Сушка лакокрасочных покрытий

Сушка лакокрасочных покрытий производится для отверждения окрасочного слоя и может осуществляться либо только путем испарения растворителей (материалы типа нитроцеллюлозных, перхлорвиниловых лаков и эмалей), либо за счет химических процессов окисления, конденсации и полимеризации (материалы типа масляных, алкидных, карбамидных, полиэфирных лаков и эмалей и т. д.). Процесс естественной (воздушной) сушки при 18-20°С большинства применяемых материалов весьма продолжителен (более 24 ч) и требует больших производственных площадей. Искусственная сушка - наиболее эффективное средство ускорения процесса образования покрытия.

По способу подвода тепловой энергии сушка подразделяется на конвекционную (передача тепла происходит при непосредственном соприкосновении окрасочного слоя с циркулирующим горячим воздухом); радиационную (при помощи облучения окрашенных изделий инфракрасными и ультрафиолетовыми лучами); за счет аккумулированного тепла предварительно нагретого конвекционным, терморадиационным или контактным способом изделия; отверждение зажелатинированного окрасочного слоя в прессах или прокаткой нагретыми вальцами.

По конструкции сушильные камеры можно разделить на два основных типа: тупиковые периодического и проходные непрерывного действия. Первые применяются на предприятиях с мелкосерийным производством.

Одним из перспективных методов сушки лакокрасочных материалов является отверждение под действием УФ-излучения (фотохимический способ сушки). При этом отверждение осуществляется за счет превращения УФ-излучения в тепловое в самом окрасочном слое, что значительно снижает энергетические потери и нагрев подложки. Оптимальная длина волны УФ-излучения равна 0,200-0,360 мкм. Светочувствительность окрасочных составов достигается введением в них фотоинициаторов - светочувствительной добавки, наиболее эффективными из них являются метиловые и изобутиловые эфиры бензоина, григонал-14 и др.

Отверждение УФ-облучением используется для прозрачных покрытий, в основном - полиэфирных. Однако успешный опыт применения фотохимического способа сушки пигментированных составов за рубежом и аналогичные попытки наших ученых создают предпосылки для расширения области его применения.

Сушка способом предварительного аккумулирования тепла

Этот способ сушки сочетает в себе достоинство терморадиационного отверждения (пленкообразование начинается от подложки) и исключает пузырение покрытия влагой и воздухом, содержащимися в древесной подложке. Метод эффективен при толщине покрытия до 80 мкм. Степень и продолжительность нагрева зависят от вида лакокрасочного материала и массы деталей. Для быстросохнущих окрасочных составов (карбамидных, водно-дисперсионных) достаточно поверхностного прогрева деталей в течение 40-90 с при температуре ТЭН 300-400°C или воздуха 170-180°C. При окраске эмалями продолжительность нагрева увеличивается до 2-5 мин. После нанесения краски необходима стабилизация (называемая также дегазацией или нормализацией) в вентилируемых необогреваемых камерах, где происходит удаление растворителя из отвердевающего окрасочного слоя.

Конвекционная сушка

Для нагрева циркулирующего воздуха в сушильных камерах используются паро- и электрокалориферы. Практика показывает, что при нагреве воздуха до 60-80°C экономически предпочтительнее паровые калориферы. Направление воздушного потока в проходных сушильных камерах - обратное движению конвейера с окрашенными деталями.

Терморадиационная сушка

При терморадиационной сушке инфракрасным излучением (терморадиация) передача тепла окрасочному слою осуществляется главным образом от подложки, которая нагревается за счет поглощения инфракрасных лучей. Нагреваясь снизу, окрасочный слой не препятствует удалению растворителей, что значительно ускоряет процесс отверждения по сравнению с конвекционной сушкой. При терморадиационной сушке окрасочных составов на древесине следует учитывать выделение влаги, воздуха и смол, содержащихся в подложке, а также коробление изделий при высоких температурах. При температуре на поверхности изделий 130°C и влажности хвойной древесины 14-15% критическая продолжительность сушки терморадиацией составляет примерно 2 мин: за это время смола в древесине не успевает расплавиться. Однако этого времени недостаточно для отверждения большинства применяемых окрасочных составов. Это обусловливает верхний предел температуры поверхности древесины при терморадиационной сушке, равно 60-80°C.

В качестве источников инфракрасного излучения используются ламповые, панельные и трубочные излучатели. Недостатком ламповых излучателей является низкий к.п.д. и короткий срок службы. Панельный излучатель, представляющий собой чугунную или керамическую плиту с вмонтированными в нее нагрвателями (или обогреваемую газовыми горелками), дает равномерно распределенный поток излучения, однако обладает большой инерционностью. Наиболее распространены трубчатые электронагреватели (ТЭН) с алюминиевыми рефлекторами НВС (ГОСТ 13268) с рабочей температурой поверхности нагревателя до 450°C.

При терморадиационной сушке изделий решетчатой формы (например, оконных блоков) энергия излучателей используется не полностью. Практика показывает, что применение комбинированной (терморадиационно-конвекционной) сушки для окрашенных изделий сложной формы нецелесообразно, поскольку продолжительность отверждения окрасочного слоя терморадиацией недостаточна для конвекционной сушки внутренних (экранированных от излучения) участков окрашенной поверхности, омываемой горячим воздухом. Энергоемкость электротерморадиационной сушильной камеры значительно выше, чем конвекционной.