ES2625072T3

ES2625072T3 - Secador de placas y método de secado de revestimientos a base de disolvente

Info

Publication number: ES2625072T3
Application number: ES12759842.3T
Authority: ES
Inventors: Juan De Santos Avila; Kostas N. CHRISTODOULOU; Ahmad KHODAEI; Ali R. Mehrabi; Luigi Sartor; Henk De Koning; George ARKESTEIJN
Original assignee: Avery Dennison Corp
Current assignee: Avery Dennison Corp
Priority date: 2011-08-11
Filing date: 2012-08-09
Publication date: 2017-07-18
Anticipated expiration: 2032-08-09
Also published as: US9958202B2; CN103890518A; US20180195796A1; EP2742302A2; WO2013023058A2; PL2742302T3; CN103890518B; EP2742302B1; WO2013023058A3; US20140202028A1

Abstract

Un aparato (10) para secar, curar, o desairear una banda en continuo movimiento (120) que porta una capa de disolvente (130), que comprende: una carcasa (140) que encierra una cámara de secado (150), teniendo dicha carcasa (140) ranuras de entrada y de salida (160) a través de las cuales puede pasar dicha banda (120) por dicha cámara (150); teniendo dichas ranuras de entrada y de salida (160) un mecanismo de cierre hermético para evitar que se filtre aire ambiente al interior de la cámara de secado (150), o fugas de la corriente de gas desde la cámara (150) al ambiente; una placa calentada inferior (170) y una placa calentada superior (180) sustancialmente paralelas entre sí con un espacio (4) entre ellas, al menos una entrada (191) para una corriente de gas (200) que fluye a la cámara (150); al menos una salida (192) para que la corriente de escape fluya fuera de la cámara (150), caracterizada porque dicho espacio (4) no es mayor que una distancia de 10 cm; la banda que porta una capa de disolvente se encuentra a menos de 20 mm de la placa calentada inferior; y la banda portadora (120) está más cerca de la placa calentada inferior (170) que de la placa calentada superior (180).

Description

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DESCRIPCION

Secador de placas y metodo de secado de revestimientos a base de disolvente Campo

La presente invencion se refiere a un aparato y metodo para secar revestimientos Ifquidos sobre un sustrato. Mas espedficamente, la invencion se refiere a un secador de placas inertizado y su uso en el secado de revestimientos a base de disolvente.

Antecedentes

El secado o curado de revestimientos lfquidos sobre un sustrato o banda se logra tipicamente pasando el sustrato a traves de una camara de secado, en la mayona de los casos, un horno convencional (ya sea un horno de flotacion o soportado por rodillo), donde el lfquido se evapora y el revestimiento se seca o cura. El horno se calienta con elementos calentadores. El calor se hace pasar sobre el revestimiento a traves de flujo de gas de conveccion o forzado, tfpicamente aire. Se pueden emplear multiples zonas del horno para permitir flexibilidad en el ajuste de temperatura. Cuando se usa el disolvente organico en el revestimiento en el que explosion e incendio pueden ser peligros potenciales, la normativa impone una concentracion maxima de disolvente permitida en la camara de secado para asegurar la seguridad de la operacion. Esta concentracion maxima se define en terminos de una fraccion o con mayor frecuencia como un porcentaje (% de LEL) del lfmite explosivo inferior (LEL, por sus siglas en ingles) del disolvente o mezcla de disolventes retirados del revestimiento sometido a secado o curado. LEL es la menor concentracion en la que se puede propagar una conflagracion o explosion a partir de un punto de ignicion inicial; LEL es una propiedad del disolvente o mezcla de disolventes, mientras que el % de LEL es solo una medida de la concentracion de un disolvente o mezcla de disolvente particular referido al LEL de ese disolvente o mezcla de disolvente. La maxima concentracion de disolvente permitida en un secador determinado (en terminos de % de LEL) que un secador es capaz de procesar de forma segura por normativa, limita en ultima instancia la velocidad del sustrato o banda.

El disolvente retirado del revestimiento, o bien se condensa en forma de lfquido a traves de un sistema de condensacion, o mas comunmente se quema usando una unidad de oxidacion termica (TOX, por sus siglas en ingles). Cuando se usa un sistema de condensacion, este suele incluir un tandem de condensadores, tfpicamente y necesita funcionar a baja temperatura (inferior a 0°C) para condensar la mayor parte del disolvente, con una demanda correspondientemente alta de energfa. Cuando se usa una unidad TOX, hay una maxima cantidad de disolvente por unidad de tiempo que puede pasar a traves de una unidad TOX por razones de seguridad (explosividad, que limita la concentracion de disolvente, y la liberacion de energfa, es decir, una temperatura de funcionamiento maxima, que limita el rendimiento). Esto impone un lfmite sobre el contenido de disolvente de las corrientes combinadas enviadas a las unidades TOX, y por lo tanto impone en ultima instancia un lfmite sobre la velocidad maxima del sustrato que pasa por el horno.

Hacer que un horno convencional sea inerte, es decir, que use gas inerte en lugar de aire rico en oxfgeno, podna aliviar el potencial de explosion e incendio, y por lo tanto, aumentar el rendimiento del disolvente que un secador puede procesar. Sin embargo, los volumenes y caudales del gas inerte implicado en esa operacion pueden aumentar el coste y afectar adversamente la viabilidad economica del procedimiento.

Otro problema tfpico asociado con el horno convencional es la formacion de ampollas, es decir, la aparicion de burbujas en el revestimiento seco. Esto se produce por el rapido crecimiento de burbujas a partir de gases disueltos o atrapados en el lfquido de revestimiento procedentes de disolventes volatiles en el revestimiento, que presentan una alta presion de vapor. Para reducir la formacion de ampollas o permitir solucionar la formacion de ampollas, se reduce usualmente tanto la temperatura como la velocidad del gas (comunmente aire), tfpicamente en la primera zona o zonas del horno cuando se usan multiple zonas.

