Melhorar a eficiência da secagem da tinta com elementos de aquecimento de fibra de carbono

Nas fases iniciais de produção, muitas pessoas acreditavam que o mecanismo de secagem dos revestimentos de tinta era semelhante ao da secagem de materiais húmidos, que é principalmente um processo de transferência de calor não relacionado com alterações químicas, puramente um processo de transmissão térmica. No entanto, mais investigação revelou que, para além do processo físico puro de conversão da radiação térmica em energia térmica dentro da camada de tinta, as reacções químicas também desempenham um papel crucial, especialmente nas películas de tinta termoendurecível.

O processo de cura dos revestimentos por pintura pode ser dividido em duas fases: fase de difusão e fase de cura. A fase de difusão envolve a entrada de radiação térmica no revestimento, principalmente o pré-aquecimento e o aquecimento da peça de trabalho e a evaporação de voláteis suficientes. A fase de cura, também conhecida como fase cinética, é onde as ligações químicas são ativamente curadas. O controlo eficaz da temperatura é crucial durante esta fase, uma vez que a velocidade das reacções químicas determina o progresso do processo de secagem. De acordo com as leis da cinética química, aumentar a temperatura em 10°C pode acelerar a taxa de reação química em 1-3 vezes.

Uma investigação efectuada numa universidade validou a utilização de elementos de aquecimento em fibra de carbono com uma temperatura de superfície de cerca de 600°C. Colocados a 10 cm de distância do elemento de aquecimento, estes elementos irradiaram a superfície da pintura de jantes de aço para automóveis com raios infravermelhos durante 3 minutos, obtendo efeitos de secagem equivalentes aos obtidos em fornos tradicionais de fábrica em 30 minutos. Consequentemente, países como os Estados Unidos e a Austrália ajustaram os seus processos de produção de jantes de aço para automóveis para adotar o aquecimento por radiação infravermelha direcional, reduzindo o ciclo de aquecimento para 10 minutos e conservando significativamente os recursos de energia eléctrica.

Para a pintura de jantes de aço para automóveis, que utiliza predominantemente tinta acrílica com o seu pico de absorção mais forte a 600°C, a utilização de elementos de aquecimento de fibra de carbono correspondentes a esta temperatura de superfície maximiza a utilização da radiação infravermelha. Experiências comparativas entre elementos de aquecimento de fibra de carbono e métodos de secagem convencionais produziram os seguintes resultados:

1. Fábrica que utiliza radiadores de fita de resistência
   • Potência da instalação: 256 kW
   • Ciclo de secagem: 30 minutos
   • Comprimento do canal de secagem: 30 metros
   • Humidade da superfície após secagem: 6%-7%
2. Utilização de elementos de aquecimento de fibra de carbono a 10 cm de distância
   • Ciclo de secagem: 2 minutos
   • Temperatura da superfície após secagem: 151°C
   • Humidade da superfície após secagem: 6%-6.8%

Os resultados experimentais demonstram que a utilização de elementos de aquecimento em fibra de carbono como fontes de radiação infravermelha para a secagem de revestimentos de tinta acrílica reduz significativamente os tempos de secagem e aumenta a eficiência da secagem.

Uma empresa automóvel chinesa substituiu o seu canal de secagem por circulação de ar quente por um canal de secagem por radiação infravermelha direcional. Esta modificação reduziu a capacidade instalada de 288 kWh para 216 kWh, diminuiu o ciclo de secagem de 30 minutos para 25 minutos e reduziu o consumo global de energia do equipamento. Apesar de os custos da modificação do equipamento serem compensados pela poupança de eletricidade e pelo aumento da eficiência da produção, os benefícios são substanciais.

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