10.5. Методи сушіння пофарбованих поверхонь

Нанесені лакофарбові матеріали сохнуть по-різному залежно від состава й умов сушіння. Режим сушіння (температура, тривалість) дуже впливає на якість покриттів, особливо покриттів на алкидної, епоксидної, поліуретановій основі, утворення яких відбувається в результаті зникнення розчинників і складних хімічних процесів. Всі ці процеси з підвищенням температури протікають значно швидше й повніше, що сприяє збільшенню адгезії, твердості, міцності, зменшенню водопоглинаємості й поліпшенню ряду інших властивостей.

При утворенні плівки олійних фарб й емалей розрізняють дві фази: спочатку інтенсивно випаровуються розчинники, на що йде 10...20 % часу сушіння, а далі відбуваються хімічні й фізичні процеси окислювання, конденсації й полімеризації, у результаті яких виходить тверда плівка. У цей час сушіння здійснюють декількома методами.

Природне сушіння застосовують для швидковисихаючих покриттів, особливо в тих випадках, коли виріб має більші габарити, як наприклад, кузов вагона, або якщо у виробі є змащення, неметалічні деталі (гумові, пластмасові), що не допускають сушіння при підвищених температурах. Природне сушіння повинна вироблятися при температурах 18...20 °С и відносної вологості не більше 70 %. У цих умовах нитроцелюлозні емалі й лаки висихають за 20...30 хв, акрилові й перхлорвінілові протягом 1...3 ч, масляні й алкидні лакофарбові матеріали сохнуть 1...3 доби.

Процес сушіння значно прискорюється при безперервній циркуляції повітря, що несе з поверхні виробу розчинники. При відсутності циркуляції повітря насичується парами розчинників і процес сушіння сповільнюється.

Однак швидкість випару розчинників не повинна бути й надмірно великий, тому що в покритті можуть виникнути внутрішні напруження, що негативно впливають на його властивості (погіршується адгезія, можуть з'явитися тріщини). Крім того, при занадто швидкому утворенні покриттів затримується видалення розчинників з нижніх шарів, які при подальшому сушінні прагнучи улетучитися, порушують суцільність покриття, і в ньому можуть утворитися міхури, пори й інші дефекти.

Штучне сушіння проводиться в сушильних камерах або пересувних установках, у яких процес прискорення сушіння досягається підвищенням температури. Залежно від способу передачі тепла штучне сушіння підрозділяють на конвективне, терморадіаційне й індукційне.

При конвективному сушінню (рис. 10.8, а) тепло підводять до верхньої зони шару фарби. Передача тепла від верхньої зони до нижнього відбувається за рахунок теплопровідності шару фарби. Пари розчинника, проходячи з нижньої зони шару фарби, зустрічають тепловий потік, що перешкоджає їхньому вільному виходу. При цьому утворюється поверхнева плівка фарби, що також перешкоджає вільному випару пар розчинника.

Терморадиационный спосіб сушіння заснований на поглинанні пофарбованою поверхнею деталі інфрачервоних променів, у результаті якого відбувається її нагрівання й швидке висихання лакофарбового покриття.

Рис. 10.8. Схема процесів штучного сушіння покриттів:

методи: а — конвективний; б — терморадіаціний; в — індукційний;

1 — шар фарби; 2 — офарблюємий металл; 3 — тверда плівка фарби

При сушінні інфрачервоними променями передача тепла шару фарби відбувається в основному від пофарбованої поверхні виробу (рис. 10.8, б). Шар фарби нагрівається головним чином від деталі. Тому в початковій стадії сушіння пари розчинника майже безперешкодно випаровуються. Однак наявність у шарі фарби теплового потоку, спрямованого від джерела нагрівання до пофарбованої поверхні, трохи утрудняє вільний вихід пар розчинника. Внаслідок більше інтенсивної передачі тепла від джерел нагрівання до пофарбованої поверхні й кращих умов плівкоутворення за рахунок передачі тепла від нижніх шарів лакофарбового матеріалу до верхніх, терморадіаційне сушіння протікає в 4...15 разів швидше конвективного. Інфрачервоне випромінювання гарно поглинається багатьма тілами й мають більшу проникаючу здатність у лакофарбовому покриття.

Тривалість сушіння покриттів залежить від товщини стінки виробів, кольору лакофарбових покриттів і відстані від джерела випромінювання. Наприклад, при відстані 100 мм час сушіння покриттів дорівнює 3 хв, при відстані 300 мм - 10 хв, а при відстані 500 мм - 30 хв.

