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Energy Efficient Coil Coating Process

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Un revêtement de bobines propre et efficace du point de vue énergétique grâce à une nouvelle technologie de four

Un concept de four innovant présente un grand potentiel pour moderniser les lignes de production de revêtement de bobines existantes, ce qui permettra de réduire de manière draconienne la consommation d’énergie et les dimensions de ces installations.

Technologies industrielles

Globalement reconnu comme le moyen le plus efficace de prélaquer des supports en acier et en aluminium, le revêtement de bobines est un processus industriel continu et hautement automatisé de revêtement de bandes métalliques d’une grande efficacité. Une fois la peinture appliquée sur la bande métallique, cette dernière est séchée pendant que les solvants s’évaporent. La peinture est ensuite durcie jusqu’à une certaine température, où les agents de réticulation augmentent l’adhésivité des pigments avec la bande métallique.

Résoudre les problèmes d’inflammabilité des solvants

Les fours de durcissement traditionnels utilisent des ventilateurs qui permettent de transférer la chaleur par convection. La concentration minimale de solvants nécessaire pour favoriser leur combustion dans l’air est définie comme la limite explosive inférieure. En dessous de ce niveau, le mélange est trop peu concentré pour s’enflammer. Afin d’éviter l’émission de composés organiques volatils, les solvants doivent être soit récupérés, soit décomposés thermiquement, deux procédés aussi complexes qu’onéreux. Soutenus par le projet ECCO, financé par l’UE, des chercheurs ont dévoilé un système de durcissement en phase de preuve de concept qui se montre prometteur pour remédier aux problèmes susmentionnés. Le système de four se divise en deux sections. La première est celle du brûleur rayonnant, où un rayonnement infrarouge intense est émis à des températures élevées générées par la combustion du solvant qui a lieu à l’intérieur d’une structure poreuse en céramique. «La seconde abrite le système de durcissement pur qui fonctionne à des concentrations plus élevées de solvants, permettant ainsi l’utilisation directe des solvants en tant que combustible pour la production de chaleur», explique Dimosthenis Trimis, coordinateur du projet.

Fonctionnement du système de revêtement de bobines: explications

Les gaz de fumée générés par les brûleurs rayonnants sont dirigés vers le four de durcissement, où ils sont mélangés aux vapeurs de solvant. Ce mélange gazeux est ensuite extrait du four de durcissement et injecté dans le brûleur rayonnant: les vapeurs de solvant sont utilisées pour alimenter le brûleur, alors que la recirculation des gaz de fumée permet d’obtenir des conditions de fonctionnement caractérisées par des concentrations d’oxygène inférieures à la concentration limite en oxygène, ce qui garantit la sécurité contre les explosions. Ces deux unités sont séparées par des verres transmettant le rayonnement infrarouge. Les chercheurs ont testé la capacité de différents matériaux à maximiser la transmission dans l’infrarouge et à résister aux contraintes thermiques pendant l’allumage, le fonctionnement et l’arrêt du four. Des revêtements catalytiques empêchant le dépôt de substances carbonées sur le verre à des température élevées ont également été développés. Le brûleur poreux est fabriqué à partir de matériaux composites avancés à base de carbure de silicium qui tolèrent des températures de service plus élevées par rapport à d’autres matériaux communément utilisés. Une installation expérimentale a été utilisée pour tester la combustion des solvants dans des milieux poreux structurés.

Des technologies innovantes aux avantages multiples

«Les solutions technologiques présentées par ECCO pourraient grandement contribuer à la modernisation des lignes de production de revêtement de bobines existantes. En effet, elles permettent une réduction de la consommation d’énergie de plus de 50 % par rapport aux nouvelles ou anciennes installations de fours. En supposant une capacité de production égale, le four de durcissement ECCO est plus compact (volume réduit de 70 %) que les fours traditionnels utilisant des unités supplémentaires telles que des incinérateurs régénératifs ou récupératifs», fait remarquer Dimosthenis Trimis. La récupération des vapeurs de solvant produites par le processus de séchage/durcissement élimine la production de déchets. Par ailleurs, les brûleurs rayonnants poreux sont polycarburants: ils peuvent fonctionner avec des vapeurs de solvants ou du gaz naturel (ou un mélange des deux). Les applications du revêtement de bobines sont légion dans la vie quotidienne. La fabrication de nombreux appareils électroménagers, comme les réfrigérateurs, les machines à laver et les grille-pains, utilise une forme d’acier ou d’aluminium prélaqué. ECCO présente une solution moins énergivore, respectueuse de l’environnement et économique pour différents marchés.

Mots‑clés

ECCO, revêtement de bobines, four de durcissement, vapeurs de solvant, brûleur rayonnant, combustion de solvant, limite explosive inférieure, verres transmettant le rayonnement infrarouge

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