книги из ГПНТБ / Буглай Б.М. Технология отделки древесины учебник

будут все виды теплопередач (в данном случае подразумевается основной для каждого типа камер вид теплопередачи).

В камерах с конвекционным обогревом покрытия и изделия нагреваются теплом циркулирующего горячего воздуха. Воздух нагревается от калориферов, которые могут быть внутренними или выносными.

Конвекционные камеры встречаются периодического и непре­ рывного действия. Первые обычно строятся в виде тупиковых

от одного конца к другому конвейерами пульсирующего или не­ прерывного действия.

По сравнению с камерами периодического действия камеры не­ прерывного действия производительнее, удобнее по механизации загрузки, выгрузки и передвижения в них изделий. В них легче осуществлять переменный режим сушки покрытий, создавая раз­ личные температурные условия в разных зонах. Последовательно проходя эти зоны, изделия высушиваются по заданному перемен­ ному режиму.

В камерах периодического действия этот процесс сложнее, так как они работают по переменному режиму во времени.

Схематически устройство трехсекционной сушильной камеры периодического действия показано на рис. 81. Камера тупиковая, рассчитана на одновременную загрузку в нее трех тележек с эта­ жерками, на которые уложены щиты или мелкие детали. Загрузка и выгрузка тележек в секции происходит через двери 1, располо­ женные с одной стороны камеры. Корпус камеры имеет стальной каркас 2, обшитый с обеих сторон листовой сталью. Промежуток между листами заполнен теплоизоляционным материалом 3 (чаще всего шлаковой ватой).

Внутри камеры, под полом, есть каналы 4 с отверстиями 5, через которые в камеру может нагнетаться воздух. Отсос воздуха происходит в верхней зоне через отсасывающий канал 6.

Установленный на крыше камеры вентилятор 7 прогоняет воз­ дух через пластинчатый калорифер 8 и воздуховод 9. Поступая в секции камеры, нагретый воздух нагревает находящиеся в них

Частичный выброс отработавшего воздуха в атмосферу проис­ ходит через выхлопной воздуховод 11, а засасывание свежего воз­ духа— через заборное отверстие на всасывающей сети.

На рис. 82 показано устройство трехходовой сушильной ка­ меры непрерывного действия, рассчитанной на сушку масляных покрытий на изделиях, перемещаемых на подвесках монорельсо­ вого транспортера. Камера имеет металлический каркас /, обши­ тый съемными теплоизоляционными щитами 2.

Внутри камера разделена на две зоны / и //. Зона / (по ходу изделия) рассчитана на разогрев изделий и интенсивное испарение из покрытий большой части растворителей. Она оборудована бо-

Лее Мощным тепловентйляцибнным агрегатом, чем зона //, где про­ исходит постепенное отверждение покрытий.

Вентиляторы 3 и пластинчатые калориферы 4 для обеих зон расположены на крыше камеры. Нагнетаемый вентиляторами воз­ дух, пройдя калориферы 4, по воздуховодам 5 направляется в рас­ положенные на дне камеры короба 6. В верхних стенках коробов

Рис. 81. Трехсекционная сушильная камера периодического действия:

есть ряд окон, через которые горячий воздух входит в камеру и, поднимаясь к потолку, омывает изделия. Отработавший воздух вы­ сасывается вентилятором через трубопроводы 7 на потолке камеры.

Для выброса из камеры части рециркулирующего воздуха, обогащенного парами растворителей, между вентиляторами и ка­ лориферами делают отводные патрубки 8, выходящие за пределы помещения. Патрубки снабжены вверху дроссель-клапанами 9 для регулирования количества выбрасываемого наружу воздуха и

Рис. 82. Трехходовая сушильная камера непрерывного действия:

у самой крыши здания—-обратными клапанами, предупреждаю­ щими попадание в помещение холодного воздуха во время оста­ новки вентиляторов.

Камера представляет собой участок общего отделочного кон­ вейера, обслуживаемого одним замкнутым монорельсовым транс­ портером.

I !

