卷材涂布生产线的在线粘度和密度监测

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目录

• 引言
• 卷材涂装线
• 主要应用
• 卷材涂层工艺中粘度/密度的重要性
• 生产/应用流程
• Rheonics SR 型直列式传感器概述
• 推荐安装
• 机械安装注意事项
• SRV 和 SRD 使用指南
• SRD 附加安装要求
• 推荐解决方案 Rheonics
• 工艺条件和最佳实践
• 案例

卷材涂装是一种连续工艺，将底漆、面漆或保护层涂覆在金属带材上，用于建筑、家电和汽车等行业。该工艺需要精确控制涂料的性能，以实现均匀的涂层厚度、良好的附着力和光洁度。粘度和密度是关键参数，因为它们会影响涂料的流动性、流平性、润湿性和固化效果。

传统的实验室取样测量方法，例如赞氏杯或旋转粘度计，速度较慢，且可能无法准确反映工艺条件。在线测量可提供实时数据，从而实现即时调整，以保持产品质量稳定并减少废品。

Rheonics 传感器具有以下运行优势：

• 连续、准确、实时在线测量粘度、密度和温度。
• 在高线速度和多变的温度下仍能保持可靠的性能。
• 结构紧凑，不受振动影响，是高速涂装生产线的理想选择。
• 通过 Modbus、以太网/IP、4-20 mA 输出等方式与 PLC/DCS 系统集成。
• 出厂校准，可选择进行质量控制标准验证。
• 减少浪费，提高生产线效率，并有可能在第一年内实现投资回报。

卷材涂布工艺需要精确控制涂料配方性能，以确保膜厚均匀、表面光洁度好以及固化性能优异。在线监测粘度、密度等流变性能对于维持涂布、循环和再循环过程中涂料的稳定性至关重要。

卷材涂料通常包括底漆、面漆和面涂，其粘度范围从低粘度到高粘度不等：

• 底漆： 确保附着力和防腐蚀性能。
• 面漆： 提供色彩、光泽和装饰效果。
• 保护涂层： 增加耐用性和耐化学性。

连续在线测量确保不同颜色、材料、配方和生产速度下涂层质量的一致性。涂料采用辊涂方式涂覆。生产线高速运行（最高可达 1000 米/分钟），因此对涂料的实时控制至关重要。

在线粘度和密度监测有助于操作人员防止缺陷，保持适当的涂层重量，并确保颜料分布一致。

粘度衡量流体流动时的阻力。在涂层工艺中，粘度会影响：

• 涂层厚度均匀性和流平性。
• 与金属基材的附着力。
• 通过滚筒系统实现平滑涂抹。

密度是指单位体积的质量。在涂装生产线中，密度会影响：

• 颜料浓度和颜色一致性。
• 单位面积涂层重量，对质量控制至关重要。
• 检测原材料或配方中的批次差异。

在线实时监测解决了与实验室测量相关的挑战，例如非代表性采样、时间延迟和难以复制工艺条件。

卷材涂布生产线设计为在所有工序中以恒定速度运行。这是通过在生产线的起始端和末端使用蓄能器来实现的。

该工艺流程始于开卷机和焊接工序，用于连接新材料。之后，材料进入进料蓄能器，以确保在更换卷材期间生产不间断。接下来，开卷后的带材进入清洗工序，去除金属表面的任何污染物。

此时，片材进入涂布阶段，首先经过第一台辊涂机涂覆底漆。涂覆的底漆随后进行固化和干燥。之后，片材在第二台辊涂机涂覆面漆，再次进行固化和干燥后，方可进入下一阶段。

在此工艺阶段，可以安装粘度和密度传感器来监测不同位置的涂料液，例如供料罐、循环管路、带有在线流通池的软管或涂布托盘，如图所示。 图4.

最后，涂层带材通过出口蓄能器和卷取器，在卷材末端被切割，为下一批产品做好准备。

Rheonics SR型传感器（SRV和SRD）可在线测量粘度、密度和温度，用于过程监控和控制。 SRV 测量粘度和温度，而 SRD 它还能提供密度。

这些传感器出厂时已校准，在其使用寿命内无需重新校准。但是，客户可能需要进行校准或验证以进行质量控制。可选的调整或偏移校正可以与特定参考值相匹配。详情请参见 现场和工厂内在线过程粘度计 SRV 的校准.

