Особливості процесу полімеризації при порошкового фарбування металу

Полімеризація порошкових покриттів полімерного складу повинна проводитися максимально раціонально і не впливати на якість одержуваного покриття (ПК), яке все ж чутливе до дії зовнішнього середовища.

Реакція полімеризації може протікати по-різному і залежить від складу композиції, виставленої температури і періоду перебування в полімеризаційної печі. В умовах гарячої сушки температура повинна рівномірно розподілитися по затверділому шару і нагрів повинен відбуватися максимально швидко. Саме ці умови забезпечують мінімальну в'язкість розплаву порошкового барвника без погіршення сипучості внаслідок полімеризації. Товща порошкової фарби починає повільно нагріватися ще до того, як сушильне устаткування набрало необхідної температури і це викликає утворення нерівностей на поверхні. Зазвичай температури гарячої сушки становлять 110-250 ° С, період витримки виробу всередині камери - 5-30 хвилин. Такий розрив між рекомендованими температурами і періодом часу витримки пояснюється формою і товщиною різних виробів, які підлягають полімеризації. Коли мова йде про час сушки, то мається на увазі період, коли продукція знаходиться в активній зоні полімеризаційної печі. Його умовно ще поділяють на два етапи: безпосередній температурний вплив і витримка. Температура і період витримки залежать від типу порошкового покриття, а час нагріву безпосередньо залежить від товщини підкладки і форми гріючої зони. Вплив постійної і високоточної температури при гарячій сушці виключить перегрів окремих ділянок вироби, і забезпечать отримання якісного покриття з елементом глянцю.


Особливості процесу полімеризації при порошкового фарбування металу


Конструктивні типи сушильних камер

Залежно від типу завантаження сушарки поділяються на камерні і безперервні. Корпуси сушарки зазвичай складаються з двохстінних касет з листового металу, між якими знаходиться ізоляційний матеріал. Окремі касети на стиках повинні щільно прилягати одне до одного, тому дуже важлива ретельна установка з використанням відповідного герметика. У той же час слід уникати використання сіліконових герметиків в місці нанесення порошкового покриття, оскільки їх залишки призводять до утворення дефектів (кратерів).

Конструкція сушарок завжди повинна бути такою, щоб між їх зовнішньою і внутрішньою оболонкою утворювалося якнайменше «теплових мостів». Починаючи з певного діапазону довжин і температур, повинні бути передбачені спеціальні з'єднання, що враховують розширення матеріалу і достатні для компенсації коливань довжини внутрішньої і зовнішньої оболонок корпусу. Крім того, необхідно забезпечити повну герметичність всіх повітропроводів і повітряних каналів. Вентилятори повинні бути підключені до шасі, щоб ніякі вібрації не заважали роботі.

Камерні сушарки є найпростішими конструкціями печей полімеризації і завантажуються періодично. Ці сушарки використовуються для низької продуктивності і / або для внесення суттєвих змін до умов гарячої сушки, наприклад, коли потрібний різний час сушки для забарвлених продуктів різної товщини або коли різні температури сушки використовуються при використанні різних порошкових покриттів.

Компанія «ТЕН24» пропонує інфрачервоні камери полімеризації власного виробництва під замовлення. Усередині камери встановлюється дзеркальне сталеве покриття, яке служить відмінним відбивачем для інфрачервоних променів. Нагрівальні керамічні елементи збираються в групи, створюючи гріючу панель. Розміщуються такі панелі на стінках камери. Живлення до них подається через зовнішній блок управління з регулятором температури.

Параметри камери і розташування нагрівальних елементів розраховуються індивідуально в залежності від потреб замовника. Ми виробляємо печі полімеризації інфрачервоного типу з будь-якими розмірами внутрішньої камери; кількість випромінювачів залежить від необхідної температури і габаритів печі.


Особливості процесу полімеризації при порошкового фарбування металу


Принцип роботи камери полімеризації

Порошкова фарба повинна утворювати на виробі рівномірний шар плівки, що можливий тільки при нагріванні до високої температури понад 100 ° С. Під впливом температури фарба з порошку переходить у в'язкий стан і при рівномірному нагріванні утворює тонку плівку по всій поверхні, яка покриває одну товщину шаром всіх нерівностей пофарбованого елементу.

Сушарки безперервної дії при серійному виробництві завантажуються в безперервному режимі - безперервно або періодично, в більшості випадків з використанням транспортних одиниць. Для цього типу сушарки характерно те, що вхідний і вихідний отвори розташовані на протилежних сторонах. Можлива зворотна схема, при якій транспортна система спроектована таким чином, що продукти змінюють напрямок руху один або кілька разів.

