudowane wiskozymetry dostosowują parametry w czasie rzeczywistym, aby utrzymać równomierną powłokę drutu emaliowanego.
Jakie materiały stosuje się w powłokach kablowych?
Do powłok kablowych dobiera się różnorodne materiały w zależności od wymagań, takich jak izolacja elektryczna, elastyczność i odporność na czynniki środowiskowe. Do popularnych materiałów należą polimery i emalie o zawartości części stałych od 8% do 60% i lepkości od 30 do 60 000 mPas.
Do najważniejszych opcji należy polietylen (PE), który zapewnia wysoką wytrzymałość dielektryczną oraz odporność na wilgoć i substancje chemiczne, w tym warianty takie jak LDPE zapewniające elastyczność i HDPE zapewniające trwałość.
Polichlorek winylu (PCW) jest ekonomiczny, trudnopalny i elastyczny, dzięki czemu idealnie nadaje się do kabli ogólnego przeznaczenia. Polietylen usieciowany (XLPE) jest termoutwardzalny i charakteryzuje się doskonałą odpornością na ciepło, ścieranie i substancje chemiczne, co czyni go idealnym materiałem do zastosowań wysokonapięciowych.
Poliuretan (PUR) zapewnia odporność na ścieranie w trudnych warunkach i dobrą lutowalność. Poliesterimid (PEI) i poliester modyfikowany THEIC (TPE) to odporne na wysoką temperaturę emalie często stosowane w warstwach bazowych drutów nawojowych.
Poliamidoimid (PAI) zapewnia wysoką stabilność termiczną i jest stosowany jako powłoka nawierzchniowa do poprawy właściwości mechanicznych i chemicznych. Kauczuk silikonowy jest odporny na wysokie temperatury i stabilny w przypadku kabli wysokotemperaturowych. Inne emalie, takie jak poliwinyloformal (PVF) i emalie samoprzylepne, takie jak na bazie epoksydu, spełniają specyficzne wymagania dotyczące łączenia.
Punkty pomiarowe w procesie powlekania drutu
Punkty pomiarowe są kluczowe dla monitorowania lepkości powłoki, aby zapewnić równomierną grubość powłoki. Należą do nich zbiornik lub wanna do mieszania emalii, w których miesza się surowce iwiskozymetry inlineWykrywanie początkowej lepkości. Następnie podłącza się przewód doprowadzający do aplikatora, umożliwiając regulację konsystencji nadawy przed matrycą lub kąpielą. Następnie następują etapy po aplikacji, zapewniające weryfikację jakości grubości i przyczepności po utwardzeniu. W całym procesie ciągły pomiar lepkości rejestruje zmiany w czasie rzeczywistym spowodowane temperaturą lub ścinaniem.
Aktualne problemy w kontroli lepkości
Kontrola lepkości w powłokach kablowych wiąże się z wieloma wyzwaniami, często prowadząc do nierównomiernego pokrycia przewodów emalią. Poleganie na testach offline stanowi poważny problem, ponieważ próbki laboratoryjne powodują opóźnienia i niedokładności, ponieważ lepkość zmienia się w zależności od temperatury i ścinania w trybie off-line.
Czynniki środowiskowe, takie jak parowanie rozpuszczalników, wilgotność i wahania temperatury, zmieniają lepkość powłok w sposób nieprzewidywalny. Nienewtonowskie zachowanie emalii dodatkowo komplikuje sprawę, ponieważ zmieniają one lepkość pod wpływem ścinania, co sprawia, że pomiary tradycyjnymi narzędziami, takimi jak kubki wypływowe, są nieczytelne i niepowtarzalne.
Ograniczenia sprzętowe również odgrywają rolę: wiskozymetry łopatkowe są narażone na błędy parowania, a metody ręczne nie wychwytują dynamicznych zmian, co wydłuża przestoje i zwiększa potrzebę konserwacji.
Negatywne skutki spowodowane nierównomierną lepkością
Nierównomierna lepkość powłoki prowadzi do defektów, które pogarszają parametry kabla i zwiększają jego koszty. Prowadzi to do nierównomiernej izolacji, powstawania porów, pęcherzy lub nadmiernej grubości, co może prowadzić do zwarć i awarii.
Następuje również pogorszenie jakości: powłoki stają się lepkie lub opadające z powodu wysokiej lub niskiej lepkości, co zmniejsza hermetyczną odporność, elastyczność i właściwości mechaniczne.
Kolejnym skutkiem jest wzrost ilości odpadów, w tym wyższy poziom złomu, zużycie rozpuszczalników i konieczność ponownego przetwarzania, co wpływa na marżę zysku i zgodność z wymogami ochrony środowiska.
Wzrasta również ryzyko operacyjne, które może prowadzić do wycofywania produktów z rynku, naruszeń przepisów i utraty akceptacji rynkowej ze względu na słabą odporność na blaknięcie i wysychanie.
Konieczność monitorowania lepkości w czasie rzeczywistym
Monitorowanie w czasie rzeczywistym za pośrednictwemwiskozymetry inlineRozwiązanie tych problemów jest kluczowe, ponieważ zapewnia ciągłe dostarczanie danych, umożliwiając natychmiastową regulację rozpuszczalników i temperatury w celu uzyskania stabilnej lepkości powłoki. Zmniejsza to wahania, eliminując błędy pobierania próbek i zapewniając jednorodną grubość powłoki na podstawie pomiarów bazowych. Dodatkowo, poprawia wydajność dzięki zautomatyzowanej kontroli, która minimalizuje odrzuty, przestoje i ryzyko niezgodności z przepisami w dynamicznym procesie produkcyjnym.
Zalety wiskozymetru powłokowego Lonnmeter Inline
LonnmeterWiskozymetr powłokowy w liniiOferuje zaawansowany pomiar lepkości w trybie inline, umożliwiający precyzyjną kontrolę powlekania kabli. Zapewnia najwyższą jakość produktu poprzez utrzymanie stałej lepkości powłoki, co przekłada się na równomierną grubość powłoki i brak wad powłoki emaliowanej na przewodzie.
Efektywność operacyjną można zwiększyć dzięki danym w czasie rzeczywistym, które skracają przestoje, a także dzięki łatwej instalacji, obsłudze i konserwacji za pośrednictwem przyjaznego dla użytkownika interfejsu.
Oszczędności kosztów uzyskuje się poprzez minimalizację odpadów, zużycia rozpuszczalników i odrzutów dzięki automatycznej regulacji i monitorowaniu płynów nienewtonowskich.
Zwiększona niezawodność wynika z zaawansowanych czujników, które radzą sobie z wysokimi temperaturami i czynnikami korozyjnymi, zapewniając dokładne odczyty przez całą dobę. Wreszcie, zapewnia korzyści środowiskowe i regulacyjne, wspierając bardziej ekologiczne procesy i zgodność z przepisami poprzez redukcję zmienności i optymalizację zasobów.
Czas publikacji: 13.08.2025
