Нанесение полимерных покрытий на прокат

Сферы применения листового проката с защитными покрытиями

Полимерные покрытия могут использоваться как заменители металлических покрытий, работать в комбинации с ними, с одной стороны повышая стойкость комбинированных покрытий, а с другой — позволяя уменьшить толщину металлического покрытия.

Нанесение полимерных покрытий на прокат

 

Листовой прокат с полимерными покрытиями используют для изготовления кровли и элементов крыши, наружных стен зданий и сооружений, емкостей, бытового электрооборудования, жалюзи и штор, в автомобилестроении. Довольно часто полимерные покрытия выполняют и декоративные функции. На пластмассовые покрытия можно наносить разнообразные тиснения, их можно окрашивать и отделывать под дерево, кожу, ткани и т.п. Большое разнообразие цветов синтетических эмалей и способов дополнительной декоративной отделки делают этот материал применимым в самых разных областях: строительстве, автомобилесгроении, производстве бытовой техники и т.д. Еще одним очень важным достоинством полимерных покрытий является их долговечность. В зависимости от вида и толщины покрытия они могут служить до 15 и более лет.

В какой-то мере диссонансом звучит мнение автора статьи, который пишет о том, что методы нанесения органических покрытий, по сравнению с металлическими покрытиями, более дороги, менее эффективны, а их возможности ограничены. Далее следует: «Поэтому органические покрытия по-прежнему остаются на переднем крае исследований по антикоррозионной защите».

Возможно, автор статьи прав в отношении стоимости металла с отдельными видами полимерных покрытий, но вызывает сомнение, что они менее эффективны с точки зрения применения. Что же касается ограниченных возможностей, то любое из металлических покрытий имеет сферы применения, где они более эффективны, то есть в этом отношении преимуществ у них по сравнению с полимерными покрытиями нет, И автор статьи безусловно прав, утверждая, что в мире активно ведутся работы как по поиску новых видов покрытий, так и по разработке новых и совершенствованию существующих технологий их нанесения.

Общая технологическая схема нанесения защитных покрытий

В качестве металлической основы для нанесения полимерных покрытий используют холоднокатаные стальные полосы; электролитически оцинкованные полосы; горячеоцинкованные полосы; полосы с двухслойными металлическими покрытиями различных видов; алюминиевые полосы.

Технологическая схема процесса нанесения полимерных покрытий состоит из трех основных групп операций.

Первая группа включает операции по подготовке поверхности полос к нанесению защитных покрытий: химическое (щелочное) обезжиривание и нанесение пограничного слоя из нескольких покрытий.

Первый слой — фосфатирование в виде фосфата железа массой 0,1- 0,5 г/м2 или фосфата цинка (для основы — оцинкованные полосы) массой 1- 3 г/м2. Второй слой — хроматирование (только на оцинкованные полосы) в виде смеси щелочных окислов массой 0,1-1 г/м2. Третий слой — пассивация в растворе хромовой кислоты в виде слоя окислов железа и хрома массой 0,05- 0,1 г/м2. Для оцинкованных полос наносят покрытие в виде слоя окислов хрома и цинка массой 0,05-0,1 г/м2 пассивацией в растворе хромовой кислоты.

Возможно и предварительное нанесение сухой пленки, хорошо сцепляющейся с органическими покрытиями, что более предпочтительно с точки зрения зашиты окружающей среды от вредного влияния вышеуказанных веществ.

Вторая группа включает собственно операцию нанесения полимерных покрытий на полосу, сушку покрытия, охлаждение полосы после сушки. Последовательность и число операций зависит от вида покрытия. При нанесении пластизоля и органзоля на обе стороны полосы сначала наносят грунт, который затем высушивают; охлаждают полосу и наносят окончательное защитное покрытие, высушивают полосу и охлаждают. При окраске полос и листов наносят грунт или краску на обе стороны полосы (под защитное покрытие на одну сторону полосы и для защиты поверхности обратной стороны полосы). Высушивают полосу, наносят окончательное защитное покрытие на одну или обе стороны полосы, вновь высушивают ее и охлаждают. При наклеивании пленки предварительно наносят клей на одну сторону полосы и фунт — на другую. Затем производят сушку и активацию клея, далее следует приклеивание пленки.

