Druckluft präzise in das Polyurethan bringen

Beim Auftragen von Polyurethan-Schaum, auch in sehr feinen Raupen, sorgt ein Pneumatik-Paket von SMC für saubere und präzise dosierte Druckluft.

Druckluft spielt eine Schlüsselrolle beim Auftragen von Polyurethan-Schaum. Die zeigt sich insbesondere in der Automobilindustrie, wenn Polyurethan (PUR) als Dichtungs- und Klebematerial eingesetzt wird. Dabei gelten hohe Qualitätsansprüche. Auf das Gemisch und die Dosierung des PUR-Schaumes kommt es hierbei besonders an.

Während auf der Baustelle häufig Zwischenräume ohne allzu große Präzision mit PUR-Bauschaum ausgefüllt werden, kommt es bei der Abdichtung von Fugen in einer Automobilkarosserie auf jedes Gramm und jeden Millimeter an. Der PUR-Schaum muss so präzise wie möglich aufgetragen werden.

Hierfür hat der Maschinenbauer Endin aus Weikersheim seine Foamply ST-Schaumdosieranlage entwickelt. Sie bereitet einkomponentiges PUR zu dosierbarem Schaum auf. Die Maschine dosiert PUR-Schaum zu millimeterdicken „Rollen“ und bringt diese mithilfe eines Roboters auf kleine Werkstücke auf. Hierfür braucht es Druckluft in der benötigten Qualität – trocken, rein und mit konstantem Druck.

„Der Schlüssel zu einem guten Ergebnis ist die Vorbereitung des Schaums“, erläutert Stephan Hoof, Geschäftsführer von Endin. „Für ein perfektes Ergebnis können wir das Polyurethan nicht einfach auf die Bauteile spritzen und der Reaktion ihren Lauf lassen.“ Die Lösung: In der Schaumdosieranlage wird unter hohem Druck trockene, gefilterte Luft in das Polyurethan injiziert. Ein Homogenisierer mischt das Material vor.

Endin rüstet seine Foamply-Schaumdosiermaschinen mit pneumatischen Komponenten von SMC aus. Diese umfassen robuste Ventilinseln, präzise Durchflusssensoren und leistungsstarke Filter-Regler-Einheiten.

Dieser Prozess erzeugt eine sehr gleichmäßige Verteilung der Luftblasen im Polyurethan. Die Foamply ST fördert das Gemisch dann weiter in die Dosierzylinder, die für den benötigten Druck von 80 bis 120 bar sorgen. Dosiert wird der Schaum am Ende über ein pneumatisch betriebenes Ventil.

„Roboter tragen dann weniger als einen Millimeter dicke Schaumraupen auf die Werkstücke auf“, sagt Hoof. Wichtig ist dabei neben der Präzision auch die Taktzeit, damit beim Kunden große Stückzahlen in kurzer Zeit realisiert werden können – mit möglichst geringen Ausfallzeiten. Auch die Vormisch-Luft muss exakt dosiert und trocken genug sein, um keine vorzeitige Reaktion mit dem PUR auszulösen. Dafür benötigt Endin leistungsstarke und präzise Feinfilter, Druckregler und Pneumatikventile.

Detlef Hett, Team Leader Sales bei SMC: „Damit das Polyurethan nicht bereits in der Maschine reagiert, sondern akkurat auf die kleinen Bauteile aufgebracht werden kann, braucht es ein individuelles, pneumatisches Komplettpaket.“ Für Endin hat SMC deshalb ein Konzept mit SY-Ventilinseln, elektropneumatischen Reglern der Serie ITV, Filter-Reglern der Serie AW und Durchflusssensoren der Serie PFMV entwickelt.

Der Vormisch-Prozess und das pneumatische Dosierventil der Foamply ST benötigen zu jeder Zeit die optimale Menge Druckluft. Mit Durchflussraten von bis zu 1.500 l/min bringen die Ventilinseln der Serie SY von SMC immer genug Druckluft an die Zylinder. Hett: „Unsere Ventilinseln zeichnen sich durch eine kurze Ansprechzeit und hohe Wiederholgenauigkeit aus.“

Zudem sind die Ventilinseln sehr robust: Die Variante mit Stahlschieber überzeugt durch eine Lebensdauer von mindestens 200 Mio. Zyklen. Damit ist sie gerüstet für einen ununterbrochenen Dreischichtbetrieb. Muss doch einmal ein Ventil ausgetauscht oder durch ein größeres ersetzt werden, ist das problemlos möglich, denn unterschiedliche Ventilgrößen lassen sich auf einer Grundplatte kombinieren.

Um die enorm millimeter-feinen Polyurethan-Raupen herzustellen, wird nicht nur viel Druckluft benötigt – sie muss genau geregelt und möglichst rein sein. Dafür muss die Maschinensteuerung jederzeit wissen, wie viel Druckluft gerade wo fließt – eine Aufgabe für den Durchflusssensor PFMV. Durch seinen konischen Zufluss erfasst der Sensor die Durchflussrate und überträgt diese direkt an die SPS. „Zudem benötigt der Sensor keine lange Beruhigungsstrecke“, sagt Hett. „Gepaart mit seiner geringen Größe spart der Durchflusssensor damit wertvollen Platz in der Anlage.“

Für reine, exakt dosierte Luft in der Schaumdosiermaschine sorgen die Filter-Regler der Serie AW sowie der elektropneumatische Regler der Serie ITV. Mit ihrer kompakten Größe sind sie leicht in die Maschine integrierbar und ihr Durchfluss ermöglicht eine hohe Prozessgeschwindigkeit.

Das pneumatische Gesamtpaket mit SY-Ventilinseln, PFMV-Durchflusssensoren und weiteren Komponenten von SMC liefern reine Druckluft für einen gleichmäßigen Vormischprozess und ermöglichen so die Applikation sehr feiner PUR-Raupen auf kleine Werkstücke.

Ein 3/2-Wege-Handabsperrventil der Serie VHS rundet das Pneumatik-Paket ab. Es sichert das pneumatische System und kann im drucklosen Zustand mit einem Vorhängeschloss versehen werden. Wartungsarbeiten bei abgeschalteter Maschine lassen sich damit risikofrei und manipulationsgeschützt vornehmen. Und dank einem internationalen Service- und Supportnetzwerk liefert SMC Ersatzteile schnell an jeden Ort, falls sie einmal benötigt werden.

mg