[001] A presente invenção refere-se, de forma geral, à secagem e/ou ao cozimento de revestimentos orgânicos, tais como pinturas ou vernizes sobre cintas metálicas em passagem contínua.
[002] Revestimentos orgânicos, tais como pinturas ou vernizes são depositados sob a forma líquida sobre as cintas de aço em passa-gemcontínua. Portanto, é necessário proceder a uma secagem e/ou um cozimento desses revestimentos antes que essas cintas possam ser desviadas ou sustentadas por cilindros e, naturalmente, antes de serem bobinadas.
[003] A fim de acelerar sua secagem e, portanto, diminuir em consequência o comprimento das instalações, é conhecido do técnico utilizar dispositivos de aquecimento para acelerar a evaporação dos solventes contidos nesses revestimentos de natureza orgânica. Após revestimento, as cintas de aço passam, portanto, em um compartimento aquecido no qual os solventes são evaporados e extraídos de maneiracontínua, a fim de limitar sua concentração no compartimento aquém do limite de explosão. Eles são, em seguida, dirigidos para unidades de incineração.
[004] Uma técnica comumente utilizada para a operação de se cagem consiste em aquecer a cinta por indução. Esse processo dá excelentes resultados, pois os indutores aquecem a cinta que, por sua vez, aquece o revestimento, o que facilita a evaporação dos solventes.
[005] O aquecimento por indução apresenta, todavia, o inconve niente de não aquecer as paredes do compartimento do forno, o que tem por consequência que sua temperatura permaneça inferior ao ponto de orvalho dos solventes. Seguem-se riscos de condensação dos vapores de solventes sobre as paredes, sobre os circuitos de resfriamento dos indutores. Além dos riscos de inflamação provocados por eventuais acúmulos de solventes condensados, gotas de condensados podem também cair sobre a cinta em curso de secagem e criar defeitos de aspecto e/ou um processo insuficiente.
[006] Para prevenir esses inconvenientes, diferentes técnicas fo ram desenvolvidas, utilizando um aquecimento por indução das paredes internas do compartimento de um forno, até que suas paredes estejam a uma temperatura superior do ponto de orvalho dos solventes. Assim, a Patente US n° 4.370.357 divulga uma instalação que compreende um compartimento, no qual o nitrogênio circula de maneira constante em circuito fechado, o que permite levar a temperatura do nitrogênio e, portanto, do compartimento, acima do ponto de orvalho da mistura de nitrogênio e de vapores de solventes. A instalação comporta, no circuito de circulação do nitrogênio, um dispositivo de separação dos solventes e do nitrogênio que é recuperado sob a forma lí-quida. Enfim, disposições complexas são consideradas para canalizar os solventes condensados sobre tubulações de resfriamento dos indutores.
[007] O técnico buscou melhorar a instalação descrita na Patente US n° 4.370.357 colocando, em um compartimento de aquecimento compreendendo indutores, uma insuflação contínua de ar quente no compartimento, a fim de aquecer os indutores e as paredes acima do ponto de orvalho dos solventes, assim como uma extração contínua da mistura ar quente / vapores de solventes que é em seguida incinerado. Esse processo de aquecimento, que é mais simples do que aquele da Patente US n° 4.370.357, é notadamente descrito na Patente Europeia EP n° 0 744 222. Ele apresenta, todavia, o inconveniente de consumir muito mais energia que aquele da Patente US n° 4 370 357, notada- mente para aquecer o ar, por um lado, e para alimentar os queimadores de incineração, por outro lado.
[008] Por outro lado, foram desenvolvidos compartimentos de aquecimento que comportam dispositivos suplementares de aquecimento das paredes do compartimento, que são independentes dos meios de aquecimento da cinta. Assim, no pedido de Patente Europeia EP n° 1 508 383 meios de aquecimento suplementares tais como meios de aquecimento por indução ou por resistência elétrica foram colocados no compartimento do forno para o aquecimento das paredes. Esses processos resolvem certamente o problema da condensação, mas isto ao preço de um consumo importante de energia que não contribui mesmo diretamente ao processo de cozimento.