Сушарки безперервної дії і реверсивні сушарки в даний час оснащені так званими A-замками, які представляють собою зони, призначені для запобігання втрат тепла на вхідних і вихідних отворах сушарки шляхом підняття або падіння уздовж похилих секцій транспортної системи всередині сушарки.

Буває, що умови виробничої площадки не дозволяють реалізувати конструкцію зі шлюзом A з повністю відповідною ділянкою конвеєрної системи. В цьому випадку компроміс досягається за рахунок того, що в торцевій стінці зроблений розріз для конвеєра і підвіски, і тільки ширші пофарбовані продукти потрапляють на дно печі. Втрати в більш вузькій області вирізу можна зменшити, встановивши захисні елементи з еластичного матеріалу.

Коритні сушарки - це агрегати з вертикальним варіантом завантаження. Призначаються для періодичного режиму. Надмірна втрата тепла запобігається дверцятами. Коритні сушарки часто використовуються в заглибних установках з ваннами, обладнаними мобільними системами вантажно-розвантажувальних робіт. Вони також використовуються при транспортуванні забарвлених великогабаритних виробів уздовж погружної установки з використанням навантажувальних машин (мобільних підйомно-транспортних систем). Температура в печі підтримується за рахунок накривання кришки підвісками, на які підвішена заготовка, а за відсутності підвісок - за допомогою відкидної або рухомої кришки.

Сушарка комбінованого або блочного типу. Оскільки, як правило, продукти піддаються хімічній попередній обробці перед нанесенням порошкових покриттів, в більшості установок для нанесення поряд з піччю для полімеризації також потрібно сушильна камера для видалення води. Комбінація цих агрегатів дозволяє отримати деяку економію завдяки наявності спільної перегородки для кожної печі та відсутності втрат при передачі через зовнішню стінку. Крім того, відпрацьоване повітря печі полімеризації може змішуватися з повітрям сушильної камери і звідти виходити назовні у вигляді відходів. Таким чином, немає необхідності в трубі для видалення відпрацьованого повітря, і існує можливість рекуперації енергії відповідно до різницею температур між полимеризационной піччю і сушаркою для видалення води. Полімеризаційна піч в разі такої сушарки блочного типу має в більшості випадків U-подібну конструкцію, так що довжина корпусу найчастіше приблизно однакова з сушаркою блочного типу.

Методи сушіння

Методи сушіння відрізняються характером теплопередачі. Використовуватися можуть різні варіанти випромінювачів або конвектори. Конвекційна або циркуляційна сушка здійснюється за рахунок руху потоку нагрітого повітря на продукти, і на їх поверхні відбувається інтенсивний теплообмін. Нагріте повітря охолоджує, передаючи теплову енергію продукту. У той же час температура продукту підвищується і покриття нагріваються.

Є прямий і непрямий нагрів. У сушарках з непрямим нагрівом енергія передається в циркулюче повітря за допомогою теплообмінників. У пристроях з прямим нагрівом сушильна середа нагрівається шляхом введення нагрітих газів, що утворюються при спалюванні природного газу або котельного палива.

При сушінні інфрачервоними випромінюваннями використовується інший метод перенесення енергії для покриттів. Інтенсивність випромінювання залежить від діапазону довжин хвиль і температур, які виробляє випромінювач. Розрізняють довге, середнє, коротке і ультракороткохвильове випромінювання.

У деяких випадках оцінюють не довжину хвиль, а температуру стінки з термічним випромінюванням. Тут випромінювання поділяють на світле і темне. Темним випромінювачам характерний нижній діапазон довгих хвиль. Пристрої з таким випромінюванням представлені у вигляді каналів з чорного металу, в яких димові гази циркулюють при температурі до 400 ° С, через велику вагу ці випромінювачі мають високу інертність в регулюванні. Крім цього, велика поверхня теплообмінників через конвекції несе великі втрати тепла.

В середньому, короткому і ультракороткохвильовому діапазонах зазвичай використовуються електричні випромінювачі. Вони забезпечують більш точний контроль температури поверхні офарблюються виробів.

ІЧ промені, в залежності від властивостей опромінюваної поверхні, можуть бути поглинені або відображені. Легкі гладкі поверхні, як при впливі світлових променів, відображають велику частину випромінювання в порівнянні з шорсткими і темними поверхнями. Невідображена частина опромінення перетворюється в тепло, що призводить до підвищення температури виробів і нагріванню лакофарбового покриття також зсередини. Перевагою інфрачервоного сушіння є також можливість передачі великої кількості енергії за дуже короткий проміжок часу. Це дозволяє швидко підготувати сушилку до роботи, швидше розігріти пофарбовані продукти, а також значно заощадити робочі зони за рахунок більш короткого шляху переміщення товарів у процесі сушіння.