о о о~"о о о

Рис. 83. Различные схемы организации движения щитов в сушильных каме­

Терморадиационные сушильные камеры, как правило, применя­ ются непрерывного действия, так как движение материала позво­ ляет легче достичь равномерности обогрева всех участков поверх­ ности покрытий. Они обычно представляют собой проходные

туннели, на стенках и потолке которых установлены излучатели инфракрасных лучей.

Так как нагрев изделий в таких камерах происходит в основ­ ном за счет излучения, а конвекционные потоки нагретого воздуха играют второстепенную роль, камеры обычно оборудуют лишь вытяжной вентиляцией для удаления выделяющихся паров раство­ рителей.

По сравнению с конвекционными терморадиационные сушиль­ ные камеры обладают малой тепловой инерцией, особенно при применении ламп накаливания. Сушильная установка начинает действовать почти сразу же с момента включения, поэтому не тре­ буется длительного предварительного разогрева камеры и поддер­ жания ее в горячем состоянии во время перерывов в работе.

Наряду с преимуществами терморадиационным камерам свой­ ственны и серьезные недостатки, связанные со способом передачи тепла. Основной из них — необходимость прямого облучения по­ верхностей, что у изделий сложной формы не всегда возможно, а у плоских деталей исключает возможность их многоярусного расположения в камере. На рис. 83 показаны схема расположе­ ния щитов при сушке покрытий в проходной терморадиационной камере и несколько примеров возможного расположения таких же щитов в проходных конвекционных камерах. При одинаковой про­ тяженности камер одинаковая производительность их может быть только при условии, если продолжительность радиационной сушки будет во столько раз короче конвективной, во сколько емкость конвективной камеры больше терморадиационной. Недостатком этих камер является относительно высокий расход и стоимость электроэнергии в случае применения излучателей, нагреваемых электричеством.

В связи с отмеченными обстоятельствами терморадиационный нагрев находит в деревообработке ограниченное применение. Он успешно применяется для сушки эмалевых покрытий на древесно­ волокнистых плитах, допускающих нагрев покрытий до 150° С, а также в случаях, когда требуется кратковременный, но интен­ сивный нагрев поверхности древесины после нанесения грунта или в качестве предварительного перед нанесением тех или иных по­ крытий.

после нанесения его на подложку и приводящих не только к росту молекул олигомера, но и к сшиванию их поперечными связями. В результате олигомеры превращаются в полимеры сетчатого строения, образующие твердые, нерастворимые покрытия.

В большинстве случаев эти химические процессы сопровожда­ ются параллельно протекающими процессами испарения раствори­ телей, содержащихся в лакокрасочном материале, и побочных про­ дуктов, выделяющихся при образовании полимера.

Механизм химических реакций, приводящих к отверждению по­ крытий, бывает различным. Различают покрытия, отверждение которых происходит в результате реакции полнконденсации, и по­ крытия, получаемые в результате реакции полимеризации.

Как известно, р е а к ц и е й п о л н к о н д е н с а ц и и называют процесс соединения молекул исходных веществ в высокомолеку­ лярные соединения, сопровождающийся отщеплением (выделени­ ем) побочных пизкомолекулярных продуктов, воды, аммиака и др.

карбоксильные, амминные, альдегидные и др.). в результате взаи­ модействия которых происходит соединение молекул и выделение

Процессы поликонденсации носят ступенчатый характер. Рост макромолекул происходит постепенно в результате взаимодейст­ вия образовавшегося полимера с молекулами мономера. Реакции поликонденсации обычно требуют подвода тепла и могут прово­ диться с катализаторами и без них.

По механизму поликонденсации происходит отверждение лако­ красочных покрытий на основе термореактивных фенольно-фор- мальдегидных, мочевино- и меламино-формальдегидных смол, а также аклидномочевино- и меламино-формальдегидных лакокра­ сочных материалов кислотного отверждения.

В качестве примера рассмотрим схему поликонденсации моче- вино-формальдегидных смол.

Как известно, при конденсации мочевины с формальдегидом сначала получаются метилольные производые:

Моно- и днметилолмочевина в свою очередь реагируют между собой и мочевиной, образуя смолообразные первичные продукты поликонденсации. Водные смолообразные растворы этих продук­ тов применяются в качестве клеев, грунтовок пропиточных раство­ ров для бумаг и т. д. Для отверждения перед употреблением в них вводят в качестве отвердителя кислоты.