Otro enfoque para aumentar el rendimiento de un horno convencional es anadir zonas de calentamiento adicionales a ese horno. Sin embargo, el tamano y el volumen de los hornos convencionales hace diffcil anadir nuevas zonas para acondicionar instalaciones ya existentes. Los accidentes que implican explosion o conflagracion de aire cargado de disolvente por encima de la concentracion LEL tambien implica un mayor volumen de mezcla explosiva; la inertizacion se hace mas costosa con las zonas adicionales de inertizacion y puede tardar un tiempo considerable (de 15 a 30 minutos o mas). Esto crea otros retrasos en caso de rotura de la banda, que requiere abrir, limpiar, re- enhebrar la banda, y re-inertizacion del secador.

Otro tipo de secador que se puede usar para secar revestimientos lfquidos es un secador de placas. Este tipo de secador puede incluir placas calentadas en uno o en ambos lados de una banda en movimiento. Se ha usado en pultrusion y otros procedimientos de curado. En estas aplicaciones, las velocidades de procedimiento son bajas (< 30 m/min). Los flujos tfpicos de la mezcla de gas de inertizacion-disolvente estan en el intervalo de 1 m/s con baja transferencia de masa y transferencia de calor, lo que los hacen no adecuados para lmeas de revestimientos a mayor velocidad.

La patente de EE.UU. 4.894.927, concedida a Fuji Photo, ensena los beneficios de un secador de placas inertizado

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de bajo volumen y como el sistema puede incluir la recuperacion de disolvente mediante condensacion y como se puede recuperar el calor colocando un intercambiador de calor entre el secador y el condensador. Ademas, la patente de EE.UU. 4.926.567, tambien concedida a Fuji Photo, ensena como la corriente inerte entrante puede ser calentada por intercambio de calor con los gases de escape de un incinerador donde se quema el disolvente recuperado. Ninguna de las patentes ensena como se cierran hermeticamente los sistemas para evitar la contaminacion del aire ambiente al calentador y vice versa. Tampoco ensenan cuales son las condiciones necesarias para que el sistema sea beneficioso. Ademas, ambas patentes consideran que toda la corriente de escape del secador se somete a condensacion.

Un tipo de secadores de placas se disena con superficies de condensacion internas, los cuales a veces son referidos como "secadores con separacion". En este tipo de secador el calor es proporcionado por una placa caliente o cualquier otra fuente adecuada. La banda trasportadora se mueve sobre la placa o cerca. La condensacion tiene lugar dentro del secador, sobre una superficie fna que crea un gradiente de concentracion que dirige una difusion significativa del disolvente. El documento de patente de EE.UU. 05581905 (y secuelas) concedido a 3M ensena configuraciones sustancialmente horizontales de las placas donde la superficie fna se mantiene lo mas cerca a ~ 0,5 cm por encima del revestimiento humedo en proceso de secado. La condensacion tiene lugar sobre la superficie inferior de la placa superior fna la cual esta ranurada de tal modo que la capilaridad hace que el lfquido fluya hacia los bordes donde se drena. No tiene lugar un flujo de gas convectivo significativo dentro del secador aparte del inducido por el arrastre de la banda. Hay la posibilidad de que el disolvente gotee sobre el revestimiento seco, asf como condensacion de agua si entra aire en el sistema.

Por lo tanto, existe la necesidad de un secador que pueda secar revestimientos a base de disolvente con alta eficacia, alto rendimiento y en modo mas economico que los secadores existentes.

Breve compendio de la invencion

Las realizaciones de la presente invencion descritas mas delante no pretenden ser exhaustivas o que limiten la invencion a las formas precisas descritas en la siguiente descripcion detallada. Mas bien, las realizaciones se eligen y describen de modo que otros expertos en la tecnica puedan apreciar y entender los principios y practicas de la presente invencion.

La presente invencion se refiere a un secador de placas inertizado y al metodo de usarlo para secar revestimientos a base de disolventes organicos.

El aparato para secar una banda en continuo movimiento que porta una capa de lfquido segun la invencion, comprende las caractensticas segun la reivindicacion 1.

El metodo para secar una banda en continuo movimiento que porta un lfquido segun la invencion, comprende las caractensticas segun la reivindicacion 11.

Otras realizaciones de la invencion, se describen en las reivindicaciones dependientes

Otras caractensticas y ventajas segun la presente invencion seran evidentes a los expertos en la tecnica a partir de la siguiente descripcion detallada. Se debe de entender, sin embargo, que la descripcion detallada de las diversas realizaciones y ejemplos espedficos, aunque indican realizaciones preferidas y otras de la presente invencion, se dan a modo de ilustracion y no de limitacion. Se pueden realizar muchos cambios y modificaciones dentro del alcance de la presente invencion.

Breve descripcion de los dibujos

Estos, asf como otros objetos y ventajas sobre este tema, se podran entender y apreciar completamente en referencia a la siguiente descripcion mas detallada de estos ejemplos de realizaciones preferidos sobre este tema junto con los dibujos anexos, de los cuales:

La Figura 1, es un dibujo esquematico de un ejemplo de realizacion de la invencion;

La Figura 2, es un dibujo esquematico de un mecanismo de cierre hermetico (compuerta) de un ejemplo de realizacion de la invencion;

La Figura 3, es un dibujo esquematico de un ejemplo de realizacion de la invencion;

La Figura 4, es un esquema del flujo de gas; y

La Figura 5, es un esquema del flujo de gas en una configuracion alternativa.