Ці переваги можуть бути використані в повній мірі при сушінні продуктів навіть з тонкими стінками. Вироби більш складної форми і різної товщини мають різну швидкість нагріву. Оскільки нагрів при більш високій температурі випромінювача відбувається швидше, перегрів ПК може відбуватися дуже швидко в певних місцях. Цього можна уникнути, використовуючи дорогі технічні рішення, які вимагають додаткового регулювання або значного збільшення циркуляції повітря, що зводить нанівець всі переваги терморадіаційної сушки.

Середньохвильові інфрачервоні випромінювачі (IRM-випромінювачі) є найбільш поширеним типом. Вони відрізняються міцною конструкцією і тривалим терміном служби. Їх недолік - відносно повільний нагрів: для досягнення повної потужності потрібно близько 2 хвилин. Короткохвильові електричні інфрачервоні випромінювачі перевершують IRM-випромінювачі при регулюванні, але мають набагато більш короткий термін служби. Газові інфрачервоні випромінювачі об'єднують переваги теплового випромінювання з дешевим теплоносієм.

Важливим елементом в конвекційному нагріванні є повітроводи, так як в печах термовипромінення відбувається обов'язкове нагрівання повітря. Щоб уникнути перегріву і досягнення рівномірного розподілу тепла в термовипромінюючих печах повітря всередині печі циркулює, а відпрацьоване повітря випускається.

При використанні інфрачервоних і газових випромінювачів додатково можна використовувати водяне охолодження, щоб уникнути перегріву. Крім того, для газових випромінювачів необхідно забезпечити видалення продуктів згоряння за допомогою спеціальних методів затвердіння. При інших прискорених способах затвердіння, таких як УФ-або електронна термо-радіаційна сушка, випромінювання служить не для нагрівання, а в якості каталізатора полімеризації. Високочастотна сушка (нагрів продуктів з використанням індуктивного або ємнісного опору в високочастотному полі) також є спеціальним методом затвердіння, при якому для нанесення покриттів на метали може використовуватися тільки індуктивна сушка. У деяких випадках використовується для покриття труб, дроту і пакувальної стрічки.

Індуктивний нагрів включає в себе знаходження продукту в магнітному полі і нагрівання його за допомогою вихрових струмів, що виникають всередині. В результаті цього тепло виробляється безпосередньо всередині продукту. Таким чином, сушка покриття завжди відбувається зсередини, а не зовні всередину, як при інших способах.

Індуктивний нагрів підходить для всіх методів сушки, включаючи покриття, що містять розчинники. Індуктивна сушка значно покращує адгезію покриття. Крім того, за словами одного з виробників, можливий відносно швидкий нагрів: в деяких випадках протягом декількох секунд. Більші продукти також можуть бути висушені, оскільки перетворення енергії залежить від вибору частоти тільки на поверхні, тобто саме там, де потрібний нагрів. Індукційна котушка, яка використовується для нагріву, в більшості випадків являє собою кільцевої або лінійний індуктор, обраний відповідно до заготівлі. Завдяки відповідній конструкції індукційних котушок також можливо нагрівати тільки окремі зони заготовки.

Умовою використання індукційного сушіння є певна геометрія виробів, що сприяє рівномірному розподілу вхідного струму, що забезпечує однакову температуру. Ідеальними для цього типу сушки є труби, стрижні або болти.

В автомобільній промисловості цей метод також використовується для сушки при фарбуванні приводних валів, гальмівних дисків, педалей зчеплення або колісних підшипників. Індуктивний нагрів можна поєднувати з традиційними методами сушіння. Наприклад, можна проводити попереднє нагрівання індуктивним методом, а потім відкидати конвекцією або опроміненням. Таким чином, можна дуже швидко досягти температури, лише злегка досягнувши максимального рівня, в результаті чого весь процес сушіння значно скорочується.

Мікрохвильова сушка відноситься до найновіших методик і характеризується прогріванням виробу зсередини. Електромагнітні хвилі високої частоти проходять через плівку фарбування і впливають безпосередньо на підставу. Тут, як і при конвекційному нагріванні, плівка в першочерговому порядку не піддається отверждению. Хвилях мікрохвильової сушки характерна довжина до 15 см, мінімальний показник - 1 мм. Виникають ці хвилі в трубках з магнетроном в умовах частотного діапазону 2,45 ГГц. Завдяки тому, що мікрохвильова сушка діє інтенсивно і результат досягається швидко з її допомогою можна робити більш короткі установки і автоматично цим знижувати вартість самого процесу. Але, наявність такого обладнання потребує дозволу на експлуатацію, адже тут присутні термореактор. Використовувати дану методику зручно як для порошкових, так і для рідких барвників.




Дивитися усі статі


.