Лако-красочные материалы — производство

Отверждение (полимеризация) порошковых полимерных  покрытий должно проходить как можно более правильно и при всем этом не нарушать качество образующегося покрытия (Пк), еще чувствительного к наружным воздействиям.

Реакция полимеризации порошковых  полимерных покрытий протекает зависимо от состава композиции, согласно законам кинетики, при определенной температуре и времени в печи полимеризации. При жаркой сушке весь слой порошкового краски  должен быть как можно резвее нагрет до нужной температуры при ее однородном рассредотачивании в отверждаемом слое. Только при таких критериях расплав порошковой краски  может достигнуть малой вязкости без ухудшения растекаемости в итоге проходящей реакции полимеризации. При неспешном нагревании в толщине слоя порошковой краски  начинается процесс полимеризации еще до того, как вышло его достаточное растекание по поверхности изделия, в итоге чего отвержденная поверхность выходит неровной. Обычно температура жаркой сушки для порошковых красок  составляют 110 — 250°C, а время выдержки 5 — 30 мин. Определенное воздействие на процесс отверждения-полимеризации имеют форма и толщина окрашиваемых изделий. Под временем нахождения в печи обычно предполагается время, в течение которого изделие находится в активной зоне печи полимеризации. Оно делится на время нагрева и выдержки. Температура жаркой сушки и нужное время выдержки определяются типом порошкового ЛКМ, а время нагрева -толщиной материала подложки и конструктивной формой зоны нагрева. Всепостоянство температуры жаркой сушки и контроль температуры в процессе нагрева обеспечивают получение покрытия с равномерным блеском и предупреждают перегрев порошкового полимерного покрытия.

Конструкционные разновидности сушильных камер

Зависимо от вида загрузки сушилки делятся на камерные и непрерывного деяния. Корпуса сушилок состоят, обычно, из кассет с двойными стенами, выполненных из листового металла, меж которыми находится изолирующий материал. Отдельные кассеты на местах соединений должны плотно прилегать друг к другу, потому очень важен кропотливый установка с внедрением подходящей уплотнительной массы. При всем этом на участке нанесения порошковых покрытий  следует избегать использования силиконсодержащих герметиков, так как их остатки приводят к образованию изъянов (кратеров).

Конструкция сушилок всегда должна быть таковой, чтоб создавалось как можно меньше «тепловых мостиков» меж их внешней и внутренней обшивкой. Начиная с определенной длины и температурных диапазонов, должны быть предусмотрены особые соединения, учитывающие расширение материала и достаточные для компенсации колебаний длины внутренней и внешней обшивок корпуса. Не считая того, нужно обеспечить полную плотность всех воздуховодов и воздушных каналов. Вентиляторы должны быть соединены с корпусом так, чтоб не передавалось никаких колебаний, мешающих работе.

Камерные сушилки представляют собой самые обыкновенные конструкции печей полимеризации и загружаются в повторяющемся режиме. Эти сушилки употребляют при малой пропускной возможности и/либо при значительно изменяющихся критериях жаркой сушки, к примеру когда с для окрашиваемых изделий различной толщины нужно различное время сушки либо когда при использовании разных порошковых ЛКМ используют разную температуру сушки.

Огромным недочетом этих печей является загрузка изделий отдельными партиями. Когда двери сушилки открываются для загрузки либо выгрузки, температура в печи приметно падает и для заслуги требуемой температуры приходится ожидать определенное время. Но для хорошей полимеризации и неплохой растекаемости ЛКМ по поверхности нужная температура изделия должна быть достигнута за может быть более куцее время.

Сушилки непрерывного деяния при серийном производстве загружаются в поточном режиме — безпрерывно либо временами, почти всегда с применением транспортных установок. У этого типа сушилок входное и выходное отверстия размещаются на обратных сторонах. Вероятна реверсивная сборка, при которой система транспортирования сконструирована таким макаром, что изделия один либо пару раз меняют направление собственного движения.