A menos que se indique lo contrario, las ilustraciones de las figuras anteriores no estan necesariamente dibujadas a escala.

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Analisis detallado de la invencion

Con referencia a la Figura 1, una realizacion del secador de placas inertizado 10 de la invencion comprende una carcasa 140, una camara de secado 150 encerrada por la carcasa, una ranura de entrada y un ranura de salida 160 por donde pasa una banda en movimiento 120 con una capa de revestimiento lfquido 130 por la camara a traves de las ranuras de entrada y salida. Una placa calentada superior 180 y una placa calentada inferior 170 son sustancialmente paralelas entre sf dentro de la camara de secado. Al menos una entrada 191 y al menos una salida 192 estan situadas en la carcasa. La presente invencion contempla que al menos una entrada 191 comprende una boquilla y la boquilla apunta hacia la direccion de al menos una salida 192. La corriente de gas 200 fluye a la camara de secado a traves de las entradas y el gas de escape cargado de disolvente 300 sale de la camara a traves de las salidas. La distancia entre la banda en movimiento 120 y la placa calentada superior 180 es h1. La distancia entre la banda en movimiento 120 y la placa calentada inferior 170 es h2. Los cierres hermeticos de entrada y salida 110 sirven para minimizar, tanto el arrastre o la conveccion de aire ambiente al horno como el gas de escape cargado de disolvente del horno. Un cierre hermetico puede incluir corrientes de gas inerte emitidas desde una o ambas caras del cierre hermetico, para mejorar la contencion. Una fraccion de la corriente cargada de disolvente 300 que puede circular entre las placas calentadas de la presente invencion, puede ser alimentada a un cierre hermetico de salida. La presente invencion contempla en una realizacion que el gas alimentado a traves del cierre hermetico de salida puede ser capturado por una corriente de aire de un secador convencional aguas arriba que tiene una entrada que se mantiene a presion subatmosferica, a traves de un tunel de conexion adecuado. Aguas abajo del secador de placas inertizado, se puede usar un sistema de condensacion 20 para condensar el disolvente que sale de la salida de gas expulsado. La corriente evaporada de disolvente puede pasar despues a traves de un ventilador e intercambiador de calor o recuperador antes de ser enviada de vuelta como corriente de gas de entrada. Se puede anadir una cantidad de reposicion de gas inerte a la corriente de entrada. Esta corriente de reposicion puede ser una fraccion del gas inerte alimentada a los cierres hermeticos en los extremos del secador.

A lo largo de esta divulgacion, la expresion placa calentada superior se refiere a la placa calentada que se situa en frente del lado revestido de lfquido de la banda o sustrato. La expresion placa calentada inferior se refiere a la placa calentada que se situa del otro lado de la banda o sustrato.

El horno se puede hacer inerte saturandolo con un gas inerte apropiado, y manteniendo la concentracion de oxfgeno por debajo de un valor cntico, tipicamente de aproximadamente 8% en volumen o inferior. La Tabla 1, enumera la concentracion maxima de oxfgeno en porcentaje de volumen por debajo de la cual no se puede producir una explosion o deflagracion o la mezcla gaseosa que contiene un disolvente. Durante el funcionamiento del secador inertizado, se proporcionana gas inerte de nueva aportacion al cierre hermetico de entrada y adicionalmente, si fuese necesario, al sistema de recirculacion. El sistema debe estar provisto de un numero apropiado de sensores O2 con el fin de controlar eficazmente la concentracion O2 presente en la camara y ductos de recirculacion del horno. El 90% del tiempo de respuesta del sistema de control debiera ser preferiblemente inferior a 20 s, lo que significa que el sistema senalara 90% de la magnitud de un cambio de concentracion en 20 s desde su aparicion. La alarma del sistema se puede fijar a un nivel mucho mas bajo, tal como de 3% en volumen de oxfgeno, y detener el revestimiento en 4% en volumen de oxfgeno.

El gas inerte puede ser cualquier gas apropiado, tal como nitrogeno o CO2. Debido a una baja o ninguna concentracion de oxfgeno, el riesgo de explosion e incendio disminuye en gran medida y por lo tanto, la restriccion de la cantidad de disolvente en una corriente de gas ya no es relevante. Esto da lugar a una ventaja del secador de placas inertizado donde puede existir un mayor porcentaje de disolvente en la corriente de gas dentro de la camara de secado. Por lo tanto, una parte significativa del disolvente en la corriente de gas de escape se puede reciclar de nuevo al secador. La exigencia sobre el condensador aguas abajo disminuye en gran medida puesto que se necesita condensar menor cantidad de disolventes.

La existencia de mayor cantidad de vapor de disolvente en la corriente de gas tiene otro beneficio: disminuye la formacion de ampollas y produce revestimientos exentos de defectos. La cantidad maxima de vapor de disolvente que se puede usar en la corriente de gas depende del tipo de disolvente. La presencia de los disolventes mas volatiles en concentraciones significativas pero bastante por debajo de la concentracion de saturacion, reducira la formacion de ampollas al inhibir la evaporacion de los disolventes mas volatiles sin una reduccion drastica de la capacidad de secado. Por otra parte, si algunos de estos disolventes mas volatiles son buenos disolventes, estos plastificaran la capa superior del revestimiento que se esta secando, evitando o retrasando la piel de transferencia (formacion de una capa densa que presenta fuerte resistencia a la transferencia del disolvente), y por lo tanto reducira la formacion de ampollas que consiste en burbujas atapadas por la capa de piel. En general, siempre que la concentracion de ese disolvente en la corriente de gas sea una fraccion (por ejemplo inferior a 60%) de la concentracion de equilibrio, aun se puede lograr una transferencia de masa significativa dentro del secador. Con fines de estimacion aproximada, esto significana que la presion parcial del disolvente en la corriente de gas sobre el revestimiento en proceso de secado es inferior a la presion de vapor del disolvente a la temperatura de la corriente de gas multiplicado por la fraccion en moles del disolvente en el revestimiento justo por debajo de la corriente de gas.

