Автоматическое перемешивание ВИКСИНТОВ У-1-18 и У-2-28. Почему не все планетарные миксеры подойдут?

Елена Набокова, коммерческий директор ООО "ПРОТЕХ"

Чтобы установить эмпирическим путем, что не все планетарные миксеры одинаково полезны для перемешивания ВИКСИНТОВ У-1-18 и У-2-28, нам понадобилось несколько лет упорной работы и больше сотни смешиваний материалов. Подвести теоретическую базу под наши изыскания помогли научные работы и опубликованные в различных изданиях доклады и статьи специалистов ОАО «Технология Ромашина», г. Обнинск, Калужской обл., которые проделали огромную работу, выявляя влияние технологических факторов на качество соединения керамики и металла герметиками ВИКСИНТ У-1-18(НТ) и ВИКСИНТ У-2-28 (НТ).

Предприятие много лет использует эти герметики в качестве адгезива для соединения разнородных по физико-техническим свойствам материалов, используемых в производстве головных антенных обтекателей летательных аппаратов. Операция соединения керамического изделия с металлическим шпангоутом, по мнению специалистов ОАО «Технология Ромашина», является наиболее ответственной во всей технологической цепочке производства обтекателей.

Одним из направлений изысканий специалистов предприятия стало влияние такого фактора, как качество подготовки герметика. Общий принцип приготовления ВИКСИНТов — соединение и перемешивание всех компонентов, входящих в их состав. Однако технологи предприятий, работающих с кремнийорганическими герметиками холодного отверждения знают, что классический, ручной способ смешивания этих композиций не дает возможности получить стабильно качественных, а особенно повторяемых результатов. В частности, прочностные характеристики клеевого соединения при сдвиге приготовленных вручную ВИКСИНТов не соответствуют требованиям, предъявляемым к герметизирующим материалам для авиастроения. Сложность приготовления ВИКСИНТов ручным способом связана с большой вязкостью основной пасты (более 1200 Па*с), а также низкое содержание жидких компонентов (не более 4% мас.), что существенно затрудняет процесс равномерного перемешивания пасты с катализатором и гидрофобной жидкостью. Например, разброс значений прочности при сдвиге τсдв клеевых соединений конструкционных материалов, изготовленных с использованием герметика одного замеса, достигает 45%.

В 2016 году специалисты «Ромашина» разработали фрезу специальной конструкции для перемешивания материалов. Результаты смешивания на разных режимах они свели в таблицу, указав в ней данные по прочности клеевого соединения при сдвиге τсдв образцов, значения относительного стандартного отклонения δ, а также жизнеспособность герметика для каждой партии.

Мы же будем говорить о принципиально другом способе — планетарном, то есть безлопастном смешивании. В таком случае скорость перемешивания будет отличаться, причем напрямую будет зависеть от конструкции миксера. Об этом подробнее мы поговорим ниже. Сейчас же просим вас обратить внимание на то, что время жизнеспособности герметика напрямую зависит от таких параметров как увеличение/уменьшение скорости смешивания материала и время перемешивания.

В отчете отмечается, что при увеличении скорости и времени смешивания выше приведенных в таблице значений, жизнеспособность герметика составляет менее 20 минут, что делает затруднительным его нанесение на склеиваемые поверхности. Связано это с повышением температуры материала в процессе интенсивного или длительного перемешивания, что приводит к ускоренному процессу вулканизации ВИКСИНТа.

А вот теперь рассмотрим конструктивные особенности различных планетарных миксеров.

Планетарное смешивание схематично

Перемешивание происходит под воздействием гравитационных сил, которые возникают при вращении банки вокруг своей оси, а также при одновременном вращении банки вокруг вертикальной оси центрифуги.

При этом смешивание не будет происходить, если не добиться необходимой перегрузки по основному валу (вокруг вертикальной оси центрифуги). Достичь нужного уровня перегрузки можно двумя способами: увеличением скорости вращения (по этому пути пошли производители практически всех импортных миксеров для планетарного смешивания) или, как в нашем случае, увеличив плечо — расстояние центра емкости от центральной оси миксера. Чем плечо длиннее, тем ниже скорость вращения необходимо обеспечить для гравитационного «самоперемешивания».

Но самое главное в нашем случае — это скорость вращения банки с материалом вокруг своей оси. Именно такой параметр, как количество оборотов в минуту определяет количество выделяемого во время перемешивания тепла. Чем выше скорость, тем интенсивнее выделяется тепло и, соответственно, сокращается жизнеспособность материала. В импортных решениях скорость вращения банки жестко завязана на скорость основного вала.

В интернете вы без труда можете найти видео по смешиванию ВИКСИНТа У-1-18 с красителем на планетарном миксере ZYE.

Скриншот с данными параметров миксера ZYE в процессе смешивания ВИКСИНТа У-1-18

На приведенном скриншоте видно, что для достижения нужной для гравитационного перемешивания перегрузки оператор выставляет значение основного вала до 2 500 об/мин. Скорость вторичного вала (вращения банки) не отображается, так как она конструктивно привязана к скорости основного вала. Например, в миксере THINKY ARE-310 отношение скорости планетарного вращения к скорости вращения контейнера 1 : 2,5.

При проектировании планетарного миксера Соло-ВКС мы пошли принципиально иным путем. Скорость вращения вторичного вала мы сделали независимой, тем самым получив широкое окно процесса. Увеличивая/уменьшая скорость вращения емкости и конечно же время смешивания, мы можем при необходимости регулировать жизнеспособность герметика в зависимости от принятого на предприятии техпроцесса. Кто-то использует герметик сразу по приготовлении, кто-то предпочитает сразу приготовить партию побольше, переупаковать виксинт в картриджи с помощью экструдера, и, например, отдать в соседний цех для дальнейшей работы.

Смешивание ВИКСИНТов У-1-18 и У-2-28 на миксере Соло-ВКС достигается при следующих режимах: скорость основного вала — 500 об./мин., скорость вращения банки — 25 об./мин, время 3 минуты. Повторюсь, регулируя эти параметры, мы управляем временем жизнеспособности материалов.

Еще одной особенностью миксера Соло-ВКС является то, что вакуумирование осуществляется в процессе смешивания, при этом вакуумируется не весь объем миксера, а только непосредственно емкость с материалом.

Использованная литература:

1. Тычинская М.С. «Исследование по совершенствованию технологии изготовления крупногабаритных изделий на основе водных суспензий кварцевого стекла.» дис. канд. техн. наук Государственный научный центр РФ Акционерное общество «Обнинское научно-производственное предприятие «Технология» имени А. Г. Ромашина», Москва — 2021.
2. Влияние технологических факторов на качество соединения керамики и металла герметиками ВИКСИНТ У-2-28(НТ) и ВИКСИНТ У-1-18(НТ)
3. Способ приготовления кремний органического герметика марки ВИКСИНТ — описание изобретения к патенту. Авторы: Харитонов Д.В., Русин М.Ю., Анашкина А.А., Моторнова М.С.

Понравилась статья? Поставьте лайк 4

Электроника Производство электроники