Сушилки непрерывного деяния и реверсивные сушилки оборудуют в текущее время так именуемыми A-шлюзами, представляющими из себя зоны, созданные для предотвращения утрат тепла у входного и выходного отверстий сушилки при помощи поднимающихся либо опускающихся по наклонной участков транспортной системы снутри сушилки. При всем этом вход и выход размещаются на этом же уровне, ниже дна сушилки. Если установка работает в повторяющемся режиме, сушилка для предотвращения утрат тепла может быть оборудована раздвижными либо подъемными дверцами. Такая конструкция употребляется в большей степени при огромных размерах окрашиваемых изделий и наименьшей пропускной возможности. В данном случае площадь на которой размещается печь растет на величину, занимаемую участком подъема конвейерной системы, который тем короче, чем круче может подниматься сборочный поток с учетом метода подвески окрашиваемых изделий. Достаточное расстояние меж 2-мя обрабатываемыми изделиями составляет 100 мм, малое — 80 мм.

При недочете производственных площадей часто не удается воплотить конструкцию, включающую А-шлюз с стопроцентно подходящим ему участком конвейерной системы. Компромисс в данном случае получается из-за того, что в торцевой стене делают вырез для сборочного потока и подвески, и только более широкие окрашиваемые изделия поступают вовнутрь печи снизу. Утраты на участке более узенького выреза можно понизить методом установки защитных частей, сделанных из эластичного материала.

Корытные сушилки — аппараты, конструкция которых предуматривает загрузку вертикально сверху в повторяющемся режиме. Лишние утраты тепла предотвращаются при помощи откидных дверей. Корытные сушилки нередко используют в погружных установках с ваннами, оборудованными передвижными подъемно-транспортными системами. Они также применяются при транспортировании крупногабаритных окрашиваемых изделий повдоль погружной установки при помощи загрузочных автоматов (передвижных подъемно-транспортных систем). Температура в печи сохраняется наложением сверху крышки с подвесками, на которые навешивается обрабатываемое изделие, а при отсутствии подвесок — при помощи откидной либо передвижной крышек.

Комбинированная сушилка либо сушилка блочного типа. Так как перед нанесением порошкового ЛКМ изделия, обычно, подвергаются подготовительной хим обработке, в большинстве установок для нанесения вместе с печью полимеризации нужна также сушильная камера для удаления воды. Комбинирование этих агрегатов позволяет получить определенную экономию благодаря наличию совместной разделительной стены для каждой печи и отсутствию утрат коробки через внешную стену. Не считая того, отходящий воздух печи полимеризации можно соединять с воздухом сушильной камеры и оттуда выводить наружу как отработанный. Таким макаром, отпадает необходимость в наличии трубы для удаления отходящего воздуха и появляется возможность рекуперации энергии в согласовании с перепадом температур меж печью полимеризации и сушилкой для удаления воды.Печь полимеризации в случае внедрения таковой сушилки блочного типа имеет почти всегда U-образную конструкцию, так что длина корпуса в большинстве случаев примерно схожа с сушилкой блочного типа.

Способы сушки

Зависимо от нрава переноса тепла различают сушку за счет конвекции либо различного рода облучения. Конвекционная либо циркуляционная сушка осуществляется за счет движения потока нагретого воздуха на изделия, при этом на их поверхности происходит насыщенный термообмен. Подогретый воздух охлаждается, передавая термическую энергию окрашиваемому изделию. При всем этом температура изделия увеличивается и греется лакокрасочные покрытий.

Для нагревания воздуха в сушилках циркуляционного типа могут употребляться все известные источники энергии. На практике в большинстве случаев используют дизельное горючее, природный газ, электроэнергию, масла, жаркую воду и пар. Источник энергии выбирают, исходя из экономических либо специфичных для определенного предприятия суждений, также с учетом из температуры, нужной для сушки.

Различают прямой либо косвенный подогрев. В сушилках с косвенным подогревом перенос энергии в циркулирующий воздух осуществляется при помощи теплообменников. В аппаратах с прямым подогревом сушильная среда греется методом введения нагретых газов, образующихся в итоге сгорания природного газа либо котельного горючего.

Прямой подогрев более выгоден исходя из убеждений экономии энергии, но может быть применен исключительно в тех случаях, когда чистота топочных газов исключает возможность загрязнения окрашиваемой поверхности, потому что в неприятном случае может произойти пожелтение покрытия  или внесение частичек сажи, образующихся в итоге неполного сгорания. При в особенности больших требованиях к качеству получаемых покрытия  можно создавать фильтрацию как циркуляционного, так и свежайшего воздуха сушилки, чтоб накрепко защитить еще не отвержденное покрытие  от попадания загрязнений. Для циркуляции жаркого воздуха употребляются вентиляторы, обычно кругового типа. Конвекционные сушилки работают, обычно, со скоростью циркуляции воздуха 1—2 м/с. В ряде всевозможных случаев, невзирая на высочайший расход энергии, имеет смысл существенно прирастить мощность вентиляторов, обеспечивающих циркуляцию воздуха. На практике обычно выбирается скорость до 25 м/с.