Третья группа — операции отделки полос с защитными покрытиями: правка, резка, отбор проб, контроль качества полос, их смотка в рулоны или формирование пачек листов.

Виды и способы нанесения защитных покрытий

Данные о наиболее распространенных полимерных покрытиях приведены в табл.67.

Лакокрасочные материалы алкидных смол хорошо выдерживают деформацию и устойчивы против налипания, а на основе акрилатов — устойчивы против царапин, воздействия химических реагентов и атмосферы, имеют хороший внешний вид. Лакированию подвергают горячелуженую и черную жесть.

Основное назначение лакового покрытия на белой жести — изоляция ее от соприкосновения с пищевыми продуктами. Для агрессивных консервных сред применяют тару с двухслойным лаковым покрытием. При этом сначала наносят первый слой, высушивают его, а после этого на него наносят второй слой.

Таблица 67

Состав полимерного материала

Толщина покрытия, мкм

Свойства

грунт, клей

защитный слой

покрытия

Жидкие лакокрасочные материалы

Пигментированные неорганическими и органическими пигментами или непигментированные лакокрасочные композиции (грунты, эмали) на основе терморсактивных полиэфирных, гюлиэфирсилико- новых, акриловых, акрилсиликоновых, эпоксидных олигомсров, растворенных в органических растворителях. Содержание нелетучих веществ 40-60%

5-7

15-25

Декоративность, атмосферостой- кость, способность к гибке, штамповке

Органозоли, пластизоли

Дисперсии неорганических и органических пигментов, термопластических полимеров на основе вииилялорида и его сополимеров в пластификаторах и органических растворителях (содержание нелетучих веществ у пластизолей 95-100%, у органозолей 90%; наносятся на предварительно загрунтованную поверхность грунтом на акриловой основе)

5-7

40-80 для органозолей, 150- 250 для пластизолей

Декоративность, зтмосферостойкость, способность к гибке, штамповке

Цинксодержащие композиции типа «Дакромет 200», «Цинхромгт» дм производства полуфабриката «Цинкрометаля»

«Дакромет 200» для первого слоя покрытия содержит цинковый порошок (4-10%), загустители и органические восстановители, диспергированные в растворе хромовой кислоты. Содержание нелетучих вешеств 5-30%. «Цинкромет», служащий для нанесения второго слоя покрытия, состоит из цинкового порошка (до 80%), эпоксидного олигомера, отверди- теля и модификаторов, диспергированных в органических растворителях. Содержание нелетучих веществ до 90%

2-3

10-15

Высокая «шестой кость, влагостойкость, способность к гибке, штамповке, сварке и окрашиванию автомобильными грунтами и эмалями

Полимерные пленки

Пленки на основе поливинилхлоридных, поливи- нилфторидных, полиакриллатных полимеров, органических и неорганических пигментов, наполнителей, пластификаторов. Для приклеивания пленок применяются специальные полиурстановыс, акриловые и др. клеи

5-7

40-400

Декораггивность, коррозионная и химическая стойкость, способность к гибке и штамповке

496

Лакокрасочные покрытия, предназначенные для изготовления тары под пищевые продукты, должны быть безвредны для человека, сплошными, беспористыми, водоустойчивыми, химически стойкими к воздействию органических кислот, солей, белковых соединений, должны выдерживать условия стерилизации, не придавать продукту постороннего привкуса. Лаки должны также обладать хорошей адгезией к основному металлу, быть достаточно твердыми, прочными и пластичными, чтобы выдержать штамповку, закатку и другие операции.

