Висихання лакофарбових матеріалів

Технологія нанесення лакофарбових матеріалів на кузов автомобіля

Нанесення автомобільних емалей. Сучасна класифікація. Продовження (початок тут).

інфрачервона сушка

Отже, процес висихання од но компонентних матеріалів був обумовлений фізико-хімічними властивостями цих матеріалів, і ми мали справу з так званим фізичним висиханням. Тобто формування твердого шару автомобільної емалевої фарби відбувалося за рахунок і в міру випаровування з рідкої фарби розчинників, переважно за допомогою взаємодії з навколишнім середовищем.

При цьому кількість сполучних речовин не змінювалося, а сам лакофарбовий шар виходив оборотним, оскільки речовини, що пов'язують могли розчинятися знову. Винятком з цього правила є алкідні і меламіноалкідні матеріали, з яких завдяки протікає після нанесення реакцій з киснем формується теж необоротне покриття.

Двокомпонентні матеріали висихають вже за дещо іншою схемою, і головна відмінність полягає в тому, що при випаровуванні розчинника під час формування слояемалевой фарби утворюються поперечні зв'язки між молекулами речовини, що пов'язує. Це відбувається завдяки присутності в лакофарбовому матеріалі затверджувача, що сприяє процесу полімеризації.

В результаті такого висихання виходить хімічно більш стійке до агресивних зовнішніх впливів покриття, ніж в результаті фізичного висихання. А після того як покриття стало сухим і твердим (відбулося затвердіння), воно вже не може бути розчинено оригінальними розчинниками, т. Е. Процес затвердіння є незворотнім (за винятком, мабуть, затвердіння бази в системі «база під лаком»).

Внаслідок самої природи хімічного висихання цей процес може бути прискорений різними способами, і один з них - прискорення часу випаровування розчинника (і хімічних реакцій), що досягається за допомогою збільшення температури сушіння нанесеного лакофарбового матеріалу. Якщо після розпилення фарбу нагріти, то це відповідно прискорить процес її висихання.

Радіаційний теплообмін (променистий теплообмін, теплообмін випромінюванням) - перетворення внутрішньої енергії речовини в енергію випромінювання (енергію фотонів або електромагнітних хвиль), перенесення цього випромінювання в просторі і його поглинання іншим речовиною.

Давайте розглянемо, з якими видами нагрівання поверхні для проведення сушіння нанесеного лакофарбового матеріалу ми маємо справу в автомайстерні.

Традиційно в більшості випадків оброблена деталь сушиться в фарбувально-сушильної камери, повітря в якій нагрівається до певної температури (близько +60 ° С). Нагрівання в цьому випадку відбувається конвекційним способом, т. Е тепло передається від об'єкта з більшою температурою об'єкту з меншою через атмосферу, за допомогою повітря. Зовнішні шари лакофарбового матеріалу нагріваються в першу чергу, а потім передають тепло внутрішнім. При цьому ми маємо справу вже з теплопровідністю.

Інша справа - радіаційне нагрівання. Тут тепло є продуктом поглинання певного електромагнітного випромінювання, яким опромінюється об'єкт сушіння.

Електромагнітні хвилі поширюються в просторі з кінцевою швидкістю, яка залежить від властивостей середовища.

У вакуумі швидкість поширення електромагнітних хвиль приблизно дорівнює 300 000 км / с.

В однорідних ізотропних середовищах напрямки напруженостей електричних і магнітних полів електромагнітні хвилі перпендикулярні один одному і напрямку поширення хвилі, т. Е. Електромагнітна хвиля є поперечною.

При проходженні електромагнітних хвиль через середу можливі процеси відображення, заломлення, дифракції і інтерференції, дисперсії і ін.

Інфрачервоні промені - частина спектра випромінювання електромагнітних коливань, вони-то і використовуються в які отримали зараз широке поширення інфрачервоних сушках.

Для технічних цілей інфрачервоне випромінювання підрозділяється на три групи.

Визначальним фактором випромінювання є довжина хвилі:

між 0,8 і 2,0 мк для короткохвильових ламп;

між 2,0 і 4,0 мк для середньохвильових ламп;

між 4,0 і 6,0 мк для довгохвильових ламп.

Розподіл енергії, що надходить від різних джерел інфрачервоного випромінювання, різниться в значній мірі і, відповідно, має різний ефект.

На практиці виділяють три типи інфрачервоних випромінювачів, що використовуються при автомобільному ремонті, в залежності від довжини хвилі: короткохвильові, середньохвильові і довгохвильові випромінювачі. Основні критерії - це час, температура, а також технологія застосування матеріалів.

Ефект впливу інфрачервоного випромінювання залежить не тільки від його інтенсивності і довжини хвилі, але і від того, скільки енергії поглинається шаром фарби.

