Situaţia

 

 Se disting două tipuri principale de uscare a peliculelor de lacuri şi vopsele :
 - uscarea fizică: este rezultatul evaporării componenţilor volatili, solvenţi sau diluanţi ȋnglobati ȋn vopsea la temperatura mediului ambiant ȋn aproximativ 40 - 60 min. de la aplicare,
- uscarea fizico-chimică: este rezultatul a două procese interdependente: evaporarea componenţilor volatili şi reacţii chimice realizate atȃt la temperatura mediului ambiant cȃt şi la temperaturi ridicate (80-170 grd.C) ȋn cuptoare de uscare
Reacţiile care pot avea loc sunt:
• Polimerizare sau copolimerizare (poliesteri nesaturaţi, etc.),
• Întărire oxidativă cu oxigenul atmosferic (răşinile alchidice sicative),
• Poliadiţia a doi sau mai mulţi componenţi în momentul când aceştia vin în contact sau a căror reacţie are loc numai la cald (răşinile poliuretanice),
• Prin diverse policondensări ca de exemplu: formarea rezitei din rezoli; întărirea sistemelor alchido-melaminice sau ureice; formarea poliimidelor, polibenzimidazolului etc.
Reacţiile pot fi catalizate prin adaosuri de diverşi acceleratori de întărire, folosirea de sicativi etc.

 Există trei tipuri principale de uscare chimică:
-    oxidativă, după preluarea oxigenului din aer, moleculele oxigenate reacţionează între ele formând legături chimice între moleculele liantului; această uscare, care este mai lentă decât uscarea fizică, poate fi accelerată prin adăugarea unor substanţe catalitice active, numite sicativi.
-    la cuptor: proces în care uscarea are loc prin reacţia chimică dintre moleculele liantului, fără intervenţia oxigenului atmosferic; această reacţie are loc la temperaturi  mai mari de 70grd.C;
-    uscarea produselor din doi componenţi fără solvenţi (răşini epoxidice şi poliuretanice) pentru care pelicula se realizează prin reacţii de poliadiţie, reacţia poate avea loc fie la temperatură ambiantă, fie la temperaturi mai mari de 70 grd.C.

 

 La uscarea ȋn cuptoare peliculei i se comunică o cantitate anumită de caldură prin conducţie, convecţie sau prin radiaţie termică. Ȋn procesul de uscare au loc toate cele trei moduri de transfer de căldură, ȋnsă ȋn fiecare caz particular, ȋn funcţie de metoda de uscare folosită şi construcţia instalaţiei, predomină ȋn general numai un singur mod de transfer de caldură, celelalte două participȃnd ȋntr-o mai mică măsură.

 

Probleme

 

 Comportarea peliculei de lac sau vopsea la uscare constituie bază reală de calcul ale uscatoarelor industriale. Aceasta nu se poate determina decat experimental, deoarece factorii care influentează evaporarea umiditătii, respectiv a solventului variază in spatiu si in timp si pelicula supusă uscării isi schimbă caracteristicile in timpul procesului.

 

 Ȋn procesul de uscare cu aer cald căldură se transmite numai suprafetei peliculei de lac sau vopsea deoarece aerul cald nu poate pătrunde ȋn masa peliculei. De la suprafaţa peliculei căldura se transmite prin conductibilitate termică. Din cauza conductibilitatii termice reduse a stratului de lac sau vopsea egalizarea temperaturii exteriorului şi interiorului stratului se produce ȋncet, pe suprafaţa acesteia menţinȃndu-se o temperatura mai ridicată iar, ȋn masa şi pe suprafaţa adiacentă suportului, o temperatura mai scazuta. Ca urmare a gradientului de temperatura astfel creat, stratul de lac sau vopsea ȋncepe sȋ se ȋntăreasca de la suprafaţă spre interior. Pe suprafaţa liberă se produce o peliculă intarită (crustă) care ȋmpiedică apoi iesirea solventului din interiorul stratului de lac sau vopsea.

 

 Ȋn cazul uscării prin convecţie (cu aer cald sau cu gaze de ardere), temperatura straturilor interioare este mai mică decȃt temperatura suprafetei, iar temperatura finală a corpului nu poate depăşi temperatura agentului purtător de caldură. Deplasarea umidităţii din interior către suprafaţa materialului se face numai datorită gradientului de umiditate existent ȋntre straturile interioare şi exterioare ale materialului. Ȋn acest caz temperatura ȋn interiorul materialului este mai mică decȃt la suprafaţa lui, de aceea gradientul de temperatură are o influenţă negativă şi franează deplasarea umidităţii ȋn material prin creerea unei cruste ce impiedica iesire umiditatii din material

 Gradientul de temperatura va duce la dilatari si contractii neuniforme in pelicula de lac sau vopsea straturile superioare vor fi supuse la intindere, iar cele inferioare la compresiune in faza initiala a uscarii si invers in faza finala. Tensiunile care iau nastere in material in procesul uscării devin şi mai mari ȋn cazul uscării mai intense.