Для лакирования жести, предназначенной в качестве материала для изготовления консервных банок, используют пищевые масляные лаки, обладающие указанными свойствами, а также характеризующиеся полным отсутствие пористости. Лак на жесть наносят в непрерывных агрегатах либо в отдельных установках. Схема одной из таких установок для лакирования рулонов жести показана на рис.197.

Рулонную и листовую жесть в установках такого типа лакируют методом наката с помощью гуммированных валков, что обеспечивает получение ровного плотного покрытия с легко регулируемой толщиной (рис.198).

Более современным способом является нанесение покрытия пульверизатором. В разделе 5 этой главы описав агрегат электролитического хромирования, в котором лакирование жести производят в камере электростатического напыления под действием тока высокого напряжения. Схема установки для нанесения лака на поверхность хромированной жести показана на рис.199.

Схема установки лакирования полосы жести

Рис. 197, Схема установки лакирования полосы жести: 1 — грибковые разматыватели; 2 — направляющее устройство; 3 — первый лакировочный зал; 4 — первая группа лакировочных машин; 5 — первая сушильная печь; 6 — конвейер первой сушильной печи; 7 — второй лакировочный зал; 8 — транспортно-охлаждающие барабаны; 9 — вторая сушильная печь; 10 — конвейер второй сушильной печи; 11 — выходные транспортно- охлаждающие барабаны; 12 — поддерживающее устройство; 13 —- моталки

 

Схема нанесения лака методом наката

 

Рис. 198. Схема нанесения лака методом наката: 1 — гуммированные лакирующие ролики; 2 — питающие ролики; 3 — ролики, дозирующие массу покрытия; 4 — ванны с лаком; 5 — полоса жести

Схема установки для нанесения лака на поверхность хромированной полосы ОАО «АК Лысьвенский металлургический .завод»

 

Рис. 199. Схема установки для нанесения лака на поверхность хромированной полосы ОАО «АК Лысьвенский металлургический .завод»:

1 — полоса жести; 2 — щелевые распылители (электроды); 3—держатели электродов; 4—стойка для крепления электродов; 5 — штанги для подачи лака; 6 — колонка для подачи лака к электродам

Распыление лака осуществляют распылителями щелевого типа. Во время лакирования факел лака должен быть мелкодисперсным, ровным и устойчивым. Распылители представляют собой узкую калиброванную щель размером 0,5±0,05 мм, образованную между двумя заостренными отполированными плоскостями стальных пластин. Длина распылителя зависит от ширины полосы. Распылители устанавливают на кронштейнах в горизонтальном положении, на расстоянии 140-160 мм от полосы с наклоном щели к горизонтальной плоскости 35-40°.

Особенность лакирования полосы состоит в том, что при скорости е движения до 2 м/с и ширине до 1000 мм требуется нанести очень тонкое равномерное покрытие по всей ее ширине, толщиной 5-6 мкм, не допуская утолщения лака, наплывов, пузырьков, капель и других дефектов, снижающих коррозионную стойкость ее в консервированных пищевых продуктах. Кроме топ адгезия лаковой пленки должна быть настолько прочной, чтобы она выдерживала штамповку и закатку швов при изготовлении консервных банок без слоения лака.

Лак к распылителям подают насосами-дозаторами, установленными этой же камере лакирования. Количество лака, подаваемого на один распылитель, составляет 200-300 г/см длины щели в минуту. Толщину лакового покрытия регулируют как изменением интенсивности подачи лака насосами заторами, так и изменением числа работающих распылителей.

Лакирование черной жести производят аналогично луженой и хромированной. Главная особенность лакирования черной жести состоит в специальной подготовке поверхности полосы для обеспечения надежного сцепления лаковой пленки с поверхностью жести. Такую подготовку делают на специальных непрерывных агрегатах (см. рис.197), в которых предусмотрены следующие технологические операции: обезжиривание поверхности полосы, промывка, травление, струйная обработка водой, пассивация, сушка. В конце агрегата полосу сматывают в рулон.

