Zvýšenie účinnosti sušenia farby pomocou vykurovacích prvkov z uhlíkových vlákien

V počiatočných fázach výroby sa mnohí ľudia domnievali, že mechanizmus sušenia náterov je podobný mechanizmu sušenia mokrých materiálov, čo je predovšetkým proces prenosu tepla, ktorý nesúvisí s chemickými zmenami, ale je to čisto proces tepelného prenosu. Ďalší výskum však ukázal, že okrem čisto fyzikálneho procesu premeny tepelného žiarenia na tepelnú energiu vo vrstve náteru zohrávajú rozhodujúcu úlohu aj chemické reakcie, najmä v termosetových náterových vrstvách.

Proces vytvrdzovania náterov možno rozdeliť na dve fázy: fázu difúzie a fázu vytvrdzovania. Difúzna fáza zahŕňa vstup tepelného žiarenia do náteru, najmä predhrievanie a zahrievanie obrobku a odparovanie dostatočného množstva prchavých látok. V etape vytvrdzovania, známej aj ako kinetická etapa, dochádza k aktívnemu vytvrdzovaniu chemických väzieb. V tejto fáze je rozhodujúca účinná regulácia teploty, pretože rýchlosť chemických reakcií určuje priebeh procesu sušenia. Podľa zákonov chemickej kinetiky môže zvýšenie teploty o 10 °C urýchliť rýchlosť chemických reakcií 1 - 3-krát.

Výskum uskutočnený na univerzite potvrdil používanie vykurovacích prvkov z uhlíkových vlákien s povrchovou teplotou približne 600 °C. Tieto prvky umiestnené vo vzdialenosti 10 cm od vykurovacieho telesa ožarovali povrch náteru automobilových oceľových ráfikov infračervenými lúčmi počas 3 minút, čím sa dosiahli účinky sušenia rovnocenné s účinkami dosiahnutými v tradičných továrenských peciach za 30 minút. V dôsledku toho krajiny ako Spojené štáty americké a Austrália upravili svoje výrobné procesy automobilových oceľových ráfikov tak, aby zaviedli smerový ohrev infračerveným žiarením, čím sa skrátil cyklus ohrevu na 10 minút a výrazne sa šetrili zdroje elektrickej energie.

V prípade náteru oceľových ráfikov automobilov, kde sa prevažne používa akrylová bezfarebná farba s najsilnejším absorpčným vrcholom pri teplote 600 °C, použitie vykurovacích prvkov z uhlíkových vlákien zodpovedajúcich tejto povrchovej teplote maximalizuje využitie infračerveného žiarenia. Porovnávacie experimenty medzi vykurovacími prvkami z uhlíkových vlákien a konvenčnými metódami sušenia priniesli tieto výsledky:

1. Továrenské použitie odporových pásových radiátorov
   • Inštalovaný výkon: 256 kW
   • Cyklus sušenia: 30 minút
   • Dĺžka sušiaceho kanála: 30 metrov
   • Povrchová vlhkosť po vysušení: 6%-7%
2. Používanie vykurovacích prvkov z uhlíkových vlákien vo vzdialenosti 10 cm
   • Cyklus sušenia: 2 minúty
   • Povrchová teplota po vysušení: 151°C
   • Povrchová vlhkosť po vysušení: 6%-6,8%

Experimentálne výsledky ukazujú, že použitie vykurovacie prvky z uhlíkových vlákien ako zdroje infračerveného žiarenia na sušenie akrylových náterov výrazne skracuje čas sušenia a zvyšuje účinnosť sušenia.

Čínska automobilová spoločnosť nahradila sušiaci kanál s cirkuláciou horúceho vzduchu sušiacim kanálom so smerovým infračerveným žiarením. Táto úprava znížila inštalovaný výkon z 288 kWh na 216 kWh, skrátila cyklus sušenia z 30 minút na 25 minút a znížila celkovú spotrebu energie zariadenia. Napriek tomu, že náklady na úpravu zariadenia boli kompenzované úsporou elektrickej energie a zvýšením efektívnosti výroby, prínosy sú značné.

Spoločnosť GlobalQT je popredným výrobcom vykurovacích prvkov z uhlíkových vlákien, ktorý ponúka účinné riešenia infračerveného vykurovania. Viac informácií nájdete na našej stránke webovej stránky alebo nás kontaktujte na contact@globalquartztube.com.