 

Implicaţii

 

 Urmare apariţiei crustei este formarea unor başici şi crăpături pe suprafaţa stratului de lac, defect care face cateodată inutilizabilă lacuirea sau vosirea realizată.

 Pentru accelerarea uscării prin convecţie trebuie să se ridice temperatura cȃt mai mult, efectul de formare a crăpăturilor este ȋnsă cu atȃt mai puternic cu cȃt temperatura, deci gradiantul de temperatură, este mai mare.

 Temperatura agentului purtător (aer cald sau gaze de ardere trebuie reglată corect şi nu poate depaşi temperatura materialului supus uscării).

 Ȋn cazul uscării prin convecţie productivitate este scăzută, procesul de uscare decurge ȋncet şi durează mai multe ore deoarece viteza de uscare este limitata de rezistenta materialelor la eforturi neuniforme de intindere si compresiune. In cazul accelerarii uscării materialul se degradează, apar pori, fisuri, crăpături, băşicări etc..

Gabarite mari ale uscătoarelor prin convecţie.

Cost ridicat al investiţie al uscătoarelor prin convectţe

 

Soluţii

​

 - Utilizaţi uscătoare cu radiaţie sau mixte cu radiaţie şi convecţie

 

Tunele de uscare cu radiaţie cu conveior

pentru uscarea continuă a  pieselor cu diferite forme geometrice

 

Panouri radiante

pentru  uscări continue pe bandă sau statice a pieselor de gabarit mare ȋn cuptoare sau direct prin simpla expunere la instalaţii mobile

 

- Suplimentaţi actualul cuptor de uscare prin convecţie cu un modul de radiaţie amplasat ȋn faţa cuptorului convectiv

 

Avantaje

 

 Procesul de uscare prin radiaţie a lacurilor şi vopselelor are la bază expunerea stratului de lac sau vopsea la surse de radiaţie mai precis la radianţii cu ţesătură metalică dispusi la o anumită distanţă de piesă. O parte din radiaţiile incidente pe suprafaţa peliculei pătrund ȋn masa stratului. Datorită grosimii reduse a peliculei, o bună parte din radiaţii străbat stratul şi ajung la suportul acoperit cu lac sau vopsea. Ȋn masa stratului de lac sau vopsea partea absorbită a radiaţilor se transformă ȋn căldură pe masură ce se absoarbe. La ȋncălzirea prin radiaţie, căldura se naşte ȋn interiorul stratului iradiat. Prin aceasta se produce nu numai o ȋncălzire mai uniformă dar şi mai rapidă ȋn ȋntreaga masă a stratului de lac sau vopsea. Procesul astfel poate fi condus, ȋncȃt printr-o absorbţie puternică a suportului peliculei (dinspre suport) să se ȋncălzească mai repede şi mai puternic decȃt cea exterioară. Astfel procesul de uscare se face din interior spre exterior şi solventul poate părăsi stratul de lac fără pericol de formare a băşicilor şi crăpăturilor ce intervin ȋn cazul uscării accelerate prin convecţie.

 

 

- pondere ridicată de uscare prin radiaţie, ȋn cazul uscătoarelor tunel, posibilitatea asigurării mixte şi a uscării prin convecţie (cu gaze de ardere sau cu are cald recuperat) dă posibilitatea aplicarii şi la piese cu forme relativ complicate 

- reglaj facil şi modulare a intensităţii de radiaţie

- nu se realizează crustă la suprafaţa materialului, uscarea se realizează de la interior spre exterior

- timp de uscare de 5-6 ori mai redus faţă de uscare cu aer cald sau cu gaze de ardere

- eficienţa energetică superioară şi posibilitatea recirculării şi a recuperării căldurii din gazele de ardere.

- noxe emanate mult mai reduse datorate atȃt reducerii consumului de combustibil cȃt şi a utilizării arzătoarelor radiante cu ţesătură metalică

- spaţiu ocupat de utilaj redus cu 300%, ȋn special datorită lungimii reduse a uscătorului

- punere ȋn funcţiune rapidă şi timp de intrare ȋn regim foarte redus

- posibilitatea setării ȋn plaje largi a vitezei de deplasare a conveiorului, a intensităţii de radiaţie şi a temperaturii interioare a uscătoarelor face ca acestea să se poată adapta pentru diverse tipuri de lacuri şi vopsele, sau pentru diverse tipuri şi forme de piese.