El secador de placas inertizado tambien puede ser beneficioso cuando funciona como un desaireador. Cuando hay una cantidad significativa de gas disuelto o atrapado en el revestimiento lfquido, hacer funcionar el secador de

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placas inertizado con la corriente de gas inertizada saturada o cercana a la saturacion con disolvente inhibira la evaporacion del disolvente, mientras que calentar el revestimiento Kquido facilitara el escape del gas disuelto o atrapado. Estas condiciones tambien son las mas adecuadas para que el revestimiento lfquido se recupere en el caso de estallido de las burbujas.

Par asegurar un ambiente inertizado dentro de la camara de calentamiento, las ranuras de entrada y salida 160 necesitan cerrarse hermeticamente de manera apropiada. Una realizacion de la invencion usa cierres hermeticos con caras superiores e inferiores suficientemente proximas al sustrato revestido para minimizar acumulacion o conveccion de aire ambiente en ese horno y el escape de gas cargado de disolvente fuera del horno. Con referencia a la Figura 2, un sustrato 120 revestido con una capa lfquida 130 entra o sale del mecanismo de cierre hermetico (o compuerta) 110 a traves de la ranura 160. La ranura 160 puede ser un pasadizo estrecho espedficamente para el sustrato. Se puede hacer que tanto una como ambas partes superior e inferior del cierre hermetico se muevan perpendicularmente con respecto al sustrato revestido. Estos cierres hermeticos funcionan a una distancia minima de la banda en una magnitud de algunos mm, de manera uniforme por la anchura del secador. Se puede configurar un mecanismo de control de tal modo que los cierres hermeticos superiores en la entrada y salida puedan abrirse, preferiblemente de 15 a 30 mm para permitir el paso de empalme o cualquier otro defecto importante que pudiera interferir en el transito de la entrada y salida. Este mecanismo de control puede incluir una senal que es emitida tanto por el accionador de empalme desenrollador de protector como por eventos en la cabeza de revestimiento, por ejemplo, una apertura de la sujecion del rodillo inverso y rodillo de respaldo, o la retirada de una boquilla de revestimiento. Se prefiere que los cierres hermeticos se abran en un tiempo de demora apropiado. Tambien, es deseable ser capaces de enviar manualmente una senal para que se abra el cierre hermetico en cualquier momento. La apertura de los cierres hermeticos debe coordinarse de manera apropiada con el control de flujo del gas en el horno, con el fin de no perder inertizacion del horno durante un tiempo de apertura corto (inferior a 10 s). Cuando estan en posicion, los cierres hermeticos se fijaran, p.ej., a traves de muelles/presion, de manera que puedan ser abiertos con presion por una interferencia imprevista debida a una obstruccion transportada por la banda, o un empalme no detectado. Esto evitara danos severos a los cierres hermeticos.

Ademas de una separacion estrecha, tambien se pueden usar otros metodos para evitar fugas por las ranuras de entrada o salida, tales como chorros incidentes, cortinas de gas de inertizacion, laberintos, camaras acondicionadoras, aberturas de extraccion de gas, etc. Por ejemplo, aun con referencia a la Figura 2, ademas de la ranura de pequena separacion 160 una o mas corrientes de gas inerte 410 se alimentan a traves de las aberturas estrechas 420 para crear un chorro incidente; las aberturas pueden estar en angulo para aumentar la contencion y el aislamiento de la camara de secado 150 del ambiente exterior. Para refinar aun mas el ejemplo, las aberturas 420 podnan proporcionar un par de chorros planos N2 (uno desde arriba y otro desde abajo de la banda) que cubriran de manera uniforme toda la anchura de la banda. Los cierres hermeticos a la salida del horno tambien podnan tener chorros similares. Estos chorros a la salida de los cierres hermeticos se pueden alimentar a un caudal deseado para impedir la entrada de O2 al horno.

Si el secador de placas inertizado se instala antes de un horno convencional cuya entrada esta ligeramente por debajo de la presion atmosferica, el cierre hermetico de salida puede usar el procedimiento N2 procedente del bucle de recirculacion del secador inertizado (contaminado con vapor de disolventes organicos) siempre que el gas cargado de disolvente emitido por el cierre hermetico de salida se envfe a la entrada del horno convencional a traves de un medio de conexion.

La corriente de gas se puede alimentar a la camara de calentamiento en direcciones concurrente o contracorriente con respecto al sustrato revestido en movimiento. En la alimentacion concurrente, la corriente de gas entra a traves de entradas proximas a la entrada del sustrato, y el gas de escape se descarga a traves de las salidas proximas a la salida del sustrato. En la alimentacion contracorriente, la corriente de gas entra a traves de entradas proximas a la salida, y se descarga a traves de las salidas proximas a la entrada. Una alimentacion concurrente inicial, seguida de una alimentacion contracorriente se puede lograr al alimentar a traves de entradas proximas tanto a la ranura de entrada como a la de salida, y descargar a traves de una salida en el medio de la camara. Analogamente, una alimentacion contracorriente inicial seguida de una alimentacion concurrente se puede lograr al alimentar a traves de una entrada en el medio del secador y descargar a traves de salidas proximas tanto a la ranura de entrada como a la de salida. Tambien, un unico secador de placas inertizado puede incluir varias secciones concurrentes y contracorrientes, con la colocacion adecuada de entradas y salidas de la corriente de gas. La direccion de alimentacion produce un impacto en la interaccion entre la corriente de gas de inertizacion caliente y la capa liquida revestida, y por lo tanto en la historia de secado y, en consecuencia, en la eficacia del secado.