К полимерным покрытиям относят и краску с высоким содержанием растворителей (40% и более), которые удаляют при сушке. Толщина покрытия в сухом виде составляет 5-30 мкм, причем покрытие толщиной более 5-8 мю получают последовательным нанесением двух-трех слоев.

Для изделий, эксплуатируемых в относительно неагрессивной атмосфере, применяют полиэфирные и полиэфирсиликоновые краски. Добавка силиконовых материалов позволяет увеличить срок службы покрытия, но несколько снижает эластичность. Толщина покрытия полиэфирными и полиэфироликоновыми красками составляет 20-22 мкм. Перед покрытиями краской требуется нанесение грунтового слоя полиэфирных смол толщиной 4-5 мкм. Широкое распространение получили краски на основе акриловых смол с добавкой силиконов и без них. Такое покрытие обладает высокой устойчивостью воздействию химических веществ, к образованию царапин и пятен. Однако эти материалы имеют пониженную эластичность. Акриловые краски могу быть нанесены в один или два слоя. Некоторое применение (в частности, для защиты обратной стороны полосы) находят краски на основе эпоксидных, эпоксифенольных, алкидных, алкидмеламиновых, виниловых и других смол.

Пластизаль — это свободная или почти свободная от растворителей поливинилхлоридная смола, диспергированная в веществах, называемых пластификаторами, стабилизаторами, пигментами и другими вспомогательными материалами (см. табл.б7). Пластиэоль имеет пастообразный вид и применяется для нанесения покрытий толщиной более 50 мкм. В связи с наличием пластификаторов пластизолевое покрытие имеет относительно мягкую поверхность, обладает высокой эластичностью и может применяться при изготовлении изделий методом глубокой вытяжки. Большая толщина слоя позволяет производить тиснение различных рисунков. Покрытие обладает высокой антикоррозионной стойкостью. Значительный расход полимерных материалов обусловливает относительно высокую стоимость покрытия.

В органозоле, также состоящем из поливинилхлорида, количество пластификаторов меньше, чем в пластизоле, вместо них применяют 25-40% летучих разбавителей, благодаря чему можно получить более тонкие покрытия (25- 50 мкм), твердость покрытия выше, чем при нанесении пластизоля.

Некоторое распространение получило покрытие толщиной около 25- 50 мкм на основе поливинил фторида или поливинилиденфторида, обладающее наилучшим сочетанием свойств, соответствующих требованиям, которые предъявляются к полимерным покрытиям, Однако высокая стоимость этих материалов ограничивает их применение. С целью снижения стоимости используют смесь поливинилфторида и акриловых смол. Такое покрытие по свойствам и стоимости занимает промежуточное место.

Листовая сталь с относительно толстым покрытием пластизолем и органозолем благодаря высоким антикоррозионным свойствам, возможности тиснения и имитации фактуры разных материалов находит применение в самых разнообразных областях: в элементах внутренней отделки помещений, для изготовления предметов быта, электроприборов и электрооборудования, мебели и торгового оборудования, в автомобилестроении и для других изделий, особенно если листовая сталь должна быть подвергнута сложным процессам переработки. В меньшей степени такую продукцию используют при изготовлении ограждающих и декоративных наружных конструкций зданий и сооружений.

В связи с небольшим количеством растворителей в пластизоле и ортнозоле потеря полимерных материалов при сушке покрытия невелика. Однако адгезия пластизоля и органозоля к подготовленной поверхности материала неудовлетворительна, поэтому требуется предварительное грунтовочное покрытие, обеспечивающее достаточное сцепление покрытия и основы. Толстые покрытия с применением органозоля и пластизоля наносят обычно после грунтовки в один слой на лицевую поверхность. Обратная сторона защищается слоем грунта или краски. Нанесение толстых покрытий на обе стороны применяют в редких случаях.

Описанные виды полимерных защитных покрытий относят к жидким

материалам.

