Implementation of a Mixing-Ratio Control System for Two-Component Liquid Silicone Mixture

이액형 액상실리콘 재료의 혼합비율 제어 시스템 개발

Abstract

The mixture ratio of two-component liquid silicone is important for the inherent physical characteristics of the finished product. Therefore, it is necessary to uniformly control the ratio of the main material and the sub-material. In this paper, a mixing-ratio control system was designed, which consists of a digital flow meter and a flow control system to measure the flow rate of the raw materials and a pumping system to maintain constant pressure and transfer of the raw materials. In addition, a program was developed to control the organic interlocking and mixing ratio. For the verification of the developed system, we compared the actual weight of raw material with the value measured by the flow meter during pumping, and we measured the physical properties of the mixed material by making test samples with and without the application of the mixing-ratio improvement algorithm. The measured value was close to the reference value with a hardness range of 46-47 and tensile strength of 9.3-9.5 MPa. These results show that the mixing ratio of the liquid silicone is controlled within an error range of ${\pm}0.5%$.

이액형 액상 실리콘 혼합비율은 혼합된 액상 실리콘 원재료를 통해 완성된 제품이 갖추어야하는 고유의 물리적 특성에 더 부합되며 제품 품질에 중요한 요소이기 때문에 주재료와 부재료의 균일한 비율제어는 필요하다. 본 연구에서는 주재료와 부재료 각각의 원재료 이송유량을 확인할 수 있는 디지털 유량계와 유량제어시스템, 압력을 일정하게 유지함과 동시에 원재료 이송을 위한 펌핑 시스템으로 구성 되도록 혼합 비율 제어시스템을 설계 하였다. 또한 시스템과의 유기적인 연동과 혼합비율 제어를 위한 프로그램을 개발 하였다. 개발된 시스템의 검증을 위해 펌핑을 통한 실제 계량된 원재료의 중량과 유량계의 측정값을 비교 하였으며, 혼합 비율 향상 알고리즘의 적용 유무에 따른 테스트 시편을 제작하여 혼합된 재료의 물리적 특성을 측정하였다. 테스트 결과 알고리즘을 적용한 시편의 경우 경도는 46~47 범위, 인장 강도는 9.3MPa~9.5MPa 범위로 기준값에 가까운 측정값을 얻을 수 있었다. 이 결과들은 이액형 실리콘의 혼합 비율을 ${\pm}0.5%$이내의 오차 범위에서 제어됨을 알 수 있었다.

Fig. 1. Single pressure system for two-component liquid silicone mixing.

Fig. 2. Basic structure for two-component liquid silicone mixing system.

Fig. 3. Suggested liquid silicone mixing system

Fig. 4. Block diagram for the control of the two-component liquid silicon mixing system

Fig. 5. Control system and front monitor part

Fig. 6. Main Screen of liquid silicone mixing system

Fig. 7. Two-component liquid silicon mixing system

Fig. 8. Measurement results (a) without suggested algorithm (b) with suggested algorithm.

Fig. 9. (a) Cylinder type samples for hardness test, (b) dumbbell type samples for tensile strength.

Table 1. Physical characteristics of the silicone