Ahora con referencia a la Figura 6, esta es un dibujo esquematico de como el gas fluye dentro y fuera del secador de placas inertizado. Se alimenta gas inerte de nueva aportacion 601 a los cierres hermeticos 110 para mejorar la contencion. Parte de estas corrientes inertes entra en el horno inertizado y parte se libera en la atmosfera. Si se requiere como reposicion, un gas inerte de nueva aportacion 610 se mezcla con un cierta cantidad de gas de escape desviado 617 y corriente evaporada de disolvente 620 para producir la corriente 630, que puede ser condicionada por un intercambiador de calor para producir la alimentacion 635. Despues de pasar por la camara de calentamiento 10 y recoger vapor de disolvente 640 procedente del revestimiento, el gas de escape 650 se divide en dos corrientes 616 que se condensan y 617 como la derivacion. Las corriente 616 se enfna, a traves de un recuperador de calor, a la corriente 618 que pasa a traves de un condensador para recoger el disolvente 680 en un deposito de disolvente.

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El resto de la corriente 616, que incluye el gas de inertizacion y el disolvente sin condensar forman la corriente 619 que despues se divide en una pequena corriente 662 que se purga a TOX y la corriente 626 que luego pasa a traves de un recuperador de calor para producir la corriente evaporada de disolvente templada 620 que se mezcla con el gas de escape desviado y el gas inerte de nueva aportacion para convertirse en la corriente 630 la cual despues de calentarse se convierte en la alimentacion 635, como se describe al comienzo de esta seccion. Cuando el gas fluye a traves de la camara de secado a una alta velocidad del gas, la cafda de presion en la camara de secado puede ser significativa. Por ejemplo, si la presion dentro de la camara de secado cerca de un cierre hermetico se ajusta para que se aproxime a la atmosferica, luego la presion dentro de la camara de secado cerca del otro cierre hermetico puede alejarse significativamente de la atmosferica. Esta cafda significativa de la presion puede deteriorar el rendimiento del cierre hermetico, por ejemplo, induciendo un flujo tan grande que barrena los chorros incidentes dentro del cierre hermetico: esta situacion se puede resolver introduciendo la alimentacion de gas en sitios cercanos a los cierres hermeticos de entrada y salida mientras que la expulsion del gas se hana a traves de una ranura cerca del medio del secador (o alternativamente, alimentar cerca del medio del secador y expulsar a traves de puertos cercanos a los cierres hermeticos de entrada y salida). Ahora con referencia a la Figura 8, esta es un dibujo esquematico de como el gas fluye dentro y fuera de una configuracion alternativa del secador de placas inertizado. Se alimenta gas inerte de nueva aportacion 601 a los cierres hermeticos 110 para mejorar la contencion. Parte de estas corrientes inertes entra en el horno inertizado. Si se requiere como reposicion, se mezcla un gas inerte de nueva aportacion 610 con una cierta cantidad de gas de escape desviado 617 y corriente evaporada de disolvente 620 para producir las corrientes 630 y 631, las cuales pueden ser acondicionadas por uno o mas intercambiadores de calor para producir las alimentaciones 635 y 636. Despues de pasar a traves de la camara de calentamiento 10 y recoger el vapor de disolvente 640 procedente del revestimiento, el gas expulsado 650 se divide en dos corrientes 616 que se va a condensar y 617 como la derivacion. La corriente 616 se enfna, a traves de un recuperador de calor, a la corriente 618 que pasa por un condensador para recoger el disolvente 680 en un deposito de disolvente. El resto de la corriente 616, que incluye el gas de inertizacion y el disolvente sin condensar forman la corriente 619 que luego se divide en una corriente pequena 662 que sera purgada a TOX y la corriente 626 que luego pasa por un recuperador de calor para producir la corriente evaporada de disolvente templada 620 que se mezcla con el gas expulsado desviado y el gas inerte de nueva aportacion para convertirse en las corrientes 630 y 631 las cuales despues de ser calentadas se convierten en las alimentaciones 635 y 636, como se ha descrito anteriormente en esta seccion.

Cabe destacar que una unidad individual de secador de placas inertizado puede comprender una o mas secciones de corriente de gas de inertizacion concurrente y contracorriente, con la colocacion de multiples puertos de alimentacion y de expulsion de la corriente de gas de inertizacion.

La placa calentada superior y la placa calentada inferior se pueden calentar a traves de cualquier mecanismo adecuado conocido por los expertos en la tecnica. Las placas pueden ser unidades individuales o conjuntos de placas mas pequenas, como puede ser requerido para adaptar una trayectoria curva, y tambien para permitir un control de temperatura flexible. Cada placa o conjunto de placas calentadas puede tener una o mas zonas de calentamiento. La temperatura de cada zona se puede ajustar de forma independiente, de tal modo que, por ejemplo, las temperaturas de placas sobre la banda pueden ser diferentes a las de la placa debajo de la banda, o una de estas placas se puede calentar y la otra se deja a temperatura ambiente. La temperatura tambien puede variar de una zona a otra para la misma placa o conjunto de placas a lo largo de la trayectoria de la banda. Tambien, las placas superiores se pueden sustituir total o parcialmente o se pueden intercalar con unidades especiales tales como La separacion h entre las dos placas se mantiene reducida para asegurar una transferencia de calor eficaz, y una velocidad suficientemente alta dentro de la camara. Esta separacion entre las placas se prefiere que sea no superior a 10 cm. Es incluso mas preferible que sea inferior a 5 cm y lo mas preferible cuando esta entre 0,5 y 3,5 cm. El espacio entre las placas cerca de los extremos puede ser mayor que en el resto del secador para alojar los sistemas de alimentacion y expulsion asf como el montaje de los cierres hermeticos. La banda en movimiento se coloca entre las dos placas calentadas, estando mas cerca de una de las placas, preferiblemente la placa inferior. La distancia h2 entre la placa calentada inferior y la banda en movimiento debena mantenerse lo mas reducida posible. Se prefiere que sea inferior a 20 mm. Es incluso mas preferible que sea inferior a 10 mm. La distancia h1 entre la placa calentada superior y la banda en movimiento tambien debena mantenerse para que no sea superior a unos pocos cm. Se prefiere que sea inferior a 5 cm. Las placas pueden tener un mecanismo que permite el ajuste de la distancia entre las placas superior e inferior correspondientes. La distancia desde la placa inferior a la banda, que se puede mover sobre rodillos, se puede fijar ajustando la placa inferior.