Во второй половине 70-х и 80-х годах прошлого века разработано несколько типов жидких и пастообразных материалов, предназначенных для конкретной, достаточно узкой сферы применения. В Великобритании разработана технология производства плоских и гофрированных листов с покрытием типа «Версакор», отличающихся повышенной коррозионной стойкостью в условиях различного климата и атмосферы, и применяемые в строительстве. Это покрытие имеет три слоя на лицевой стороне: эпоксидное (со стороны металлической основы), грунтовочное и наружное на основе полиэфирных смол, общей толщиной 225 мкм.

Американской фирмой «Даймонд Шамрок» разработана серия полимерных покрытий под названием «Цинкрометалл» для листовой стали, используемой в автомобильной промышленности. Эти покрытия состоят из комбинации двух типов покрытий. Первый тип «Дакромет» состоит из дисперсии цинковой пыли, хрома и других вешеств в неоршнической составляющей. После сушки на поверхности остается нерастворимое покрытие толщиной 2- 3 мкм. Второй тип «Цннкромет» представляет собой взвесь частичек чистого цинка в эпоксидной смоле и с органическими растворителями. Сухая пленка покрытия имеет толщину 10-12 мкм и содержит 25% Zn.

Применяется пять основных комбинаций покрытия «Цинкрометалл»: одностороннее покрытие в составе одного слоя «Дакромет» и одного слоя «Цинк-ромет» (80% всей продукции этого типа); двустороннее пвкрытие по одному слою каждого типа; на одной стороне полосы покрытие «Цннкромет», на другой — «Дакромет»; на одной стороне полосы «Дакромет», на двух сторонах полосы по одному слою «Дакромет».

Большинство полимерных покрытий может иметь различный цвет по требованию потребителей. Некоторые фирмы США, Японии, Франции и других стран предлагают полимерные покрытия до 15-22 различных цветов и оттенков для каждого типа покрытия. Многочисленны также варианты отделки полимерных покрытий: тиснение, нанесение рисунка, имитация различных материалов.

Уже в середине 80-х годов за рубежом к защитным полимерным покрытиям было поставлено еще одно требование — уменьшение загрязнения окружающей среды. Одним из решений этой проблемы стало применение водорастворимых материалов, в которых растворитель содержит 70-80% воды и 20- 30% органических растворителей. Преимуществом таких материалов является их негорючесть и невоспламеняемость, минимальное количество вредных выбросов. Применяют также полимерные материалы с меньшим содержанием растворителей (20-30% объема), которые могут быть использованы преимущественно для нанесения толстого слоя электростатическим или другими способами. Недостатками такого решения являются ограничение диапазона цвета и толщины покрытия, высокая температура его сушки. Основным мероприятием по защите атмосферы является дожигание паров растворителей.

Одной из актуальных задач является разработка покрытий, стойких к воздействию загрязнений при использовании листовой стали в строительстве. Для этой цели поверхность покрывают гидрофобным водоотталкивающим воском. Такое покрытие препятствует налипанию загрязняющих частиц на поверхность и допускает свободное стекание воды. При этом также происходит затягивание царапин на поверхности. Этот метод трудно применить для покрытия рулонной полосы, так как давление, возникающее между витками при сматывании рулонов, может повредить покрытие.

В отечественной и мировой практике для нанесения на полосу жидких полимеров, красок и клеевых составов применяют валковые машины. Основной задачей при нанесении на полосу жидких полимеров является нанесение их слоя равномерной толщины, без воздушных пузырьков. Для ее решения применяют дозировочные валки и обеспечивают медленное вращение валика, подающего полимер, постоянную подачу его в ванну со дна отстойника, когда полимер освобожден от пузырьков воздуха.

Простейшая схема блока нанесения покрытия валковой машины показана на рис.200. Блок состоит из двухроликового натяжного устройства (ролик 3 одновременно является и опорным) для натяжения и разглаживания полосы и трех двухвалковых головок для нанесения жидкого покрытия на верхнюю и нижнюю стороны полосы. Валковые головки обычно съемные.