Внаслідок значного поглинання тепла товстостінними виробами, нагрівши їхніх поверхонь протікає повільно, а значить і час сушіння збільшується. Установлено, що застосовувати терморадиационную сушіння для покриттів, нанесених на деталі товщиною більше 30 мм, неэкономично.

При індукційному сушінні передача тепла лакофарбовому шару відбувається тільки від пофарбованої поверхні (рис. 10.8, в), тому пари розчинника безперешкодно йдуть у навколишнє середовище. Проходячи з нижньої зони шару фарби у верхню, вони інтенсивно прогрівають фарбу, сприяючи її швидкому висиханню.

Більшість вагонобудівних і вагоноремонтних заводів і депо застосовують природне сушіння вагонів. Однак цей метод приводить до різкого збільшення виробничого циклу. Так на всі малярські роботи при капітальному ремонті пасажирських суцільнометалевих вагонів при фарбуванні вручну зовнішніх поверхонь вагонів пентафталевими емалями, починаючи із ґрунтовки й кінчаючи нанесенням написів, витрачається близько 40...50 чол./год, а на сушіння природним способом іде 200 ч. Штучне сушіння при температурі 60 °С скорочує час висихання кожного шару ґрунтовки, шпаклівки, емалі, фарби з 20...24 ч до 2...3 ч, що дозволяє скоротити час повного фарбування вагона до 2...3 доби замість 8...10.

Для штучного сушіння вагонів застосовують стаціонарні тупикові й прохідні камери з конвективним, терморадіаціойним або комбінованим способом нагрівання, а також пересувні портальні терморадіаційні установки.

На рис. 10.9 показана конвективна сушильна камера 3 з паровим обігрівом, обладнана стулчастими розсувними дверима. Два агрегати 1 подають повітря, підігріте паровими калориферами усередину камери по повітряпроводам 2. Холодне повітря відсмоктується через канали 5, покладені уздовж поздовжніх стін. У камері встановлені парові нагрівальні елементи 4 для прогріву стін з метою додаткової акумуляції тепла. Бувають конвективні камери з газовим або іншим нагріванням.

У всіх терморадіаційних сушильних камерах й установках інфрачервоні промені виходять від джерел (панелей) випромінювання, розміщених усередині камери. Ці джерела можуть харчуватися будь-яким високотемпературним носієм, здатним нагріти їх до температури 400...500 °С.

Рис. 10.9. Конвективна сушільна камера

Випромінюючими панелями служать сталеві коробки з газовими пальниками й трубчастими нагрівальними елементами, а також трубчасті електронагрівники з металевими рефлекторними відбивачами.

Прикладом комбінованої терморадіаційно-конвективної камери може служити камера, де сушіння відбувається за рахунок інфрачервоного випромінювання панелей і нагнітання гарячої суміші продуктів згоряння й повітря в камеру за допомогою вентилятора.

На вагоноремонтних заводах знайшли застосування терморадіаціні сушильні камери й портальні установки із трубчастими електронагрівниками. Терморадіаціна пересувна портальна установка для сушіння суцільнометалевих пасажирських вагонів складається з порталу 6 (рис. 10.10), механізму пересування 7, нагрівальних панелей 5, вентиляційних каналів 4 і вентилятори 2. Загазоване повітря викидається в короб 3. Керування установкою здійснюється з пульта 1.

Нагрівальні панелі розміщені на внутрішній стороні бічних стінок порталу. Вони складаються з металевих плоских каркасів, на яких закріплені вертикальними рядами параболічні поліровані алюмінієві відбивачі. У відбивачах установлені трубчасті електронагрівники. З боку нагрівачів каркаси панелей ізольовані листовим азбестом. Кожен електронагрівник складається з металевої трубки, усередині якої поміщена нихромова спіраль. Кінці спирали з'єднані з контактними шпильками, що виходять по обидва боки трубки через ізолятори.

Рис. 10.10. Терморадіаційна сушильна установка для пасажирських вагонів

Напрямок потоку нагрітого повітря йде знизу нагору, тому при однаковому нагріванні панелей верхній пояс вагона буде завжди нагріватися значно сильніше нижнього. З обліком цього передбачений різне нагрівання панелей по висоті. У результаті виходять три температурні зони: нижня 420°С, середня 250 °С (ураховується наявність віконних прорізів), верхня 350 °С. При видаленні панелей від пофарбованої поверхні на 350...400 мм забезпечується потрібна температура на бічних стінках вагона 65...80 °С.

Сушіння вагонів відбувається за кілька проходів. При пересуванні вагона температура поверхні кузова поступово підвищується. Час висихання одного шару емалі становить 45...50 хв за шість проходів установки, шпаклівки- 90... 120 хв.