Rheonics 传感器采用平衡扭转谐振器（BTR）技术。这项专利设计使传感器结构紧凑、重量轻，并且能够抵抗外部振动。

Rheonics SRV 和 SRD 传感器非常适合用于卷材涂布生产线。它们直接安装在涂料循环或供应管路中，可在生产过程中持续实时测量涂料性能。在线读数可确保涂料质量的一致性，减少溶剂和材料浪费，并提高生产线在颜色和配方变化时的稳定性。

某些安装方面适用于两者。 Rheonics 传感器包括 SRV 和 SRD。每种探头类型都采用相同的谐振器设计。正确安装需要将探头的感应区域（图中红色阴影区域）正确放置。 图6） 现场：

获取具有代表性的液体测量数据很简单；请确保：

• 传感器的感光元件完全浸没在待测液体中。
• 测量流动流体时，要确保传感元件不在停滞区，这样测量结果才能真正代表流动流体的状态。

除了上述两个主要要求外，SRD 传感器还有两个额外的考虑因素：

• 当流体与外部环境的温度梯度大于 15°C 时，保持热稳定性。（仅适用于 SRD，更多信息请点击此处： 保持 SRD 的温度平衡以实现高密度精度)
• 将传感尖端与流体流动方向对齐，如图所示 图7。（仅适用于 SRD，更多信息请参见： SRD流体端方向)

下一篇文章将更详细地讨论这些情况。 适合 SRV 和 SRD 的安装.

此 Rheonics Type-SR传感器采用模块化、紧凑型设计，可根据应用条件支持多种配置。例如：

安装在托盘或盘子中

卷材涂布工艺通常使用托盘来盛放涂布过程中的液体。 Rheonics'Type-SR传感器可直接使用我们的HAW（MTK or OTK) 以及 Wft 焊接小件。以下是这些附件安装在流体托盘中的示例图。

HPT-12G：高温高压流通池

对于小型管道或软管安装， Rheonics 提供 HPT-12G（参见 图10该流通池适用于高压、高温工艺，并采用螺纹工艺连接将传感器平行放置。

HPT-12G 仅可与以下设备配合使用： SRV-X1-12G它采用 G 1/2” 螺纹连接。这确保了可冲洗密封件与 CIP 兼容，是涂装生产线的理想选择。 HPT-12G 以获取详情。

IFC-34N-SRX：管道安装流量池

对于DN5至DN25（1”）管道的直列式安装，IFC-34N-SRD流量传感器安装效果良好，探头与NPT螺纹工艺连接平行，如图所示。 图11.

该配件仅适用于 SRV-X1-34N 以及 SRD-X1-34N两者均采用 3/4 英寸 NPT 螺纹连接。其进出口尺寸相同，可连接管接头或用于循环或旁通管路的管道。详情请参见 IFC-34N-SRV 以及 IFC-34N-SRD.

流速限制

Rheonics 传感器通常兼容最高 10 米/秒的流速。由于雾化器供液管路的流速可能达到如此之高，为了防止沉降，建议将探头平行于弯头处的流向安装，这样可以减少机械冲击。然而，即使在此流速范围内，读数仍然会受到过多噪声的影响。更多详情，请参阅…… Rheonics 适用于高流量和高粘度应用的 SR 型传感器

清洁过程和 CIP/SIP 程序

为确保长期精度，可能需要定期清洁 SRV 或 SRD 传感器。涂层液容易形成沉淀物或固体沉积物，这些沉积物会粘附在传感器尖端并导致读数失真，尤其是在高粘度条件下。有关清洁程序的更多信息，请参阅如何清洁 Rheonics 探测？.

此外，传感器的机械设计本身就具有卫生特性，因此传感器适用于原位清洗 (CIP) 程序。

移动部件和障碍物

涂料溶液和材料通常在带有搅拌臂或桨叶等机械部件的混合罐中制备。必须确保传感器与任何运动部件之间有足够的间隙，以避免干扰或损坏。

气泡

关于气泡，SRV传感器不受流体中气泡的影响。相比之下，SRD传感器同时测量粘度和密度，不建议在高浓度气泡环境下使用，因为高浓度气泡可能导致测量误差，密度测量对气泡更为敏感。

• [1] Metaltrade Comax。“卷材涂层生产线产品”。
• [2] BDM卷材涂装公司。“一流的钢卷涂装解决方案”。
• [3] ECCA。“卷材涂布生产线动画”。
• [4] Rheonics SRV » 用于流体粘度监测的在线粘度计
• [5] Rheonics SRD » 密度计在线在线比重浓度