Statische mengers – selectie en dimensionering voor lijm- en kittoepassingen
De statische menger is bij tweecomponenten-lijm- en kittoepassingen een centraal element in de procesketen van de doseerinstallatie. In veel gevallen dient de punt van de statische menger rechtstreeks als spuitmond – de menger is daarmee vaak de laatste schakel vóór de applicatie. Ook wanneer doseerinstallatie en mengverhouding foutloos werken, bepaalt de mengkwaliteit het resultaat op de lijmplaats. In de praktijk wordt het belang van de keuze en dimensionering van de menger echter vaak onderschat.
Dit artikel legt uit welke factoren bij de keuze en dimensionering van statische mengers voor doseerinstallaties werkelijk doorslaggevend zijn en waarom de verkeerde menger ondanks een correcte mengverhouding tot foutieve resultaten kan leiden.
Afbeelding: verschillende statische mengers in overzicht
De afbeelding toont verschillende statische mengers – van kunststof wegwerpmengers met verschillende geometrieën tot afzonderlijke mengelementen. Afhankelijk van toepassing, mengverhouding en viscositeit worden verschillende bouwvormen en aantallen elementen ingezet.
Taak van de statische menger
De statische menger heeft een duidelijk gedefinieerde taak: hij moet de twee componenten van een tweecomponenten-lijm of -kit zo met elkaar vermengen dat een homogene, gelijkmatig vermengde materiaalstructuur ontstaat. Alleen dan kan de chemische reactie tussen hars en verharder volledig en gelijkmatig verlopen.
Een slecht vermengd materiaal blijkt in de praktijk uit:
– ongelijkmatige uitharding
– strepen of zachte plekken in de lijm
– verminderde mechanische sterkte
– onvoldoende afdichtfunctie
Deze effecten treden vaak pas na de applicatie op en zijn dan moeilijk eenduidig terug te voeren op de mengkwaliteit.
Patroonmengers versus machinemengers – een belangrijk verschil
Voordat het over de eigenlijke mengerkeuze gaat, is een fundamenteel onderscheid belangrijk:
Patroonmengers worden gebruikt in combinatie met tweecomponenten-patronen en patroonpistolen. In de praktijk worden deze mengers reeds door de materiaalfabrikanten voorgekwalificeerd en vastgelegd. De gebruiker neemt de aanbeveling van de lijmfabrikant over en gebruikt de voorgeschreven menger. Hier is doorgaans geen individuele dimensionering nodig. Patroonmengers werken vaak met Quadro-geometrieën.
Machinemengers worden toegepast op doseerinstallaties en werken onder aanzienlijk hogere drukken. Hier zijn slechts zelden vaste statische mengers door de materiaalfabrikanten voorgeschreven. De menger moet veeleer individueel op de betreffende toepassing worden afgestemd – en dat zelfs bij dezelfde lijmen en kitten. Want de dimensionering hangt niet alleen af van het materiaal, maar in belangrijke mate van de procesparameters van de betreffende toepassing.
Dit artikel behandelt de keuze en dimensionering van machinemengers op doseerinstallaties.
Welke factoren de mengerkeuze bepalen
De keuze van de juiste statische menger voor een doseerinstallatie hangt af van meerdere parameters die samen moeten worden beschouwd. Elk van deze factoren kan de dimensionering aanzienlijk beïnvloeden – een algemene vereenvoudiging is daarom niet mogelijk.
– Mengverhouding: De mengverhouding beïnvloedt hoeveel mengelementen nodig zijn en welke geometrie wordt ingezet. Daarbij is de dimensionering niet alleen bij asymmetrische verhoudingen zoals 10:1 veeleisend – ook bij 1:1 kan de combinatie van viscositeit, doorstroomsnelheid en potlife een zorgvuldige afstemming van diameter, lengte en aantal elementen vereisen. Waarom de ingestelde mengverhouding alleen nog geen uitspraak doet over de werkelijke mengkwaliteit, leggen wij uit in ons artikel Mengverhouding bij tweecomponenten-lijmen en -kitten.