 Схема блока нанесения жидкого покрытия на стальную полосу

Рис. 200. Схема блока нанесения жидкого покрытия на стальную полосу: 1и 2 — устройства нанесения краски на лицевую и обратную сторону; 3,4 — прижимной и натяжной валки; 5 — опорный ролик; 6 — полоса

Схемы подачи жидких полимеров (в том числе и краски) на стальную полосу

Рис.201. Схемы подачи жидких полимеров (в том числе и краски) на стальную полосу:

I — ролики, подающие жидкий полимер на поверхность полосы; 2 — черпающие полимер ролики; 3 — ванны с жидким полимером; 4 — окрашиваемая поверхность полос; 5 — дозировочные ролики; 6 — опорные валки; 7 — натяжные валки; 8 — полоса

Применяемые на практике способы подачи жидких полимеров показаны на рис.201.

Из рисунка видно, что применяют двух- и трехроликовые устройства. Двухроликовые устройства бывают двух типов: с вращением ролика, наносящего покрытие, в том же направлении, в котором движется полоса, или в противоположном направлении. При первом способе (рис.201, г) скорость ролика, наносящего покрытие, одинакова со скоростью движения полосы, а скорость ролика, подающего жидкое покрытие из ванны, в три раза меньше. Этот способ характерен небольшим износом ролика, наносящего покрытие, и легкой очисткой его при смене покрытия. Однако не все виды полимерных материалов можно удовлетворительно наносить таким способом. Ограничивается также диапазон скорости и толщины покрытия.

Наибольшее распространение получил второй способ (см. рис.201, а), называемый «полуреверс», при котором ролик, наносящий покрытие, вращается в направлении, противоположном движению полосы, со скоростью в 1,2 раза выше, чем скорость движения полосы. Скорость второго ролика (подающего защитное покрытие на первый ролик), который вращается в обратном направлении движения полосы, составляет 0,4 от скорости ее движения.

Наиболее равномерное и легко регулируемое нанесение покрытия достигается применением трехроликовых устройств двух типов. Первый — «полуреверс» (рис.201, б) предусматривает установку промежуточного (дозировочного) ролика в двухроликовую систему «полуреверс». Скорость наносящего ролика составляет 1,2 от скорости движения полосы; промежуточного — 1,4; подающего — 0,45. Второй тип трехроликового устройства имеет размещение роликов, как и в схеме 201, б, но с вращением ролика, наносящего покрытие, в противоположном направлении движения полосы (на рис.201 не показано). Скорости роликов относительно полосы аналогичны схеме рис.201, 6 [178].

Схема, показанная на рис.201, д, характерна тем, что черпающий ролик расположен между дозировочным и наносящим покрытие роликом. Схема, представленная на рис.201, е, предусматривает возможность подачи защитного покрытия между дозировочным и черпающим роликами.

Усовершенствования существующих технологий нанесения полимерных покрытий ведутся постоянно. Так, идет разработка технологий, когда защитное покрытие наносят с помощью специальных распылителей (пульверизация), а также способы нанесения полимерных покрытий в газообразном состоянии в вакууме между плоскими электродами.

Сушка полимерных покрытий

После нанесения покрытия обязательной операцией является его сушка с целью удаления растворителей или желатинизации пластизоля, а также полимеризации мономеров. Сушка покрытия является важной технологической операцией, от которой зависит не только качество покрытия, но и экономичность всего передела, так как параметры технологии и печи определяют скорость прохождения полосы в агрегате и тем самым его производительность, а также расход топлива.

