탄소 섬유 발열체로 페인트 건조 효율 향상

생산 초기 단계에서 많은 사람들은 페인트 코팅의 건조 메커니즘이 주로 화학적 변화와 무관한 열 전달 과정인 젖은 재료를 건조하는 것과 유사하며 순전히 열 전달 과정이라고 믿었습니다. 그러나 추가 연구를 통해 페인트 층 내에서 열 복사를 열 에너지로 변환하는 순수한 물리적 과정 외에도 화학 반응이 특히 열경화성 페인트 필름에서 중요한 역할을 한다는 사실이 밝혀졌습니다.

페인트 코팅의 경화 과정은 확산 단계와 경화 단계의 두 단계로 나눌 수 있습니다. 확산 단계는 주로 작업물을 예열 및 예열하고 충분한 휘발성 물질을 증발시키는 등 코팅에 열 복사를 투입하는 단계입니다. 경화 단계는 동역학 단계라고도 하며 화학 결합이 활발하게 경화되는 단계입니다. 이 단계에서는 화학 반응 속도가 건조 공정의 진행을 좌우하기 때문에 효과적인 온도 제어가 매우 중요합니다. 화학 동역학 법칙에 따르면 온도를 10°C 올리면 화학 반응 속도가 1~3배 빨라질 수 있습니다.

한 대학에서 실시한 연구에서 표면 온도가 약 600°C인 탄소 섬유 발열체의 사용이 검증되었습니다. 이 발열체는 자동차 스틸 림 페인트 표면에 적외선을 3분 동안 조사하여 기존 공장 오븐에서 30분 만에 얻을 수 있는 건조 효과와 동등한 결과를 얻었습니다. 그 결과 미국과 호주와 같은 국가에서는 자동차 스틸 림 생산 공정을 조정하여 방향성 적외선 가열을 채택함으로써 가열 주기를 10분으로 단축하고 전기 에너지 자원을 크게 절약했습니다.

600°C에서 가장 강한 흡수 피크를 보이는 아크릴 클리어코트 페인트를 주로 사용하는 자동차 스틸 림 페인트의 경우, 이 표면 온도에 맞는 탄소 섬유 발열체를 사용하면 적외선의 활용도를 극대화할 수 있습니다. 탄소섬유 발열체와 기존 건조 방식을 비교 실험한 결과 다음과 같은 결과가 나왔습니다:

1. 저항 스트립 라디에이터를 사용하는 공장
   • 설치 전력: 256kW
   • 건조 주기: 30분
   • 건조 채널 길이: 30미터
   • 건조 후 표면 습도: 6%-7%
2. 10cm 거리에서 탄소 섬유 발열체 사용
   • 건조 주기: 2분
   • 건조 후 표면 온도: 151°C
   • 건조 후 표면 습도: 6%-6.8%

실험 결과에 따르면 탄소 섬유 발열체 아크릴 페인트 코팅을 건조하는 적외선 방사원으로 건조 시간을 크게 단축하고 건조 효율을 향상시킵니다.

중국의 한 자동차 회사는 열풍 순환 건조 채널을 적외선 지향성 복사 건조 채널로 교체했습니다. 이 변경을 통해 설치 용량을 288kWh에서 216kWh로 줄이고 건조 주기를 30분에서 25분으로 줄였으며 전체 장비 전력 소비를 줄였습니다. 장비 개조 비용은 전기료 절감과 생산 효율성 향상으로 상쇄되었지만 그 이점은 상당합니다.

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