– Viscositeit van de componenten: De viscositeit beïnvloedt het stromingsgedrag in de menger. Daarbij zijn niet alleen hoogviskeuze materialen veeleisend – ook dunvloeibare materialen kunnen vanwege hun vloei-eigenschappen een bijzondere dimensionering van de menger vereisen. Grote viscositeitsverschillen tussen A- en B-component stellen extra eisen aan de geometrie.
– Uitvoercapaciteit en doorstroomsnelheid: Dit is een bijzonder praktijkrelevante factor. Dezelfde lijm of kit kan op een installatie met lage uitvoercapaciteit een andere menger vereisen dan op een installatie met hoge uitvoercapaciteit. De menger moet zo worden gedimensioneerd dat hij bij de beoogde doorstroomsnelheid een voldoende mengeffect bereikt, zonder een overmatige tegendruk te veroorzaken.
– Doseertechniek: Ook de toegepaste doseertechniek heeft een rechtstreekse invloed op de mengerkeuze. Bij tandwieldoseertechniek is de materiaalstroom nauwkeuriger en constanter, wat een gelijkmatigere vermenging bevordert. Daardoor kunnen aanzienlijk kortere statische mengers worden ingezet dan bij zuigerdoseertechniek, die door de constructie drukschommelingen bij de omschakelpunten veroorzaakt en daarom langere mengtrajecten vereist. De verschillen tussen beide doseertechnologieën leggen wij uitgebreid uit in ons artikel Tandwiel- of zuigerdoseertechniek.
– Mengergeometrie: Verschillende mengelementvormen – bijv. helix, Quadro of roosterstructuren – veroorzaken verschillende stromingspatronen en verschillende tegendrukken. De keuze van de geometrie beïnvloedt rechtstreeks de mengkwaliteit, het drukverlies en het dode volume.
– Potlife van het materiaal: Materialen met een zeer korte potlife vereisen bijzondere aandacht. Ook in continue productieprocessen moet de statische menger regelmatig vóór het verstrijken van de potlife opnieuw worden gevuld om de uitharding van het materiaal in de menger en daarmee een blokkade te voorkomen.
Helixmengers als standaard bij doseerinstallaties
Bij doseerinstallaties worden in de praktijk overwegend helixmengers toegepast. Helixmengers werken met spiraalvormige elementen die het materiaal afwisselend splitsen en omleiden. Zij bieden een goede verhouding tussen mengkwaliteit en tegendruk en zijn ontworpen voor de typische drukverhoudingen op doseerinstallaties.
Quadro-mengers en X-grid-mengers veroorzaken per element weliswaar meer splits- en omleidingsstappen en bereiken daardoor op een kortere bouwlengte een hogere mengintensiteit. Door de structuur van hun mengelementen veroorzaken zij echter een aanzienlijk hogere tegendruk. Op doseerinstallaties kunnen zij daarom vaak niet worden ingezet. Een uitzondering vormen zeer laagviskeuze en vloeibare materialen, waarbij de tegendruk ondanks de intensieve mengergeometrie binnen een aanvaardbaar bereik blijft.
Voor de meeste doseertoepassingen met pasteuze lijmen en kitten is de helixmenger daarom de geschikte keuze.
Het principe: maximale mengkwaliteit bij minimaal volume
Een vaak onderschat aspect bij de dimensionering van de menger is het dode volume van de menger. In beginsel geldt – onafhankelijk van de potlife van het materiaal: de statische menger moet zo worden gekozen dat hij de vereiste mengkwaliteit betrouwbaar levert, maar daarbij een zo gering mogelijk volume heeft.
Waarom is dat belangrijk? Tussen de afzonderlijke applicaties wordt de statische menger vóór het verstrijken van de potlife met het gemengde tweecomponentenmateriaal doorgespoeld en opnieuw gevuld, zodat de reactie in de menger opnieuw begint. Hoe groter het mengervolume, hoe hoger het materiaalverbruik bij elke spoelbeurt. In totaal kunnen deze verliezen over de bedrijfsperiode een aanzienlijk effect hebben op de materiaalkosten.
De dimensionering is daarom altijd een optimum: voldoende mengelementen en diameter voor een volledige vermenging, maar niet meer dan nodig.