Las placas superior e inferior calentadas pueden estar en angulo una con respecto a la otra. El angulo entre las placas superior e inferior puede variar a lo largo de la trayectoria de la banda para un mejor efecto de secado o para alojar otros accesorios. Estas secciones donde las placas superiores y las placas inferiores estan en angulo entre sf, se pueden usar para controlar la presion a lo largo de la trayectoria de la corriente de gas de inertizacion mientras se intercambian la energfa cinetica y de presion, con ciertas perdidas, en los pasos convergentes y divergentes que crean las placas. Asf, la colocacion adecuada de zonas convergentes y divergentes cerca de los cierres hermeticos de entrada y salida para regular la presion puede facilitar la accion del cierre hermetico. Tambien, una mayor velocidad en las secciones mas estrechas aumentana la transferencia de calor y la transferencia de masa asociada.

La superficie de cada placa calentada puede ser suave, o texturizada. Las texturas se pueden disenar para mejorar el mezclamiento (probablemente turbulenta sobre el sustrato y laminar entre el sustrato y la placa inferior) para

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mejorar la velocidad de transferencia de calor y masa dentro de la camara. Las texturas en la placa inferior tambien se pueden disenar para crear una capa laminar entre la placa inferior y la banda de tal modo que la banda se pueda mover lo mas cerca posible a la placa calentada sin realmente tocar la placa. Tambien se pueden usar remolinos en cavidades sobre la placa inferior para aumentar o mantener velocidades de transferencia de calor suficientemente altas. La textura mas sencilla es en forma de ranuras poco profundas que se extienden a traves de la anchura de las placas. Tambien, se pueden producir depresiones localizadas sobre la superficie de la placa, en un patron escalonado con respecto a la direccion de flujo de la corriente de gas de inertizacion (o direccion de la maquina). Alternativamente, se pueden montar fijaciones sobre las placas, como tiras estrechas que se extienden a traves de la anchura de las placas. Tambien otras formas tales como, pero no limitadas a, discos delgados, ovalos o planos con forma de lagrima se podnan montar en un patron escalonado, en la direccion de la maquina, para mejorar los flujos secundarios. Si estas fijaciones estan realizadas en material blando, se pueden usar para sostener el sustrato, que se resbalana sobre las sujeciones, en lugar de o ademas de en los rodillos.

En otra realizacion de la invencion, se pueden usar multiples secadores de placas inertizados a lo largo de la direccion de la banda en movimiento. Esto puede ser eficaz cuando un solo secador de placas inertizado no es capaz de secar el revestimiento de manera satisfactoria, incluso en condiciones de funcionamiento optimizadas. La longitud del diseno de una zona individual de secador inertizado esta limitada en ultima instancia por la cafda de presion en la camara de secado, lo que puede reducir la eficacia del cierre hermetico. Tambien cuando la longitud del horno es muy grande, una alta concentracion de disolvente se puede acumular en la corriente de gas, lo cual deteriorana la transferencia de masa en la longitud restante del horno y hacer que el horno sea ineficaz.

El secador de placas inertizado de esta invencion se puede usar como una unidad de secado independiente, o como una extension de una instalacion ya existente, debido a su menor volumen y formato mas estrecho. Por ejemplo, se puede colocar antes de un horno convencional. El secador de placas inertizado se puede usar para evaporar una cantidad significativa de disolvente del revestimiento inicial rico en disolvente para enviar un revestimiento parcialmente seco al horno convencional, y por lo tanto aliviar la cantidad de disolvente a procesar por el horno convencional aguas abajo y la TOX instalada. Por lo tanto, el uso del secador de placas inertizado como una primera zona de secado puede aumentar la eficacia global de secado para una longitud total determinada de horno. Esto puede ser ventajoso cuando se usa para aumentar la capacidad de hornos mas antiguos. La Figura 3 ilustra dicho ejemplo de uso del secador de placas inertizado. El secador de placas inertizado 10 se coloca despues de la estacion de revestimiento 40, en la elevacion del sustrato 120 a un horno convencional. Cuando se usa el secador de placas inertizado en esta disposicion, se debe tener cuidado en establecer los parametros de funcionamiento de tal modo que el secador de placas inertizado no haga que el revestimiento se sobrecaliente y por lo tanto producir una severa formacion de ampollas en el mismo, y/o exceda el lfmite de LEL en el horno convencional aguas abajo.