Важное преимущество циркуляционной сушилки заключается в способности ее универсального использования в широком спектре производственных программ. Это и разъясняет их огромную распространенность. Разные по геометрическим характеристикам части, владеющие схожим отношением массы к поверхности, добиваются схожей скорости нагревания. Потому изделия различной величины и формы, но схожей толщины могут подвергаться сушке при одном температурном режиме, т.е. сразу. Выравнивание температуры происходит даже при обработке партий больших изделий самой различной формы. Не считая того, благодаря схожему температурному режиму понижается до минимума опасность «пережигания» покрытия , т.е. его повреждения в итоге перегрева на неких изделиях. В связи с малым различием меж температурой среды и обрабатываемого изделия даже нарушения работы с остановкой сборочного потока не приводят, обычно, к производственному браку. Но нужно уделять свое внимание на соответствие температуры и времени выдержки указаниям изготовителей, потому что превышение этих характеристик может привести к изменению цвета. При нарушении работы и временной остановке производства нужно принять надлежащие меры для понижения температуры печи и/либо извлечения из нее окрашиваемых изделий.

Сушка инфракрасным облучением употребляет очередной метод передачи энергии для отвержения ЛКМ. Интенсивность ИК-излучения находится в зависимости от спектра длины волн и температуры излучателя. Различают длинно-, средне-, коротко- и ультракоротковолновое излучение. Зависимость меж длиной волны и температурой ИК-излучения приведена в таблице.

Время от времени заместо длины волны оценивается температура терморадиационной стены. В данном случае различают черные и светлые излучатели. Так именуемые «темные излучатели» примерно соответствуют нижнему спектру длинноватых волн. Эти излучатели представляют собой каналы из темной жести, в каких циркулируют дымовые газы при температуре 300 — 400°C, и употребляются, обычно, в тех случаях, когда в распоряжении имеется отходящее тепло соответственной температуры, к примеру в сушилках для кузовов автомобилей с тепловой чисткой отходящего воздуха. Из-за большой массы эти излучатели очень инерционны при регулировании. Не считая того, из-за большой поверхности теплообменников утраты тепла за счет конвекции очень значительны, что приводит к значительному нагреванию воздуха.

В средне-, коротко- и ультракоротковолновом спектрах обычно используют электронные излучатели. Они обеспечивают более четкое регулирование температуры поверхности окрашиваемых изделий.

ИК-лучи зависимо от параметров облучаемой поверхности могут поглощаться либо отражаться. Светлые гладкие поверхности, как и при воздействии световых лучей, отражают огромную часть облучения по сопоставлению с шероховатыми и темными поверхностями. Неотраженная часть облучения преобразуется в тепло, что приводит к увеличению температуры изделий и нагреванию слоя ЛКМ также и изнутри. Преимущество сушки ИК-облучением заключается также и в способности переноса огромного количества энергии за очень маленький просвет времени. Это позволяет резвее приготовить сушилку к работе, резвее подогреть окрашиваемые изделия, также существенно сберечь рабочие площади благодаря более недлинному пути движения изделий в процессе сушки.

Эти достоинства могут быть применены полностью при сушке изделий с ровненькими тонкими стенами. Изделия более сложной формы и различной толщины отличаются разной скоростью нагревания. Потому что нагревание при более высочайшей температуре излучателя происходит резвее, в определенных местах может очень стремительно произойти перегрев Пк. Этого реально избежать при применении дорогостоящих технических решений, предусматривающих дополнительное регулирование либо существенное повышение циркуляции воздуха, что сводит на нет все достоинства терморадиационной сушки.Средневолновые ИК-электроизлучатели (IRM-излучатели) представляют собой более всераспространенный тип. Они отличаются прочностью конструкции и долгим сроком службы. Их недочет — относительно неспешное нагревание: до заслуги полной мощности требуется около 2 мин.Коротковолновые электронные ИК-излучатели при регулировании превосходят IRM-излу-чатели, но владеют еще более маленьким сроком службы. Газовые ИК-излучатели соединяют достоинства терморадиационного нагрева с дешевеньким теплоносителем.