[009] Enfim, no pedido de Patente Europeia EP n° 0 132 248, meios de aquecimento diferentes da indução consistindo notadamente em fontes de radiações infravermelhas foram colocadas em um compartimento de aquecimento para aquecer ao mesmo tempo o revestimento e a atmosfera do compartimento. Mesmo se a Patente Europeia EP n° 0 132 248 indica que o balanço energético dessa instalação é melhorado em relação a instalações que funcionam com meios de aquecimento por indução, esta necessita, todavia, de uma varredura constante do compartimento por um gás inerte por causa do risco de inflamação dos vapores de solvente em contato com elementos ativos dos irradiadores infravermelhos. Embora a natureza desses elementos irradiadores não seja explicitamente descrita em EP n° 0 132 248, o técnico pode racionalmente pensar que são elétricos (e, portanto, não catalíticos), já que sua colocação no compartimento necessita da ausência de oxigênio no compartimento. A invenção se propõe, em consequência, fornecer uma solução que permita conservar todas as vantagens do aquecimento por indução, resolvendo os problemas de condensação dos vapores de solventes, e sem, todavia, apresentar os in- convenientes das soluções da técnica anterior mencionadas acima.
[0010] Mais particularmente, a presente invenção tem por objeto um processo de secagem e/ou de cozimento de um revestimento orgânico protetor e/ou decorativo sobre uma cinta metálica em passagemcontínua, compreendendo: I) o aquecimento por indução eletromagnética da cinta em um forno túnel, que comporta um compartimento com paredes internas quentes, para evaporar os solventes contidos no revestimento orgânico e assegurar a secagem e/ou o cozimento do revestimento, os solventes sendo extraídos em contínuo do compartimento de forno; e II) o aquecimento do compartimento para manter essas paredes internas a uma temperatura igual ou superior ao ponto de orvalho dos solventes.
[0011] O aquecimento por indução eletromagnética da cinta muni da de seu revestimento apresenta a vantagem de aquecer o revesti-mentoorgânico (por exemplo, uma pintura ou um verniz) por um fornecimento de calor proveniente da cinta que transmitido por condução ao revestimento, segundo um gradiente de estabelecimento, a partir da interface entre o revestimento e a cinta em direção à superfície externa livre do revestimento, o que facilita a evaporação dos solventes.
[0012] O aquecimento do compartimento para manter a temperatu ra de suas paredes internas acima do ponto de orvalho dos solventes permite limitar os riscos de condensação dos vapores dos solventes sobre as paredes do compartimento notadamente, ou sobre os circuitos de resfriamento dos indicadores.
[0013] Segundo a presente invenção o aquecimento por indução eletromagnética da cinta munida de seu revestimento é acoplado, de maneira simultânea dois outros modos de aquecimento complementares do primeiro modo por indução, a saber um aquecimento por radiação infravermelha e um aquecimento por convecção por meio de um gás de combustão, e ao aquecimento do compartimento é realizado por convecção por meio do mesmo gás de combustão que aquele utilizado para o aquecimento por convecção da cinta.
[0014] A cinta metálica pode ser em aço, notadamente galvaniza do, ou em alumínio.
[0015] O processo, segundo a invenção, oferece numerosas van tagens em relação aos processos conhecidos da técnica anterior evocados anteriormente.
[0016] Assim, o aquecimento da cinta por radiação infravermelha apresenta a vantagem de a radiação infravermelha penetrar no interior do revestimento até a interface entre a cinta e o revestimento, de modo que a secagem e/ou o cozimento do revestimento se opere a partir da superfície externa do revestimento até a interface com a cinta. Isto permite evitar a formação de intumescências no revestimento, assegurando uma temperatura de cozimento elevado.
[0017] Por outro lado, o aquecimento por combustão com o auxílio de um gás de combustível se aplica, ao mesmo tempo, ao compartimento e à cinta, e mais particularmente ao revestimento segundo um gradiente que se estabelece a partir da superfície externa livre do revestimento para sua interface com a cinta.
[0018] De maneira particularmente vantajosa, o aquecimento por radiação infravermelho é realizado com o auxílio de pelo menos um emissor de radiações infravermelhas com queimador catalítico disposto no compartimento do forno túnel, esse emissor compreendendo uma estrutura catalítica composta de um elemento catalítico impregnado de uma matéria catalítica de combustão na superfície do qual é injetado um gás de combustão ou uma mistura de ar e de gás de combustão, e pelo fato de o aquecimento por convecção das paredes do compartimento e da cinta ser assegurado pela oxidação do gás de combustão que é injetado na superfície do elemento catalítico desse emissor de radiações infravermelhas.