Aparte de especificar la velocidad de lmea y la concentracion de disolvente final residual, hay una longitud minima del secador de placas inertizado necesaria para producir un revestimiento seco exento de defectos. Si el secador de placas inertizado es mas corto que su longitud minima, no es beneficioso ya sea porque a) el revestimiento seco al final de los secadores retiene una alta concentracion de disolvente, a bajas temperaturas de la corriente de gas de inertizacion y las placas calentadas, y/o b) la formacion de ampollas que se produce dentro del secador de placas inertizado y/o por la concentracion de disolvente que aumenta en el siguiente secador convencional conforme aumentan las temperaturas de la corriente de gas de inertizacion y/o placa calentada. Aunque un secador de placas inertizado (IPD, por sus siglas en ingles) es bien adecuado como una primera zona de secado que precede a un secador convencional, la eficacia de secado, como se mide por la velocidad maxima a la que se puede secar un revestimiento dado, puede alcanzar un maximo conforme aumenta la relacion de la longitud del secador de placas inertizado a la longitud global del horno; esto podna pasar cuando los secadores convencionales presentan mejores eficacias de transferencia de calor y masa, como las que los hornos de flotacion a alta velocidad modernos estan obligados a tener, pese a su lfmite de LEL, que en cualquier caso llega a ser irrelevante en las etapas posteriores de secado. Por lo tanto, hay una ventana optima para diseno y funcionamiento de un secador de placas inertizado.

La Tabla 2, es un ejemplo de parametros operacionales para demostrar el concepto de una longitud minima de las placas. El secador de placas inertizado se coloca antes de un horno convencional con multiple zonas. La cantidad de disolvente en el revestimiento despues de entrar en la zona 1 del horno convencional se calcula como un porcentaje con respecto al lfmite de explosividad inferior (LEL) permitido en la condicion operacional en la zona convencional subsiguiente 1. A partir de un caso con % de LEL marginal (45% de LEL) en esa zona y manteniendo las placas a 2,2 m de largo, aumentar o disminuir la temperatura de las placas y del gas inerte no disminuye la cantidad de disolvente en el gas de la zona convencional subsiguiente 1. Por lo tanto, el secador inertizado no puede ser beneficioso cuando se produce un aumento de la velocidad de lmea. Cuando la longitud de la placa se aumenta a 3,2 m, y las temperaturas del gas y la placa a 120°C, la cantidad de disolvente en el revestimiento que entra en la zona 1 es significativamente menor que sin el secador de placa inerte. Por lo tanto, la velocidad de lmea se puede aumentar hasta que el LEL en la zona convencional alcance de nuevo el lfmite de 45% LEL. El secador de placas inertizado pasana a ser beneficioso.

Al poner a funcionar el secador de placas inertizado, encontrar la ventana de diseno y funcionamiento requiere la optimizacion del diseno y parametros operacionales, tales como numero de placa, longitudes de placa, temperatura de placa, velocidades del gas, fraccion de la corriente de gas que se somete a condensacion, condiciones del condensador, etc. En general, el diseno y los parametros operacionales optimos dependen de las composiciones de

los disolventes del revestimiento. Tanto la optimizacion del diseno como del funcionamiento implica el analisis de la masa, equilibrios de energfa y momento para cada zona de secado, junto con restricciones de tamano y operacionales. Dado el tamano y la complejidad de este analisis y optimizacion, un completo analisis requiere el uso de moderna simulacion de procedimiento numerico, como es obvio para un profesional conocedor de la tecnica.

5 En los procedimiento descritos anteriormente, tambien se pueden usar otros equipos auxiliares, tales como ventiladores, equipo de desempanado, separadores de agua, valvulas (controladas o no), etc., como es evidente para un profesional conocedor de la tecnica.

La descripcion detallada anterior de la presente invencion se proporciona con fines de ilustracion, y no se pretende que sea exhaustiva o limite la invencion a realizaciones particulares descritas. Las realizaciones pueden 10 proporcionar diferentes capacidades y beneficios, dependiendo de la configuracion usada para implementar las caractensticas claves de la invencion. En consecuencia, el alcance de la invencion se define mediante las siguientes reivindicaciones.

Tabla 1 - Concentracion maxima de oxfgeno (MOC, por sus siglas en ingles) de disolventes seleccionados. Por debajo de MOC las explosiones y las conflagraciones no se pueden propagar.

Temperatura: IPA Acetato de etilo Hexano Tolueno

20: 8,7 9,8 9,3 9,5

100: 8,1 9,1 8,9 NA

15

Tabla 2 - Caso de ejemplo: secado de un revestimiento a base de disolvente de 1,5 m de ancho, 24 g/m2 con un contenido en solidos de 24,5%, conteniendo el disolvente 60% de tolueno, 6,5% de hexano, 25,7% de acetato de etilo y 8,1% de n-propanol.

Longitud total de las placas de IPD (m): Temperatura de corriente de gas de inertizacion (N2 + disolvente) y placa (°C) Velocidad del gas de inertizacion (m/s) Velocidad de la banda (m/min) Condensacion del disolvente en la primera zona del horno convencional aguas abajo (% de LEL)

0 (sin secador inertizado): 70 45

2,2: 80 4 70 46

2,2: 140 4 70 48

3,22,2: 140 4 70 42

: 160 4 70 51

20 Todas las patentes, solicitudes de patente publicadas, y artfculos mencionados en la presente memoria se incorporan en esta en su totalidad como referencia.