Wat er gebeurt als de menger verkeerd is gedimensioneerd
Fouten bij de mengerkeuze behoren tot de onderschatte foutenbronnen in tweecomponenten-doseerprocessen. Typische scenario's:
– Te weinig mengelementen: De componenten worden niet volledig vermengd. De chemische reactie verloopt ongelijkmatig, wat zich uit in strepen, zachte plekken of onvoldoende sterkte.
– Te grote mengerdiameter of te veel elementen: Het dode volume neemt onnodig toe, wat leidt tot hogere spoelverliezen. Tegelijkertijd kan een te grote diameter ertoe leiden dat te weinig tegendruk ontstaat – wat eveneens een slechtere vermenging tot gevolg heeft.
– Te kleine mengerdiameter: De tegendruk neemt toe, wat de doseernauwkeurigheid kan beïnvloeden en de pompen kan belasten.
– Verkeerde geometrie: Een Quadro-menger of X-grid-menger op een doseerinstallatie met pasteuze materialen veroorzaakt te veel tegendruk en kan het doseerproces negatief beïnvloeden.
Mengertests en kwalificatie van nieuwe materialen
Als onafhankelijke en neutrale machinebouwer werken wij samen met toonaangevende materiaalfabrikanten om bij nieuw ontwikkelde lijmen en kitten tests uit te voeren op onze tweecomponenten-doseerinstallaties. Doel van deze tests is passende statische mengers uit te proberen en voor de betreffende toepassing te kwalificeren.
Daarbij ondersteunen wij alle materiaalfabrikanten op gelijke wijze – ongeacht merk of fabrikant. Onze focus ligt uitsluitend op de best mogelijke procesbetrouwbaarheid voor de gebruiker.
Bent u materiaalfabrikant en ontwikkelt u nieuwe tweecomponenten-lijmen of -kitten?
Wij bieden u aan uw nieuwe materialen op onze doseerinstallaties te testen en de passende statische menger samen te kwalificeren. Neem contact met ons op voor vrijblijvend overleg.
Onze aanbeveling voor de mengerkeuze bij doseerinstallaties
De juiste mengerkeuze laat zich niet alleen via tabellen of vuistregels maken. Zij volgt uit het samenspel van mengverhouding, viscositeit, uitvoercapaciteit, doseertechniek, potlife en toepassingstype.
Uit onze ervaring zijn de volgende punten in de praktijk bijzonder belangrijk:
– elke toepassing vereist een individuele beschouwing van alle invloedsfactoren
– tandwieldoseertechniek maakt kortere mengers mogelijk dan zuigerdoseertechniek
– het dode volume moet in beginsel zo gering mogelijk worden gehouden
– bij verschillende uitvoercapaciteiten op dezelfde installatie moet de menger geschikt zijn voor het gehele capaciteitsbereik
– doel is altijd: de vereiste mengkwaliteit bereiken met het kleinst mogelijke mengervolume
Passende productcategorieën
Alle statische mengers in overzicht
STATOMIX ME-serie (medmix)
STATOMIX MS-serie (medmix)
Statische mengers Nordson serie 160/161
Statische mengers Nordson serie 162A
Samenvatting
De statische menger bepaalt de mengkwaliteit en daarmee rechtstreeks de eigenschappen van de lijm- of afdichtverbinding. Bij doseerinstallaties zijn er – anders dan bij patroontoepassingen – doorgaans geen vaste mengers voorgeschreven door de materiaalfabrikanten. De dimensionering moet individueel worden afgestemd op mengverhouding, viscositeit, uitvoercapaciteit, doseertechniek en potlife. Daarbij geldt: zoveel mengprestatie als nodig, zo weinig mengervolume als mogelijk. Een correcte mengverhouding alleen garandeert nog geen goed resultaat – pas in combinatie met de juist gedimensioneerde menger is het tweecomponentenproces volledig geborgd. Hoe de werkelijke procesbetrouwbaarheid door echte meetwaarden verder kan worden verhoogd, leest u in ons artikel Volumemeters bij tweecomponenten-doseertoepassingen.
Individueel advies
Hebt u ondersteuning nodig bij de mengerkeuze of wilt u nagaan of uw huidige menger optimaal bij uw toepassing past?
Neem contact met ons op