[0019] Trata-se de um emissor de radiações infravermelhas (ou irradiador catalítico a gás) que apresenta um espectro muito largo de comprimento de onda, idealmente entre 3 e 10 μm, abrangendo toda a faixa de comprimentos de ondas absorvidas pelos revestimentos orgânicos, o que permite assegurar assim uma secagem e/ou um cozimento eficaz do revestimento orgânico por radiação.
[0020] A título de irradiadores catalíticos a gás utilizável, segundo a presente invenção, podem-se citar aqueles descritos na Patente Europeia EP n° 0 754 911. São emissores de radiações infravermelhas com queimador catalítico, comportando: - uma caixa; - uma estrutura catalítica constituída de um elemento impregnado de uma matéria catalítica de combustão; - um elemento de injeção de um gás combustível situado na caixa e desembocando na superfície do elemento impregnado; - um gerador de ar com turbina enviando ar sob pressão na caixa sobre toda a superfície do elemento impregnado; e - meios de aquecimento elétrico do elemento impregnado.
[0021] Podem-se também citar os termo-reatores comercializados pela sociedade SUNKISS.
[0022] A oxidação do gás combustível, por exemplo, o propano ou o gás natural, na superfície elementos catalíticos fornece, além disso, a energia necessária ao aquecimento por convecção do compartimento e, em parte, o cozimento do revestimento sem, todavia, atingir as temperaturas elevadas próprias à combustão viva.
[0023] Por outro lado, as estruturas catalíticas dos irradiadores ca talíticos a gás asseguram uma oxidação parcial dos vapores de solventes que oferece a dupla vantagem de reforçar o aquecimento por convecção e reduzir a quantidade de vapores de solventes a incinerar, o que melhora ainda o balanço térmico da operação.
[0024] A oxidação dos vapores de solventes e a relativamente bai xa temperatura de oxidação na superfície dos elementos catalíticos permitem permanecer fora das condições de autoinflamação e não é, portanto, necessário assegurar uma varredura do compartimento com um gás neutro.
[0025] A presente invenção tem também por objeto um dispositivo de cozimento e/ou secagem de um revestimento orgânico protetor e/ou decorativo previamente depositado sobre uma cinta metálica, que pode ser em aço, notadamente galvanizado, ou em alumínio, esse processo compreendendo: - um forno túnel que comporta um compartimento com paredes internas quentes, esse compartimento sendo equipado: . com meios de aquecimento por indução eletromagnética da cinta que atravessa o forno; e . com meios de aquecimento das paredes do compartimento; e - meios para deslocar a cinta munida de seu revestimento orgânico de uma entrada situada em uma primeira extremidade do compartimento do forno a uma saída situada na outra extremidade desse compartimento.
[0026] De acordo com a invenção, os meios de aquecimento das paredes internas do compartimento compreendem meios de aquecimento por convecção com o auxílio de um gás de combustão, que constituem também meios de aquecimento da cinta munida de seu revestimento, e o dispositivo, de acordo com a invenção, comporta, além disso, meios de aquecimento por radiação infravermelha dessa cinta munida de seu revestimento.
[0027] Vantajosamente, os meios de aquecimento por radiação infravermelha e os meios de aquecimento por convecção são constitu- ídos por pelo menos um emissor de radiações infravermelhas com queimador catalítico, compreendendo uma estrutura catalítica composta de um elemento catalítico impregnado de uma matéria catalítica de combustão na superfície, do qual é injetado um gás de combustão ou uma mistura de ar e de gás de combustão.
[0028] Utilizam-se vantajosamente no dispositivo, de acordo com a invenção, a título de emissores de radiações infravermelhas dos emissores, tais como aqueles descritos na Patente Europeia EP n° 0 754 911 B1 ou ainda termo-reatores da sociedade SUNKISS, conforme indicado acima.
[0029] Vantajosamente, os meios de aquecimento por indução compreendem uma pluralidade de indutores repartidos ao longo do compartimento, entre a entrada do forno e a saída, no sentido de passagem da cinta.
