Erogazione di materiali spessi

I materiali spessi includono pasta termicamente conduttiva (mostrata), grasso, sigillante, pasta saldante, resina epossidica caricata e guarnizioni sagomate o colate sul posto. Foto per gentile concessione di Graco Inc.

La pompa volumetrica TS8100 è progettata per erogare materiali che vanno dai rivestimenti a bassa viscosità ai grassi, pasta e fondente ad alta viscosità. Foto per gentile concessione di Techcon Systems

Un robot da banco a tre assi, l'F4200N.1 ha un'area di lavoro di 200 millimetri quadrati. Foto gentilmente concessa da Ellsworth Adesivi

Le pompe con rapporto Rhino aumentano la fluidità del materiale spesso moltiplicando il livello di pressione dell'aria esercitata sul materiale per un rapporto di 48 o 65 a 1. Foto gentilmente concessa da Nordson EFD

Le affermazioni comparative possono essere positive o negative, soggettive o oggettive. Ma, in ogni caso, il loro scopo principale è illustrativo. Un esempio comune è quando qualcuno afferma che una persona o un processo è “lento come melassa” (che, tra l’altro, ha una viscosità compresa tra soli 5.000 e 10.000 centipoise [cps]).

Nel mondo dell'assemblaggio, tuttavia, non sarebbe sorprendente sentire assemblatori e altri lavoratori dell'impianto dire che qualcuno o qualcosa è lento come il burro di arachidi (da 150.000 a 250.000 cps) o lo strutto (da 1 milione a 2 milioni di cps). Il motivo è che molti dei materiali che devono erogare sono così spessi.

Il grasso è uno di questi materiali. Fino a poco tempo fa, un produttore di componenti automobilistici faticava quotidianamente nel tentativo di erogare una fascia di grasso molto denso larga 0,6 millimetri (2 milioni di cps) su un O-ring di 0,5 pollici di diametro.

L'azienda ha provato una valvola di erogazione a contatto Nordson EFD con una punta di piccolo calibro, ma la quantità da erogare era troppo piccola e il grasso era troppo secco per essere trasferito alla parte. Successivamente l'azienda ha testato il sistema di valvole a getto senza contatto PICO Pμlse di Nordson EFD. Cary Long, specialista in applicazioni di prodotto presso Nordson EFD, afferma che il sistema si è rivelato efficace grazie alla forza con cui la valvola a getto spinge il grasso fuori dall'ugello e sull'O-ring.

Il produttore di vetro isolante (IG) Viracon distribuisce anche materiali spessi. Per costruire grandi vetrate isolanti (165 pollici di altezza per 60 pollici di larghezza) per la Freedom Tower di New York City, i lavoratori di Viracon hanno dovuto utilizzare un sigillante per vetrate strutturali in due parti con una viscosità compresa tra 250.000 e 300.000 cps.

Le specifiche di progettazione richiedevano che il materiale venisse accuratamente miscelato in un rapporto esatto e quindi erogato. Sfortunatamente, il vecchio sistema di dosaggio e distribuzione di Viracon produceva materiale che poteva essere fuori rapporto e il sistema non era in grado di avvisare gli operatori di questo problema. Per risolvere il problema, l'azienda è passata all'ExactaBlend AGP (proporzionatore avanzato per smaltatura) di Graco Inc. Il nuovo sistema si spegne se il materiale viene miscelato fuori rapporto. Ancora più importante, ha aumentato la produzione del 20%.

Il materiale spesso, che si tratti di grasso, sigillante, pasta saldante, resina epossidica caricata, gel e paste termoconduttivi o guarnizioni stampate o colate sul posto, pone sfide particolari per le apparecchiature di erogazione. Sapendo questo, i produttori si affidano a valvole precise, pompe e sistemi di erogazione potenti per fornire depositi accurati, ripetibili e senza gocciolamenti in ogni applicazione.

La storia dell'erogazione di materiali densi risale a molti decenni fa. Il fondatore di Graco, Russell Gray, sviluppò una pistola per grasso alimentata dalla pressione dell'aria nel 1926, quando le pistole manuali della stazione di servizio dove lavorava si rivelarono inaffidabili alle basse temperature del Minnesota. Nel giro di 25 anni, Russell e suo fratello Leil fondarono la Gray Co. Inc. e svilupparono pompe di lubrificazione per l'industria automobilistica e militare, nonché una pompa diretta dal fusto per fluidi industriali pesanti.

Da allora, diversi altri fornitori hanno sviluppato valvole, pompe, sistemi di erogazione e relativi componenti specifici per gestire materiali con una viscosità compresa tra 100.000 e oltre 5 milioni di cps. Techcon Systems, ad esempio, iniziò la sua attività come azienda di imballaggi di sigillanti siliconici RTV per l'industria aerospaziale in California all'inizio degli anni '60, ma nel giro di pochi anni sviluppò attrezzature per distribuire questo materiale spesso.