DE3218985C2

DE3218985C2 - Verfahren zum Trocknen eines Naßanstriches oder zum Polymerisieren einer Pulverschicht

Info

Publication number: DE3218985C2
Application number: DE3218985A
Authority: DE
Inventors: Olli Saarijärvi Nissinen
Original assignee: Valmet Oy
Current assignee: Valmet Technologies Oy
Priority date: 1981-05-22
Filing date: 1982-05-19
Publication date: 1986-07-03
Also published as: SE8203011L; FI64717C; CA1186959A; US5015495A; DE3218985C3; DE3218985A1; FI64717B; FI811583A0

Abstract

Verfahren beim Naßmalen oder Pulverbeschichten zur Beschleunigung des Trocknens der Anstrichfläche bzw. der Polymerisierung der Pulverschicht. Beim Verfahren werden die angestrichenen bzw. beschichteten Stücke (20) als Teil eines elektrischen Stromkreises eingeschaltet. Das Stück (20) wird mit elektrischem Strom (I ↓1) resistiv auf eine für das Trocknen des Anstrichs bzw. für die Polymerisierung der Pulverschicht geeignete Temperatur geheizt. Die Heizungsstromkabel (14, 15) werden an die einander gegenüberliegenden Enden (21, 22) eines langgestreckten Stückes, z.B. des zu heizenden Balkens (20), mit Schrauben (16, 17) oder dergleichen, geschaltet, indem Übergangswiderstände vermieden werden. Beim Naßmalen wird die Temperatur des Stückes (20) auf etwa +60 bis +80 ° C erhöht, bei welcher Temperatur das Stück (20) etwa 0,5 bis 2 Stunden gehalten wird. Beim Pulverbeschichten wird die Temperatur des Stückes (20) auf etwa 180 bis 200 ° C erhöht, bei welcher Temperatur das Stück (20) etwa 15 Minuten gehalten wird. Mehrere zu heizende Stücke können nacheinander und/oder nebeneinander geschaltet werden, so daß die Dichte des durch die Stücke laufenden Stroms für die Heizungswirkung geeignet wird.

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen eines Naßanstriches auf einem Teil oder zum Polymerisieren einer Pulverschicht auf einem Teil.

Es ist bekannt, daß bei industriellen Verfahren zum Trocknen eines Naßanstriches auf einem Teil zur Erhöhung der Trocken- bzw. Reaktionsgeschwindigkeit des Naßanstriches Wärme benötigt wird. Ferner ist bekannt, daß auch bei industriellen Verfahren zum Polymerisieren einer elektrostatisch aufgebrachten Pulverschicht auf einem Teil Wärme benötigt wird. Die Temperatur, auf die ein Teil beim Trocknen eines Naßanstriches nach dem Zwischenanstrich und dem Endanstrich erwärmt werden kann, beträgt im allgemeiner 60 bis 80° C Die Polymerisationstemperatur einer Pulverschicht beträgt 180 bis 200⁰C; und zwar wird das Teil mit der aufgebrachten Pulverschicht im allgemeinen einmal mit einer Haltezeit von nur etwa 15 min bei der Polymerisationstemperatur erhitzt.

Bei den bisher bekannten Verfahren werden diese 'iTemperaturen mit widerstandsbeheizten Luftumwälzöfen bzw. Heißluftschränken oder mit Infrarotstrahlen erreicht. Zum Polymerisieren einer auf dünnen Scheiben befindlichen Pulverschicht sind in einigen Fällen auch Laserstrahlen angewandt worden.