505

Долгое время сушку покрытия производили (да и сейчас производят) нагретым воздухом или горячими продуктами сгорания в печах, где полоса проходила с провисанием, опираясь со стороны входа на ролик устройства для нанесения покрытия, а со стороны выхода — на ролики установки его охлаждения. Недостатком такой конструкции является ограниченная длина печи (не более 60-70 м) из-за опасности разрыва полосы под действием собственной массы. Еще одной особенностью сушки полосы является то, что при этом процессе из покрытия выделяются легковоспламеняющиеся материалы, что создает взрыво- и пожароопасность на участке печей. С целью экономии топлива и снижения взрыво- и пожароопасности еще в середине 70-х годов прошлого века в США была разработана конструкция малоокислительной печи. Первая такая печь имела три зоны и три топки с горелками, вторая —• четыре зоны с четырьмя топками. Схема малоокислительной иечи показана на рис.202.

Схема малоокислительной печи для сушки полимерных покрытий

Рис. 202. Схема малоокислительной печи для сушки полимерных покрытий:

I — полоса; 2 печь; 3 — система газового уплотнения печи; 4 — эксгаустер отсоса газа из печи; J — устройство для подачи топлива; 6 — устройство для подачи воздуха для горения; 7 — отопитель (топка); 8 — трубопровод подачи продуктов сгорания в теплообменники; 9 — теплообменник; 10 — циркуляционная схема обдува (нагрева) полосы; 11 — трубопровод для выброса избытка продуктов сгорания в атмосферу

 

Особенностью печи является то, что воздух добавляется в систему в количестве, необходимом для горения топлива, а в печи поддерживается малоокислительная атмосфера с содержанием кислорода около 2%, причем содержание растворителей может быть в пределах от минимального до насыщения. Устройства для горения (топки) совмещены с устройством для дожигания паров растворителей.

Газы, содержащие пары растворителей и имеющие среднюю температуру около 370°С, отсасываются из печи и подаются в отопитель (топку), куда также поступает горючий газ и свежий воздух для горения. Количество воздуха регулируется, исходя из содержания кислорода в продуктах сгорания около 2%, с помощью газоанализатора, установленного на выходном трубопроводе отопителя. Продукты сгорания с температурой около 870°С из отопителя поступают в циркуляционные системы обдува полосы. Газовая среда, поступающая из печи, смешивается с продуктами сгорания от отопителя, охлаждается в теплообменнике до температуры, необходимой для обогрева полосы (в пределах 149-425°С, в среднем 370°С), и вводится в печь. Газовая среда, охлаждаясь в теплообменниках, нагревает воздух с 20 до 50°С. Это тепло может быть использовано для отопления цеха и других нужд.

Особенностью схемы малоокислительной печи является использование паров растворителей в качестве топлива для нагревания полосы. Чем больше выделяется паров растворителей в печи, тем меньше топлива расходуется на сушку. Предусматривается автоматическое управление температурным режимом отопителя. Она отличается большей безопасностью в работе по сравнению с обычными печами, так как принимаемое содержание кислорода 2-3% (что меньше предела взрывоопасного 12%) легко поддерживается автоматически с помощью газоанализатора, регулирующего подачу свежего воздуха в отопитель.

Следующим этапом развития технологии и оборудования сушки защитных покрытий стало создание печей с перемещением металла на воздушной подушке (рис.203).

В такой печи нагрев и сушку производят за счет обдува полосы горячим воздухом через сопла, равномерно установленные по длине печи и расположенные под и над полосой. Между соплами для поддержания полосы расположены трубчатые коллекторы с щелевыми отверстиями, через которые также подается газ, нагревающий полосу. Благодаря зонам повышенного давления между поддерживающими соплами в печах с перемещением металла на воздушной подушке создается эффект правки волнистости и коробоватости полосы. При перемещении на воздушной подушке полоса проходит через печь горизонтально без провисания, в связи с чем длина печи не ограничивается.