Принципиальным элементом при конвекционном нагревании являются воздуховоды, потому что в печах терморадиационной сушки происходит неотклонимый нагрев воздуха. Чтоб избежать перегрева и достигнуть равномерного рассредотачивания тепла, в терморадиационных печах обеспечивается циркуляция находящегося снутри печи воздуха и отвод отходящего воздуха. При использовании ИК- и газовых излучателей можно во избежание перегрева дополнительно использовать водяное остывание. Не считая того, у газовых излучателей нужно обеспечивать отвод товаров сгорания при помощи вентиляторов либо в купе с находящейся поблизости сушилкой с циркуляцией воздуха.

Особые способы отверждения. При других ускоренных способах отвержения, к примеру УФ- либо электрической терморадиационной сушке, излучение служит не для нагревания, а в качестве катализатора полимеризации пленкообразователя. Частотная сушка (нагревание изделий с внедрением индуктивного либо емкостного сопротивления в высокочастотном поле) также является особым способом отвержения, при котором для нанесения покрытия на металлы может быть применена только индуктивная сушка. Она в ряде всевозможных случаев применяется для нанесения покрытий  на трубы, проволоку и упаковочную ленту.

Индуктивное нагревание подразумевает нахождение изделия в магнитном поле и его нагревание при помощи возникающих снутри вихревых токов. В итоге этого тепло вырабатывается конкретно снутри изделия. Тем сушка покрытия  происходит всегда по направлению изнутри наружу, а не снаружи вовнутрь, как при других способах.

Индуктивный нагрев подходящ для всех способов сушки, в том числе для ЛКМ, содержащих растворители. Индуктивная сушка значительно улучшает адгезию покрытия. Не считая того, по данным 1-го из изготовителей, может быть относительно резвое нагревание: в неких случаях в течение секунд. Можно сушить также изделия огромных размеров, потому что преобразование энергии происходит зависимо от выбора частоты лишь на поверхности, т.е. конкретно там, где нужно нагревание.Применяемая для нагревания индукционная катушка почти всегда представляет собой избранный в согласовании с обрабатываемым изделием кольцевой либо линейный индуктор. Благодаря соответственной конструкции индукционных катушек появляется также возможность нагревать только отдельные зоны обрабатываемого изделия.

Условием внедрения индукционной сушки является определенная геометрия изделий, содействующая равномерному рассредотачиванию поступающего тока, чем обеспечивается однообразная температура. Безупречными для этого вида сушки являются трубы, штанги либо болты. В авто индустрии этот способ употребляется также для сушки при расцветке приводных валов, дисков тормозов, педалей сцепления либо подшипников колес.Индуктивный нагрев можно сочетать с классическими способами сушки. К примеру, можно создавать подготовительный нагрев индуктивным способом, а предстоящее отвержение — при помощи конвекции либо облучения. Таким макаром, можно очень стремительно достигнуть температуры, только малость не достигающих наибольшего уровня, в итоге чего весь процесс сушки существенно сокращается.

Микроволновая сушка — совсем новый способ, обеспечивающий нагревание покрытия изнутри наружу. Высокочастотные электрические волны попадают через лакокрасочную пленку и нагревают подложку. Таким макаром, в данном случае предотвращается первоначальное отверждение пленки на поверхности, как это имеет место при конвекционной сушке. Длина волн, применяемых при микроволновой сушке, составляет от1 мм до 15 см. Они создаются в трубе с магнитным полем (магнетроне) с частотным спектром 2,45 ГГц. В связи с тем, что микроволновая сушка обеспечивает насыщенное воздействие и дает очень резвый итог, можно создавать более недлинные по сопоставлению с обычным процессом установки и из-за этого снижать общие издержки на сушку. Необходимо также учесть, что такие установки те требуют получения специального разрешения на внедрение. Термореакционная сушка предполагает применение термореакторов. Этот способ подходящ как для порошковых, так и для водянистых ЛКМ. Термореакторы представляют собой каталитические ИК-излучатели, создающие термическое излучение с длинами волн ИК-диапазона. Так как диапазон излучения находится в области 2—8 мкм, можно очень гибко регулировать мощность. При помощи этих систем также можно добиваться существенного понижения времени сушки и тем времени обработки изделий в сушильных установках. По имеющимся данным, экономия энергии может составлять до 50%.