Die vorstehend erwähnten bekannten Verfahren sind mit einem hohen Verbrauch an Wärmeenergie verbunden. Außerdem müssen die mit einem Anstrich zu versehenden Teile von Ort zu Ort verschoben werden, und zum Erhitzen der mit einem Naßanstrich oder mit einer Pulverschicht versehenen Teile werden große Sonderräume benötigt

Aus der US-PS ,2 24 900 ist ein Verfahren zum Aufbringen einer Polyethylenharzschicht auf die Schneide eines Rasiermessers bekannt, bei dem das Polyethylenharz in Form einer Emulsion, einer Suspension oder einer Lösung auf das Rasiermesser aufgebracht und das Rasiermesser dann in sauerstoff freier Atmosphäre 0,25 bis 15 min lang bei 150°C bis 200⁰C erhitzt wird. Das Erhitzen kann durch Widerstandsheizung, Induktionsheizung, Infrarotstrahlen, Laserstrahlen oder ionisierende Strahlen bewirkt werden. Das Rasiermesser muß sich in einem abgeschlossenen Raum befinden, damit es in einer sauerstofffreien Atmosphäre erhitzt werden kann. Ferner sind bei Rasiermessern, die ja eine sehr geringe Dicke haben, die Eindringtiefe und die Eindringrichtung der Wärme für den Trocknungsvorgang ohne Bedeutung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein energiesparendes Verfahren zum Trocknen eines Naßanstriches oder zum Polymerisieren einer Pulverschicht auf einem langgestreckten und schweren Metallträger mit kurzer Durchlaufzeit bereitzustellen, bei dem kein spezieller Trocknungsofen benötigt wird und das Erhitzen nicht in einem abgeschlossenen Raum durchgeführt werden muß und bei dem das Trocknen des Naßanstriches oder das Polymerisieren der Pulverschicht von der Innenseite ausgehend zur Oberfläche hin erfolgt, wobei die zur Durchführung des Verfahrens benötigte Vorrichtung wenig Bedienung und keinerlei Wartung erfordern soll.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Durch die beim erfindungsgemäßen Verfahren angewandte Widerstandsheizung werden mehrere in der Praxis wichtige Vorteile erzielt, die nachstehend erläutert werden: Die Wärmeenergie wird beim erfindungsgemäßen Verfahren direkt und günstiger als z. B. in einem widerstandsbeheizten Luftumwälzofen bzw. Heißluftschrank auf den Metallträger übertragen. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für Stahlträger, weil die spezifische Wärmekapazität W von Stahl klein ist

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[W=0,46kJ/(°Kkg)].

Die Durchlaufzeit der mit einem Anstrich bzw. einer Pulverschicht zu versehenen Metallträger kann wesentlich verkürzt werden. Dies wird z. B. durch den nächstehend näher beschriebenen Versuch erwiesen, bei dem die Durchlaufzeit im Vergleich zu einem bei einer Hallentemperatur durchgeführten entsprechenden Verfahren auf 20% verkürzt werden konnte.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß ein Metallträger für den Maschinenbau auch in dem Fall besonders gut für eine Widerstandsheizung geeignet ist, daß er Krümmungen aufweist, weil bei Metallträgern, die gemäß der Festigkeitslehre richtig ausgeformt sind, die verschiedenen Abschnitte im wesentlichen gleich starr sind und somit im wesentlichen auf dieselbe Temperatur aufgeheizt werden.

Ein wichtiger Vorteil der Anwendung des erfindungsgemäßen Vefahrens auf das Trocknen eines Naßanstriches besteht darin, daß das Trocknen ausdrückten in der richtigen Richtung, d. h. von der Oberfläche des angestrichenen Metallträgers ausgehend, erfolgt

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Polymerisieren einer elektrostatisch aufgebrachten Pulverschicht besteht darin, daß der zu beschichtende Metallträger während der gesamten Dauer der Pulverbehandlung heiß gehalten werden kann und daß die Pulverbehandlung sorgfältig durchgeführt werden kann, ohne daß eine Senkung der Temperatur eine mit einer schlechteren Arbeitsqualität verbundene Beschleunigung der Behandlung veranlassen würde, wie es bei bekannten Verfahren vorkam. Ferner wird beim erfindungsgemäßen Verfahren ein Verschieben des langgestreckten und schweren Metallträgers nach dem Anstreichen bzw. nach dem Aufbringen der Pulverschicht vermieden, da sowohl das Trocknen eines Naßanstriches als auch das Polymerisieren einer Pulverschicht an derselben Stelle wie das Anstreichen bzw. das Aufbringen der Pulverschicht durchgeführt werden kann. Außerdem wird z. B. die Bodenfläche eingespart, die der von einem widerstandsbeheizten Luftumwälzofen bzw. Heißluftschrank beanspruchte Produktionsraum einnehmenwürde.