6. Нанесение полимерных покрытий[3]

Рис. 203. Схема сушильной печи с перемещением металла на воздушной подушке [178]:

а—общий вид; 6 — узел А; 1 — камера нанесения покрытия; 2 — переходной туннель; 3—участок печи с провисанием полосы; 4 — участок печи с перемещением металла на воздушной подушке; 5 — полоса; 6 — трубчатый коллектор для подачи газа; 7 — сопло для поддержания полосы; 8 — зона положительного давления (стрелками показаны направления поступления газа из горелок на полосу и отвода их с полосы)

В практике находит применение комбинация печи с участками, где полоса проходит с провисанием и на воздушной подушке. Процесс нагрева и сушки полосы при применении перемещения на воздушной подушке ускоряется с 30 до 18 с при одинаковой характеристике растворителей. Соответственно уменьшается длина печи.

Печи описанной конструкции устанавливали и устанавливают в агрегатах для нанесения лака на жесть на металлургических предприятиях и на предприятиях пищевой промышленности. Температура в печи достигает 400°С (температура металла 250°С).

При лакировании жести применяют конвекционную или терморадиационную сушку. В первом случае лаковое покрытие сушат нагретым воздухом, находящимся в печи. Первоначально этот метод был более распространен, Отличительная особенность сушки лакового покрытия индукционным нагревом состоит в том, что от тепла, исходящего от металла стальной полосы, поверхностные слои лака сильно насыщаются растворителем, которые необходимо удалить до соприкосновения полосы с роликом, иначе остатки растворителя в поверхностных слоях лаковой пленки будут ухудшать качество покрытия. С этой целью полоса, проходя через камеру охлаждения (см. рис. 186, позиция 34), обдувается с двух сторон холодным воздухом, а из камеры лакирования производится интенсивный отсос паров растворителя [171]. Сушку лаковых покрытий производят при температурах 180-195°С или 200-210°С (в зависимости от применяемого лака) при скорости сушки 12-15°С/мин [103].

При терморадиационном нагреве лаковую поверхность нагревают инфракрасными лучами или токами высокой частоты, индуцированными в металле. Первые линии нанесения полимерных покрытий, оборудованные инфра-красными излучателями, были успешно введены в эксплуатацию в 1990-х годах. Преимуществом такой технологии является высокая скорость теплопередачи. Благодаря этому печь с инфракрасным нагревом может быть на 50% короче традиционной нагревательной печи (рис.204). Инфракрасные излучатели в таких линиях работают в средневолновом диапазоне.

В дальнейшем был освоен и коротковолновый диапазон инфракрасного излучения, при котором наблюдается дальнейшее улучшение теплопередачи. Длина участка с нагревательными элементами в линии нанесения покрытий на рулонную полосу сокращается (см. рис.204), но возрастают требования к плоскостности полосы, а также к тщательности контроля подводимой к излучателям энергии и к расстоянию между излучателями и полосой. Продолжительность нахождения полосы в зоне излучателей сокращается до секунд. Короткая зона конвекции помогает добиться желаемого распределения температуры.

Системы окраски, используемые в линиях с инфракрасным нагревом в средневолновом или коротковолновом диапазоне, аналогичны традиционным системам. Однако для них требуется тщательный выбор полимера, связующего и катализатора, обеспечивающих высокую скорость отвердения. Также тщательно следует подбирать комбинацию растворителей, срабатывающих в течение двух секунд.

Время сушки полосы с нанесенным полимерным покрытием при разных способах нагрева

Рис. 204. Время сушки полосы с нанесенным полимерным покрытием при разных способах нагрева

При нанесении грунтовки на горячеошшкованную полосу предложено применять индукционный или инфракрасный нагрев полосы с нанесенным грунтом до 80-120°С (для этого требуется 3 с), затем полосу подвергают ультрафиолетовому излучению в течение 2-4 с. После этого полосу охлаждают и обрабатывают по обычной технологии. При традиционной технологии время нахождения полосы в сушильном устройстве составляет 25 с. Габариты оборудования для реализации новой технологии уменьшаются. Новая технология опробована в промышленном масштабе и получены положительные результаты.

Комментариев нет »

Комментариев нет.

RSS-лента комментариев к данной записи. TrackBack URI

Оставить комментарий