Величина поглиненої енергії в основному залежить від наступних факторів:

Відображення. Частина випромінювання відбивається від поверхні і не робить ніякого впливу;

Поглинання. Частина випромінювання (менша кількість, так як частина вже відбилася) поглинається матеріалом і перетворюється в тепло;

Передача. Час, що залишився випромінювання проникає в лакофарбову систему і перетворюється в тепло на поверхні металу.

Тип випромінювання впливає на процес теплопередачі, від якого, в свою чергу, прямо залежить час сушіння лакофарбового матеріалу.

При використанні короткохвильових інфрачервоних ламп тепло в основному передається за допомогою випромінювання.

Необхідний невеликий період витримки перед остаточною просушкой об'єкта, так як об'єкт отримує тепло з підкладки, т е. Нагрівання відбувається зсередини назовні, і розчинник може легко і швидко випаруватися. Тому застосування короткохвильового випромінювання можна виділити як найбільш перспективний напрямок розвитку технології інфрачервоного сушіння.

Довгохвильове випромінювання діє навпаки: в основному тепло передається за допомогою конвективного нагрівання.

Необхідно відносно тривалий час витримки перед просушуванням шару фарби (нагрівання йде так: тепло верхніх шарів передається нижнім), щоб розчинник зміг випаруватися першим до закриття поверхні фарби (утворення первинної плівки), не викликавши при цьому дефектів на готовому лакофарбовому покритті.

З чисто технологічної точки зору існує три типи інфрачервоного обладнання:

З довгохвильовим пристроєм сушки. Довжина хвилі - приблизно 4МК. Джерело інфрачервоного випромінювання нагрівається до максимальної температури + 750 ° С, тоді як сам об'єкт сушки нагрівається приблизно до +40. +50 ° С. Тому інтенсивність випромінювання невелика (близько 1 0 кВ / мг), а період нагріву і охолодження досить тривалий і становить 15-20 хвилин;

З середньохвильового пристроєм сушки. Хвиля в цьому випадку (її довжина становить від 2 до 4 мк) несе максимальний рівень енергії: джерело випромінювання досягає температур в районі + 750. + 1,450 ° С, а сам об'єкт сушки нагрівається до +80. +90 ° С. Інтенсивність випромінювання становить 70 кВ / м 2 що набагато більше в порівнянні з довгохвильовим випромінюванням. В даному випадку 75% випромінювання поглинається фарбою;

З короткохвильовим пристроєм сушки. Довжина хвилі составляетоколо 0,9-2,0 мк, а джерело випромінювання може досягти максимальної температури + 3000 ° С. Час нагріву дуже короткий. Інтенсивність випромінювання не перевищує 200 кВ / м2, передача випромінювання об'єкту складає 90%.

Серед причин зрослого уваги до технології ІК-сушіння можна виділити наступні:

об'єкт фарбування сохне зсередини;

високий рівень тепло передачі і скорочена тривалість процесу;

незначний витрата енергії (теплота створюється тільки там, де вона необхідна);

низькі енергетичні / теплові втрати в навколишньому повітрі;

порівняно невисока вартість нагрівальних приладів;

оптимальна пристосованість до геометрії об'єкта сушіння.

На додаток до всього перерахованого інфрачервоне обладнання володіє високою екологічністю і надійністю в експлуатації.

Багато інфрачервоні випромінювачі, які використовуються на автосервісних підприємствах, мають так званий режим розгону. Для чого він потрібен? Для того, щоб не сталося закипання лакофарбового матеріалу, т. Е. Якщо в технологічній документації, що супроводжує той чи інший лакофарбовий матеріал, написано, що йому потрібен певний час для початкового прогріву при половині потужності ІЧ-сушіння, то треба цієї рекомендації обов'язково слідувати, в іншому випадку ми отримаємо закипання ПК матеріалу.

Якщо у застосовуваного обладнання немає режиму розгону, то починати прогрівати пофарбований елемент треба на більш віддаленій відстані від випромінювача, а потім перенести його ближче.

Слід також пам'ятати, що час сушки залежить від кольору емалевої фарби і її складу, оскільки різні матеріали мають різну відбивну здатність: світла фарба відбиває частину променів, не поглинаючи їх, тому і сохне довше. Фарби типу «металік» підсилюють цей ефект. Частинки алюмінію, присутні в них, відображають промені, як дзеркало. Тому визначальним є склад фарби «металік».

Темні фарби сохнуть набагато швидше, ніж світлі. І особливо сильно це проявляється при продукуванні на поверхню інфрачервоного випромінювання з короткими хвилями, високочутливого до кольору нанесеного лакофарбового матеріалу.

Інфрачервоне випромінювання з середньою довжиною хвилі, навпаки, до кольору майже не відчутно.