Aumente la eficacia del secado de la pintura con elementos calefactores de fibra de carbono

En las fases iniciales de producción, mucha gente creía que el mecanismo de secado de las capas de pintura es similar al del secado de materiales húmedos, que es principalmente un proceso de transferencia de calor sin relación con cambios químicos, puramente un proceso de transmisión térmica. Sin embargo, investigaciones posteriores han revelado que, además del proceso puramente físico de convertir la radiación térmica en energía calorífica dentro de la capa de pintura, las reacciones químicas también desempeñan un papel crucial, especialmente en las películas de pintura termoendurecible.

El proceso de curado de los revestimientos de pintura puede dividirse en dos etapas: etapa de difusión y etapa de curado. La etapa de difusión implica la entrada de radiación térmica en el revestimiento, principalmente el precalentamiento y calentamiento de la pieza y la evaporación de suficientes volátiles. La etapa de curado, también conocida como etapa cinética, es en la que se curan activamente los enlaces químicos. El control eficaz de la temperatura es crucial durante esta etapa, ya que la velocidad de las reacciones químicas dicta el progreso del proceso de secado. Según las leyes de la cinética química, el aumento de la temperatura en 10 °C puede acelerar la velocidad de reacción química entre 1 y 3 veces.

Una investigación realizada en una universidad validó el uso de elementos calefactores de fibra de carbono con una temperatura superficial de unos 600°C. Colocados a 10 cm del elemento calefactor, estos elementos irradiaron la superficie de la pintura de llantas de acero para automóviles con rayos infrarrojos durante 3 minutos, consiguiendo efectos de secado equivalentes a los obtenidos en los hornos tradicionales de fábrica en 30 minutos. En consecuencia, países como Estados Unidos y Australia han ajustado sus procesos de producción de llantas de acero para automóviles para adoptar el calentamiento por radiación infrarroja direccional, reduciendo el ciclo de calentamiento a 10 minutos y conservando significativamente los recursos de energía eléctrica.

En el caso de la pintura de llantas de acero para automóviles, que utiliza predominantemente pintura acrílica transparente con su pico de absorción más intenso a 600°C, el empleo de elementos calefactores de fibra de carbono correspondientes a esta temperatura superficial maximiza la utilización de la radiación infrarroja. Los experimentos comparativos entre los elementos calefactores de fibra de carbono y los métodos de secado convencionales arrojaron los siguientes resultados:

1. Uso en fábrica de radiadores de banda de resistencia
   • Potencia de instalación: 256 kW
   • Ciclo de secado: 30 minutos
   • Longitud del canal de secado: 30 metros
   • Humedad superficial después del secado: 6%-7%
2. Utilización de elementos calefactores de fibra de carbono a 10 cm de distancia
   • Ciclo de secado: 2 minutos
   • Temperatura de la superficie después del secado 151°C
   • Humedad superficial después del secado: 6%-6,8%

Los resultados experimentales demuestran que el uso de elementos calefactores de fibra de carbono como fuentes de radiación infrarroja para el secado de revestimientos de pintura acrílica reduce significativamente los tiempos de secado y mejora su eficacia.

Una empresa automovilística china sustituyó su canal de secado por circulación de aire caliente por un canal de secado por radiación direccional de infrarrojos. Esta modificación redujo la capacidad instalada de 288 kWh a 216 kWh, disminuyó el ciclo de secado de 30 minutos a 25 minutos y redujo el consumo total de energía del equipo. A pesar de que los costes de la modificación del equipo se compensan con el ahorro de electricidad y el aumento de la eficacia de la producción, los beneficios son sustanciales.

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