Eine Aust'ührungsform der Erfindung wird nächstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Die Figur zeigt eine Widerstandsheizvorrichtung für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Ein mit einem Naßanstrich bzw. mit einer Pulverschicht versehener Metallträger 20 einer Papiermaschine ist auf Blöcke 18 aufgelegt, die auf einer Unterlage 19 stehen. Der Metallträger 20 weist mit Enden 21 und 22 verbundene Wandungen 23 auf und hat einen hohlen Innenraum 24. Für die Widerstandsheizung wird ein Transformator 10 verwendet, der zur Vereinfachung der Darstellung nur als Einphasentransformator ohne Gleichrichtervorrichtung gezeigt ist. Der Transformator weist eine Primärwicklung 11 und eine Sekundärwicklung 12 auf. Die Ausgangsanschlüsse 13s und 136 der Sekundär- eo wicklung sind durch Kupferkabel 14 und 15 mit ausreichend großem Querschnitt mit den Enden 21 und 22 des Metallträgers verbunden. Die Kabel 14 und 15 sind an den Enden 21 und 22 mit ausreichend großen Schrauben 16 und 17, die z. B. in funktionsgemäß an den Enden des Metallträgers vorgesehene Gewinde hineingeschraubt sind, befestigt. Alle Verbindungen müssen so ausgeführt werden,daß Übergangsw^:derstände vermieden werden.

Der Transformator 10 ist in der Praxis ein Einphasenoder Dreiphasentransformator. An die Sekundärseite des Transformators kann eine Gleichrichtervorrichtung angeschlossen sein, so daß die Heizung des Metallträgers mit Gleichstrom erfolgt. Die Sekundärspannung sollte vorzugsweise einstellbar sein. In einem Beispiel beträgt die Primärspannung des Transformators £/=380 V, die Sekundärspannung £/, = 15 bis 25 V (Gleichspannung) und die Heizleistung P= 30 kW. Im Fall von Gleichstrom kann die Heizleistung bekanntlich folgendermaßen berechnet werden:

Ux χ

χ R = Ui²IR,

worin R der Widerstand zwischen den Enden 21 und 22 des Metallträgers 20 ist In dem vorstehend erwähnten Beispiel Hegt der Heizstrom h in der Größenordnung von 1000 A. so daß Kabel 14 und 15 mit ziemlich großem Querschnitt erforderlich sind.

Je nach dem zur Verfugung stehenden Heiziransformator, d. h, in Abhängigkeit von seiner Sekundärspannung und von der Stromstärke, sowie je nach den Abmessungen der zu erhitzenden Metallträger kann das erfindungsgemäße Verfahren auch so angewandt werden, daß mehrere Metallträger durch (nicht dargestellte) Zwischenkabel derart in Reihe und/oder parallel geschaltet werden, daß eine zum Erhitzen geeignete Stromdichte durch die zu erhitzenden »Metallträger erhalten wird. In Sonderfällen, in denen die Metallträger z. B. dünnere Abschnitte aufweisen, deren Widerstand größer ist als der Widerstand der sonstigen Abschnitte der Metallträger, kann man so verfahren, daß die Heizung des Metallträgers mit zwei oder mehr als zwei verschiedenen Spannungen vorgenommen wird und daß über den dünneren Abschnitt nur eine solche Spannung als wirksam angelegt wird, mit der eine im wesentlichen gleich große Heizwirkung erzielt wird wie In den anderen Abschnitten des Metallträgers.

Durch die Widerstandsheizung des Metallträgers wira seine Temperatur im allgemeinen bis zum Bereich von T= 50 bis 200° C erhöht.

Nachstehend werden zwei Beispiele für praktische Anwendungen des erfindungsgemäßer. Verfahrens beschrieben.

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Beispiel 1

Kohlenstoffstahlträger:

Masse	= 550 kg;
Länge	= 2500 mm:
E-die	= 400 mm;
Höhe	=200 mm.