В кислой среде метилольные производные мочевины (а также меламина) легко реагируют друг с другом за счет метиленовых групп (—СН2 —) и атомов водорода при азоте, образуя первона­ чально линейные, а затем трехмерные полимеры.

Предположительно процесс отверждения происходит по сле­ дующей схеме:

H2N - CO~NH + H O - CH2 -NH - CO - NH - C H 2 - О Н — HN — CO — NH2+

исходит в результате реакции поликонденсации между гидроксильными группами алкидной смолы и метилольными группами мочевинных или меламиновых смол. Скорость реакции поликонденса­ ции во всех случаях зависит от количества введенного в смолу отвердителя и температуры. В качестве отвердителя могут быть применены различные кислоты. Чаще всего пользуются соляной.

Применение горячей сушки, как правило, приводит не только к сокращению времени отверждения, но и к повышению твердо­ сти, влагостойкости и других показателей покрытия за счет более плотной сшивки молекул поперечными связями. Отвердитель дол­ жен вводиться непосредственно перед употреблением лакокрасоч­ ного материала.

Время высыхания покрытий из мочевино- и меламино-формаль- дегидных смол и их композиций с алкидными смолами при ком­ натной температуре обычно составляет около 1,5 ч. При нагреве это время может быть значительно сокращено (до нескольких ми­ нут), однако в применяемых режимах горячей сушки должна учи­ тываться необходимость удаления растворителей (в лаках кис­ лотного отверждения их содержится не менее 50%) и побочных продуктов поликонденсации без нарушения целостности пленки. При высоких температурах нагрева (до 200° С) процесс отвержде­ ния покрытий, содержащих меламиновые смолы, может протекать достаточно интенсивно и без добавок отвердителя. На подложках из древесины температуру нагрева обычно не допускают выше 150—160° С.

Так как процесс поликонденсации и удаления растворителей сопровождается большой объемной усадкой, в покрытии образу-

іотся значительные усадочные напряжения, лиШь не намного уступающие по величине напряжениям в лакокрасочных материалах, отверждающихся только за счет испарения растворителей.

В основе процессов отверждения покрытий из высыхающих ма­ сел, модифицированных высыхающими маслами и жирными ки­ слотами алкидных смол, ненасыщенных полиэфирных смол, полиуретановых и эпоксидных смол, лежат процессы полимери­

с другом, происходящий без выделения побочных продуктов. Спо­ собность к полимеризации определяется наличием в молекулах двойных или тройных связей между атомами (например, атомами углерода), за счет «раскрытия» которых может происходить со­ единение молекул.

В процессе полимеризации могут участвовать молекулы одного мономерного вещества и молекулы смеси двух и более веществ. Процесс, при котором полимер образуется из двух и более исход­

По современным воззрениям, механизм отверждения лакокра­ сочных материалов на основе этих пленкообразователей после на­ несения тонким слоем на поверхность включает, помимо испаре­ ния летучих растворителей, образование в пленкообразователе ги­ дроперекисей в результате окисления кислородом воздуха, распад гидроперекисей как нестабильных соединений с образованием сво­ бодных радикалов и образование за счет этих радикалов связей между молекулами пленкообразователя.

Так как процесс протекает медленно, для ускорения его в мас­ ляные и алкидные лакокрасочные материалы вводят сиккативы (соли металлов переменной валентности), ускоряющие распад ги­ дроперекисей. Однако и при оптимальном содержании сиккати­ вов процесс высыхания масляных и алкидных покрытий продол­ жителен. В зависимости от вида пленкообразователя (высыхаю­ щие масла, глифталевые и пентафталевые смолы) при комнатной

риалов, причем, так как в качестве растворителей в масляных и алкидных материалах обычно применяются средние и высококипящие растворители, эффективно может применяться интенсив­ ный терморадиационный нагрев. Некоторое ускорение процесса вызывает также повышение содержания кислорода в воздухе и