Czyste i energooszczędne nanoszenie powłok coil coating dzięki nowej technologii pieca
Powszechnie uznawana za najbardziej efektywny sposób wstępnego malowania podłoży stalowych i aluminiowych technika coil coating jest ciągłym i wysoce zautomatyzowanym procesem przemysłowym służącym do efektywnego pokrywania taśm metalowych. Farba naniesiona na taśmę metalową schnie w miarę odparowywania rozpuszczalników. Następnie farbę utwardza się w określonej temperaturze, a utrwalacze zwiększają przyczepność między pigmentami a materiałem taśmy.
Rozwiązywanie problemów z palnością rozpuszczalników
Konwencjonalne piece do utwardzania wykorzystują wentylatory, które umożliwiają przekazywanie ciepła w drodze konwekcji. Minimalne stężenie rozpuszczalników niezbędne do podtrzymania ich spalania w powietrzu określa się jako dolną granicę wybuchowości. Poniżej tego poziomu mieszanka jest zbyt uboga, aby ulec spalaniu. Zapobieganie emisji lotnych związków organicznych wymaga odzysku rozpuszczalników lub rozkładu termicznego, co jest zarówno skomplikowane, jak i kosztowne. Korzystając ze wsparcia finansowanego przez UE projektu ECCO, naukowcy stworzyli demonstracyjny system utwardzania, który ma pozwolić na uporanie się z tymi problemami. System pieca składa się z dwóch części. Pierwszą z nich jest sekcja palnika promiennikowego, w której emitowane jest intensywne promieniowanie podczerwone o wysokiej temperaturze, powstające w wyniku spalania rozpuszczalnika wewnątrz ceramicznej struktury porowatej. „Drugi to system czystego utwardzania, który działa przy zwiększonych stężeniach rozpuszczalników, co pozwala na bezpośrednie wykorzystanie rozpuszczalników jako paliwa do wytwarzania ciepła”, wyjaśnia koordynator projektu Dimosthenis Trimis.
Działanie systemu coil coating
Spaliny z palników promiennikowych kierowane są do pieca utwardzającego, gdzie mieszają się z oparami rozpuszczalników. Ta mieszanina gazowa jest następnie odprowadzana z pieca utwardzającego do palnika promiennikowego: opary rozpuszczalników są wykorzystywane do zasilania palnika, natomiast recyrkulacja gazów spalinowych pozwala na pracę w warunkach, w których stężenie tlenu jest niższe od granicznego stężenia tlenu, co wpływa korzystnie na bezpieczeństwo wybuchowe. Dwa urządzenia są oddzielone szybami przepuszczającymi podczerwień. Naukowcy sprawdzili zdolność różnych materiałów do maksymalizacji przekazywania ciepła w podczerwieni i odporności na naprężenia termiczne podczas uruchamiania, pracy i wyłączania pieca. Opracowano również powłoki katalityczne zapobiegające osadzaniu się substancji węglowych na szybie w wysokich temperaturach. Porowaty palnik zbudowany jest z zaawansowanych materiałów kompozytowych opartych na węgliku krzemu, które lepiej tolerują wyższe temperatury pracy niż inne powszechnie stosowane materiały. Do zbadania spalania rozpuszczalników w strukturalnych ośrodkach porowatych wykorzystano urządzenie eksperymentalne.
Innowacyjna technologia o wielu zaletach
„Rozwiązania technologiczne zaprezentowane przez zespół ECCO mogą znacząco przyczynić się do modernizacji istniejących linii produkcyjnych coil coating. Pozwolą one na obniżenie zużycia energii o ponad 50 % w porównaniu do starych lub nowych instalacji piecowych. Przy założeniu tej samej wydajności produkcyjnej piec ECCO jest mniejszy – jego objętość jest mniejsza nawet o 70 % – w porównaniu z konwencjonalnymi piecami wykorzystującymi dodatkowe jednostki, takich jak piece regeneracyjne lub rekuperacyjne”, mówi zauważa Trimis. Odzysk oparów rozpuszczalnika z procesu suszenia/utwardzania pozwala wyeliminować wytwarzanie odpadów. Ponadto, promiennikowe palniki porowate umożliwiają elastyczne stosowanie paliwa – mogą być zasilane zarówno oparami rozpuszczalników, jak i gazem ziemnym (lub mieszanką obu tych paliw). Technika coil coating znajduje liczne praktyczne zastosowania. Liczne urządzenia gospodarstwa domowego, w tym lodówki, pralki i tostery, wykorzystują wstępnie powlekane elementy stalowe lub aluminiowe. Dzięki projektowi ECCO powstanie bardziej energooszczędne, przyjazne dla środowiska i ekonomiczne rozwiązanie dla różnych sektorów.
Słowa kluczowe
ECCO, coil coating, piec do utwardzania, opary rozpuszczalnika, palnik promiennikowy, spalanie rozpuszczalnika, dolna granica wybuchowości, szyby przepuszczające promieniowanie podczerwone