Stromquelle:

Transformator mit Gleichrichtervorrichtung;

U_x P

= 14,5 V;
= 18 kW,

Die Kabel 14 und 15 waren mit dem Träger durch Schrauben und Muttern verbunden.

Etwa 40% des Trägers waren mit Glaswolle wärmeisoliert. Die Anfangstemperatur betrug etwa 20⁰C.

Die Temperatur des Trägers wurde beobachtet, und seine Erhitzungsgeschwindigkeit geht aus der nachstehenden Tabelle hervor.

Tabelle

Tempe	Erhit	Die Temperatur reicht aus zum...
ratur^ C)	zungs-
	dauer (h)
60	0,6	Trocknen eines Naßanstriches
106	1,5	Trocknen eines Naßanstriches
140	2,0	Trocknen eines Naßanstriches
130	3,1	Polymerisieren einer elektro
		statisch aufgebrachten Pulver schicht
		Beispiel 2

Der Kohlenstoffstahlträger war U-förmig und nicht wie in Beispiel 1 gerade.

10

15

Masse	= 680 kg;
P	= 18 kW;
U₁	= 15 V.

Anstrich:

1 χ Zinkstaubanstrich

2 χ Zwischenanstrich

(Zeit zwischen Anstrichen = 10—15 min)
2 χ Oberflächenanstrich

(Zeit zwischen Anstrichen = 10—15 min)
Trocknungstemperatur = 55 bis 70° C.

20 25 30

Nachstehend wird die Trocknungsdauer bei dem bisher üblichen bekannten Verfahren mit der Trocknungsdauer bei dem erfindungsgemäßen, unter Widerstandsheizung durchgeführten Verfahren verglichen: Als normaie Verdunstungs- und Trocknungsdauer sind 20 h angesehen worden. Die Heizung war insgesamt 1,08 h lang eingeschaltet. Die Durchlaufzeit wird somit durch das erfindungsgemäße Verfahren um 80% verkürzt. (Die Dicke der Anstrichschicht betrug 180—200 μπι.)

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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55 60

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Trocknen eines Naßanstriches auf einem Teil oder zum Polymerisieren einer Pulverschiebt auf einem Teil, dadurch gekennzeichnet, daß ein langgestreckter und schwerer Metallträger (20), der mit dem Anstrich bzw. mit der Pulverschicht versehen ist, in einen elektrischen Stromkreis eingeschaltet wird und mit Hilfe des elektrischen Stromes (Ti) durch Widerstandsheizung auf eine zum Trocknen des Anstrichs bzw. zum Polymerisieren der Pulverschicht geeignete Temperatur erhitzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Spannung von weniger als 24 V angelegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Widerstandsheizung des Metaiiträgers ein elektrischer Strom mit einer Starke (I\) von 1000 A oder höher verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transformator, vorzugsweise ein Dreiphasentransformator (10) verwendet wird, an dessen Sekundäranschlüsse (13a, 13Z>;die Zufuhrkabel (14,15) für den Heizstrom angeschlossen werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Sekundärseite (12) d.:s Stromzufuhrtransformators (10) eine Gleichrichtervorricbtung a^eschlossen ist, und daß die Heizung des Metallträgers (20) mit Gleichstrom erfolgt

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizungsstromkabel (14, 15) an die einander gegenüberliegenden Enden (21, 22) des Metallträgers (20) mit Schrauben (16,17) angeschlossen werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Tracknen des Naßanstriches der Metallträger (20) auf eine Temperatur von 60 bis 8O⁰C erhitzt und bei dieser Temperatur 0,5 bis 2 Stunden lang gehalten wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Polymerisieren der Pulverschicht der Metallträger (20) auf eine Temperatur von 180 bis 200° C erhitzt und bei dieser Temperatur 15 Minuten lang gehalten wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere zu erhitzende Metallträger in Reihe und/oder parallel geschaltet werden.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei solchen Metallträgern, die Abschnitte mit größerem oder kleinerem Widerstand aufweisen, die Heizung so gestaltet wird, daß zwei oder mehrere verschiedene Spannungen angelegt werden.