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下載方案

介紹

膠粘劑和密封劑廣泛用于建筑和工業制造中的接縫，保護和密封系統。用于制造膠粘劑的關鍵原材料來自原油和石化產品，由于有限的原材料以及合成化合物對人類健康和環境的負面影響，該行業正面臨挑戰。這些產品的價格波動影響著生產商的盈利能力。因此更傾向于采用更*的技術（例如自動化，工業物聯網（IIoT）和仿真技術），為可持續生產和具有成本效益的運營進行大量的研發工作。

膠粘劑和密封劑的工業應用

目前在汽車領域等使用了一系列新的高強度工業膠粘劑，以代替點焊、機械緊固件等傳統接縫方法。與傳統的緊固技術相比，膠粘劑的主要優點為，在較大的表面積上具有更均勻的粘結強度，而機械緊固通常容易達到局部強度點。將膠粘劑固化后，來連接表面。這是由溫度變化（熱熔膠）引起的。此外，部分膠水在環境條件下會硬化（接觸膠），環境條件包括溶劑蒸發或周圍空氣的濕度。

組成成分

膠粘劑和密封劑用于粘結基材和密封接縫，通常是包含聚合物材料或固化劑，表面活性劑和溶劑的分散體。膠粘劑可以是反應性的也可以是非反應性的。對于反應性膠粘劑，可以通過將兩種或更多種反應性組分（例如環氧樹脂和硬化劑）混合在一起來引發膠粘，或者可以通過外部刺激（例如UV輻射，熱量或水分）來引發膠粘。對于非反應性膠粘劑，粘附是通過物理刺激（例如壓力或溶劑蒸發）引發的。密封劑主要功能是密封接頭或縫隙，防止濕氣、溶劑或氣體進入系統或從系統中逸出。

使用膠粘劑和密封劑都面臨著正確選擇材料以及確定適當工藝的巨大挑戰。膠粘劑或密封劑必須流到基材表面，然后從可流動的液體變為固體，而不會在接縫中產生有害的內應力。許多膠粘劑或密封劑問題不是由于材料或接縫設計不當，而是與生產工藝缺乏適當的過程控制，從而引起問題有關。

粘度測量對配方合成的重要性

粘度（和流變）是膠粘劑生產和加工中最重要的參數之一。在使用（例如在計量系統中）之前必須經過粘度測試。可以使用各種溶劑，可溶性試劑，樹脂粉末或惰性填料來控制膠粘劑的粘度。取決于應用和操作環境，可能需要增加或降低膠粘劑體系的粘度。

·        粘度控制是常用于保持一致性產品和膠層厚度的一種方法。通過調節增稠劑和觸變劑的粘度，來控制膠層的合理厚度。

·        稀釋劑降低粘度并減少膠粘劑有效潤濕基材所需的時間。降低粘度還有助于除去夾帶的空氣，并有助于膠粘劑在填充基材表面上的孔隙和空腔時的毛細作用。但是，添加稀釋劑，特別是未反應的液態樹脂，通常會導致交聯密度降低，進而導致低高溫強度和耐環境性。

·        對于許多由兩部分組成的材料，混合比例可能是一個主要問題。許多系統對混合比例的微小變化非常敏感。許多材料在化學計量上是平衡的，不按比例混合可能會導致材料無規律地固化或無法發揮其最佳性能，從而導致最終硬度和拉伸強度下降。可以在整個混合過程中連續監控粘度并根據所需的流動特性調節不同組分/材料的用量。

·        兩組分膠粘劑的混合對于其正常使用非常重要。混合不足會導致部分化學反應，從而導致部分固化。材料固化不足極有可能導致粘結強度差和物理性能下降。而且，容器中的混合非常重要。填充物或其他成分可能會沉降。確保每個成分均勻混合對于獲得最大性能至關重要。在混合過程中多點粘度測量可以幫助監測和調節均勻性，使其達到所需的應用水平。  

膠粘劑和密封劑的測試分為兩大類：基本性能測試和最終用途測試。通常會使用基本性能測試（例如粘度測試）來評估膠粘劑或基材的來料一致性。會在發生故障或無法解釋的情況后進行基本性能測試，以確定是否來料的變化可能是罪魁禍首。美國測試和材料學會（ASTM）和其他專業組織，例如美國國防部和汽車工程師學會，已經有了許多用于膠粘劑和密封劑的測試標準：

·        ASTM D1084膠粘劑的粘度

·        ASTM D2556具有剪切速率依賴性流動特性的膠粘劑的表觀粘度

·        ASTM D3236熱熔膠和涂料的粘度

輸送系統中的粘度管理

粘度是流動特性的量度，其控制是膠粘劑和密封劑輸送步驟中最重要的操作之一。

·        通過測量粘度，可以注意到密度，穩定性，溶劑含量和分子量的變化。粘度是衡量顆粒粒徑分布的有效指標。粒徑分布的變化會影響包括密度，流變性和涂層厚度在內的性能。可能受影響的屬性是耐化學性，熱特性，耐沖擊性，收縮率，柔韌性，適用性和強度。為了在各自的應用中獲得膠粘劑和密封劑的正確性能，進行粘度連續監測和對配方進行必要的調整是必須的。

·        持續的粘度監測和控制對于檢測和避免由于環境因素（溫度，濕度，二氧化碳，pH和氧氣等環境因素）造成的輸送問題至關重要，這些化學物質可能會對膠粘劑和密封劑產生不利影響。

為了具有一致的工藝過程并且不浪費材料和優化能量使用，希望將粘度自動調節到基本恒定的值。在膠粘劑和密封劑的幾乎所有配方和輸送過程中，實時在線粘度監控對提高性能并降低成本至關重要。需要使用粘度計來監控粘度和溫度，并且可以使用溫度補償粘度作為關鍵工藝變量，以確保一致性并減少故障。

工藝挑戰

工程師認識到需要監控膠粘劑和密封劑的粘度，但是多年來，在實驗室外進行測量一直對工藝工程師和質量部門構成挑戰。現有的實驗室粘度計在工藝環境中幾乎沒有價值，因為粘度直接受溫度，剪切速率和其他變量的影響，這些變量與離線測量值存在很大差異。事實證明，即使在粘度發生較大變化的應用中，控制配方粘度的常規方法也是不夠的。

傳統上，工程師使用蔡恩杯測量漿料的粘度。將測量結果報告為杯體積流過杯底部孔的時間。必須選擇測試的終點，以使其在測試之間保持一致。該過程是麻煩且費時的。即使有經驗的工程師，它也不準確，前后不一致且不可重復。間隔采樣會導致過多的延遲，粘度無法實時調整。此外，裝有材料的各種容器是敞開的，由于環境溫度，濕度和其他因素（例如溫度，干燥氣候，溶劑揮發）的變化，因此杯基粘度測量技術無效。

有些公司使用熱管理系統將應用點保持在確定的最佳溫度下，以實現恒定的粘度。但是，影響粘度的不僅是溫度因素。剪切速率，流動條件，壓力和其他變量也會影響粘度變化。溫控系統還需要較長的安裝時間和較大的占地面積。

傳統的振動粘度計是不平衡的，需要大的重量來避免安裝力的影響。

LISICO解決方案

自動化在線粘度測量和控制對于控制配方和粘度至關重要。LISICO基于平衡扭轉共振器提供以下解決方案，用于工藝的過程控制和優化：