Mientras que el objeto de estudio ha sido descrito en conexion con lo que se considera actualmente que son las realizaciones mas practicas y preferidas, sera evidente a los expertos en la tecnica que el objeto de estudio no se limita a las realizaciones descritas, y que se pueden realizar muchas modificaciones y disposiciones equivalentes de 25 las mismas dentro del alcance del objeto de estudio, a cuyo alcance se le concede la interpretacion mas amplia de las reivindicaciones anexas. Se contempla particularmente que una o mas caractensticas o aspectos de una cualquiera o mas realizaciones descritas en la presente memoria, se pueden combinar con uno o mas de otras caractensticas o aspectos de otras realizaciones.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

REIVINDICACIONES

1. Un aparato (10) para secar, curar, o desairear una banda en continuo movimiento (120) que porta una capa de disolvente (130), que comprende:

una carcasa (140) que encierra una camara de secado (150), teniendo dicha carcasa (140) ranuras de entrada y de salida (160) a traves de las cuales puede pasar dicha banda (120) por dicha camara (150); teniendo dichas ranuras de entrada y de salida (160) un mecanismo de cierre hermetico para evitar que se filtre aire ambiente al interior de la camara de secado (150), o fugas de la corriente de gas desde la camara (150) al ambiente;

una placa calentada inferior (170) y una placa calentada superior (180) sustancialmente paralelas entre sf con un espacio (4) entre ellas,

al menos una entrada (191) para una corriente de gas (200) que fluye a la camara (150); al menos una salida (192) para que la corriente de escape fluya fuera de la camara (150), caracterizada porque dicho espacio (4) no es mayor que una distancia de 10 cm;

la banda que porta una capa de disolvente se encuentra a menos de 20 mm de la placa calentada inferior; y

la banda portadora (120) esta mas cerca de la placa calentada inferior (170) que de la placa calentada superior (180).
2. El aparato (10) segun la reivindicacion 1, que comprende ademas una unidad de condensador (20) situada fuera de la camara (150).
3. El aparato (10) segun la reivindicacion 1 o 2, en donde la al menos una entrada (191) comprende una boquilla, y la boquilla apunta en direccion a al menos una salida (192).
4. El aparato (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende dos entradas (191) y una salida (192), en donde las dos entradas (191) se situan junto a la ranura de entrada (160) y la ranura de salida (160) de la carcasa (140) y la salida (192) se situa en el medio de la camara (150).
5. El aparato (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que comprende una entrada (191) y dos salidas (192), en donde las dos salidas (192) se situan junto a la ranura de entrada (160) y la ranura de salida (160) de la carcasa (140) y la entrada (191) se situa en el medio de la camara (150).
6. El aparato (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1a 5, en donde la placa calentada superior (180) esta provista al menos parcialmente de fuentes de energfa de calentamiento y curado.
7. El aparato (10) segun la reivindicacion 6, en donde las fuentes de energfa de calentamiento y curado se seleccionan del grupo que consiste en lamparas IR, lamparas UV, emisores de haz de electrones, emisores de radio frecuencia, emisores de ultrasonido, o combinaciones de estas fuentes.
8. El aparato (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1a 7, en donde el mecanismo de cierre hermetico en la entrada y salida (160) incluye un pasadizo estrecho para la banda (120).
9. El aparato (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1a 8, en donde la concentracion de disolvente en la corriente de gas de inertizacion se puede ajustar variando la proporcion de la corriente que circunvala el condensador (20), ajustando las condiciones del condensador (temperatura, presion), o introduciendo en el sistema una corriente de gas de inertizacion rica en disolvente.
10. El aparato (10) segun una cualquiera de las reivindicaciones 1a 9, en donde al menos una de la placa calentada superior (180) y de la placa calentada inferior (170) tiene multiples zonas de calentamiento; y

la temperatura de cada zona de calentamiento se controla de forma independiente.
11. Un metodo de secar, curar, o desairear una banda en continuo movimiento (120) que porta una capa de disolvente (130), que comprende:

pasar la banda (120) a traves de un secador cerrado (10) que comprende una carcasa (140) que encierra una camara de secado (150) por medio de ranuras de entrada y de salida (160) de la carcasa (140) en comunicacion con la misma;

calentar la banda (120) desde arriba y abajo usando una placa calentada superior y una placa calentada inferior (180, 170), situandose dicha banda (120) mas cerca de la placa calentada inferior (170);

pasar una corriente de gas (200) desde al menos una entrada (191) sobre la banda a una velocidad de al menos 2 m/s para generar una gas de escape,

descargar el gas de escape a traves de al menos una salida (192) situada ya sea en el medio del secador (10) o cerca de cualquiera de la entrada (160) y salida (160);

dividir el gas de escape en una corriente de condensacion y una corriente desviada,

pasar la corriente de condensacion a traves de un condensador (20); y

5 mezclar la corriente evaporada de disolvente con la corriente desviada y con corriente de gas inerte de reposicion como sea necesario para formar una corriente de gas de entrada.
12. El metodo segun la reivindicacion 11, en donde la corriente de gas (200) pasa al secador (10) a traves de dos entradas (191) situadas cerca de las ranuras de entrada y salida (160), y el gas de escape se descarga a traves de una salida (192) situada en el medio de la camara (150).

10 13. El metodo segun la reivindicacion 11 o reivindicacion 12, en donde la corriente de gas (200) pasa al secador

(10) a traves de una entrada (191) situada en el medio de la camara (150), y el gas de escape se descarga a traves de dos salidas (192) situadas cerca de las ranuras de entrada y salida (160).
14. El metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en donde hay a multiplicidad de secciones donde la corriente de gas (200) fluye en direcciones concurrente y contracorriente con respecto a la trayectoria de la

15 banda, especialmente en el caso donde la corriente de gas de inertizacion fluye en direccion concurrente a la banda (120) cerca de un cierre hermetico mientras que la corriente de gas de inertizacion fluye en direccion contracorriente cerca del otro cierre hermetico.
15. El metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, en donde la placa calentada superior (180) tiene una primera temperatura y la placa calentada inferior (170) tiene una segunda temperatura; y

20 la primera temperatura es diferente a la segunda temperatura.
16. El metodo segun una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 15, en donde al menos una de la placa calentada superior (180) y de la placa calentada inferior (170) tiene multiples zonas de calentamiento; y

la temperatura de cada zona de calentamiento se controla de forma independiente.