[0030] Vantajosamente, os meios de aquecimento por indução compreendem uma pluralidade de indutores repartidos ao longo do compartimento, entre a entrada do forno e a saída, no sentido de passagem da cinta.
[0031] De preferência, o aquecimento por indução é assegurado por vários indutores repartidos ao longo do compartimento, no sentido de passagem da cinta, e o aquecimento aos infravermelhos por baterias de irradiadores catalíticos (ou emissores de radiações infravermelhas), dispostas de ambos os lados da cinta, alternativamente com os indutores. Essa repartição fracionada permite modular a energia de cozimento fornecida por cada meio de aquecimento ao longo da cinta. Por exemplo, seguindo o sentido de passagem da cinta, o essencial da energia pode ser inicialmente fornecida por indução, depois, progressivamente, a parte da indução diminui em proveitos da radiação. Outras repartições dos meios de aquecimento (em particular, os indutores e os irradiadores catalíticos) podem também ser consideradas em fun- ção da modulação desejada da energia de cozimento.
[0032] A fim de adaptar a repartição das energias de cozimento entre indução e infravermelhas ao longo da cinta, o dispositivo, de acordo com a invenção, contém, vantajosamente, um sistema de controle, que está apto a regular o número e o local dos indutores em serviço, assim como sua alimentação elétrica. Esse mesmo sistema de controle está também apto a regular o número e o local dos irradiadores em serviço, assim como sua alimentação com gás ou em mistura ar/gás.
[0033] Outras características vantajosas da invenção aparecerão na descrição seguinte de certos modos de realização dados a título de simples exemplo e representados nos desenhos anexados: - a figura 1 representa um esquema de princípio em corte de um primeiro exemplo de dispositivo de cozimento e/ou de secagem, de acordo com a invenção; - a figura 2 representa um esquema de princípio em corte de um segundo exemplo de dispositivo de cozimento e/ou de secagem, de acordo com a invenção.
[0034] O dispositivo de secagem e/ou cozimento representado na figura 1 compreende: - um forno 1, de preferência vertical e formando túnel, que é atravessado por uma cinta de aço 2 sobre a qual foi previamente depositado um revestimento orgânico de tipo verniz ou pintura; e - meios 3 (por exemplo, cilindros defletores) para deslocar a cinta 2 de uma entrada E situada em uma primeira extremidade do compartimento 11 do forno 1 a uma saída S situada na outra extremidade desse compartimento 11.
[0035] O forno 1 comporta um compartimento 11 com paredes in ternas quentes (não representadas nas figuras 1 e 2), que é equipada:
[0036] com uma pluralidade de indutores 4 repartidos ao longo do compartimento 11; e
[0037] de uma pluralidade de emissores infravermelhos com queimador catalítico 5 (ou irradiadores catalíticos) dispostos de ambos os lados da cinta 2 alternadamente com os indutores 3
[0038] O dispositivo 1 comporta também uma câmara de recupe ração 6 dos gases oxidados e solventes residuais, que são dirigidos para um dispositivo de incineração 7.
[0039] A câmara de recuperação 6 é disposta entre dois indutores 4 no terço mediano do compartimento 11 do forno 1.
[0040] O dispositivo 1 de secagem e/ou cozimento representado na figura 2 difere daquele representado na figura 1 pela posição da câmara de recuperação 6, que se acha no terço superior do compartimento 11.
[0041] Por outro lado, a figura 2 mostra também um exemplo pos sível de repartição das potências dos diferentes meios de aquecimento 4, 5 dispostos ao longo do compartimento 11 com, embaixo do compartimento, indutores que funcionam à plena potência (W), a fim de facilitar o aquecimento do revestimento por condução a partir da cinta 2 e favorecer a vaporização dos solventes. A potência dos indutores diminui em seguida para atingir uma baixa potência (W/4) no alto do compartimento. Os irradiadores catalíticos funcionam, ao contrário, à plena potência (W) no alto do compartimento 11, a fim de favorecer a reticulação do revestimento e à baixa potência (W/4) em baixo, afim de não travar o efeito benéfico do aquecimento pela cinta 2 sobre a evaporação dos solventes.