CN102335648B - 用于干燥五面容器的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于干燥五面容器的系统和方法。具体地，本发明公开了对五面容器进行涂漆的方法，包括将水基漆料涂覆到容器的内表面和外表面上；以及强迫加热空气进入所述容器的开口侧，以至少部分干燥所述容器的内表面和外表面上的漆料。

Description

用于干燥五面容器的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种用于干燥五面容器的系统和方法。
背景技术
图1是常规干燥系统10的示意图，所述干燥系统10常用于干燥具有开口面的五面容器上的漆料。在系统10中，加热空气源12包括吹风机13和加热器15，其将大量的加热空气供应到排列的供给导管18，20。供给导管18，20包括各自的出口开口14，16，通过该出口开口14，16，加热空气被强力地输送到干燥室30的下部区域。
在进入干燥室30之前，装运容器被喷砂，一层底漆被涂覆到经喷砂的裸露金属表面的所有五面的内侧和外侧上，并且至少一层外涂层被涂覆到所有经打底的表面的底漆层上。例如，在容器进入室30之前，溶剂基底涂层和溶剂基顶涂层通常被涂覆在底漆涂层上。
再次参考图1，经涂漆的装运容器40进入室30，并且置于带轮的托架32上而被运输通过室30。当容器40移动穿过室30时，来自开口14，16的加热空气向上快速移动穿过室，并且流过容器40的内表面42和外表面44。随着空气在室30中向上移动并且进入抽吸开口22，24，快速流动的加热空气迅速蒸发表面42，44上的漆料中的溶剂。在抽吸开口22，24中，加热空气被从干燥室30的上部区域抽出，在此，加热空气被排放到大气中或重新进入空气系统12。
发明内容
如果在相同的干燥条件下干燥，水基漆料中的水不会像溶剂基漆料中的溶剂一样快速蒸发。如果使用常规干燥室来干燥水基漆料被涂覆到其上的装运容器，则容器上的漆料不会在合理的时间内充分干燥，这增加了操作成本并且不利地影响被涂漆容器的外观。通常，延长干燥室的长度或显著增大系统将加热空气用于干燥室的空气流量不是成本有效的。
本申请公开涉及用于干燥至少一层水基漆料涂层已经被涂覆到其上的五面容器的低成本系统和方法。包括干燥室和常规的吹风机和加热器的所述系统可以以低成本安装在装运设施中，或者可以容易地被翻新到现有的干燥室。
在一个方面中，本申请公开涉及一种对五面容器进行涂漆的方法，其中所述容器包含开口侧、与所述开口侧相对的第一壁以及四个与所述第一壁相连的侧壁，其中所述侧壁相对于所述第一壁沿第一方向延伸，并且所述第一壁和所述四个侧壁中的每一个都具有内表面和外表面。所述方法包括：将水基漆料涂覆到所述容器的所述第一壁和所述侧壁的所述内表面和所述外表面上；以及强迫加热空气进入所述容器的所述开口侧，以至少部分干燥所述容器的所述内表面和所述外表面上的所述漆料。所述加热空气被定向，使得所述加热空气沿与所述第一方向相反的第二方向行进，以接触所述第一壁的内表面，并且在其上沿第三方向和第四方向流动，其中所述第三方向和所述第四方向彼此基本相反并且与所述第二方向和所述第一方向基本正交。所述加热空气在所述第一方向上沿所述容器的所述壁的内表面流动；然后离开所述容器。
在另一方面中，本申请公开涉及一种干燥系统，其包括运输装置，其中所述运输装置可相对于底面移动。五面装运容器处于所述运输装置上，其中所述装运容器包含开口侧、与所述开口侧相对的第一壁以及四个与所述第一壁相连的侧壁，其中每一个侧壁从所述第一壁沿第一方向延伸，并且所述底壁和所述四个侧壁中的每一个都具有内表面和外表面，以及所述系统还包括加热受迫空气源。所述系统包括至少一个空气出口，以将所述加热受迫空气定向引入所述容器的所述开口侧并至少部分干燥所述容器的所述内表面和所述外表面上的漆料。所述空气出口定向所述加热气体，以使其：流入所述容器的所述开口侧，以接触所述容器的所述底壁的所述内表面；在所述容器的所述第一壁的所述内表面上流动；在所述容器的所述侧壁上流动；以及离开所述容器的所述开口侧。
在还有一个方面中，本申请公开涉及一种干燥系统，包括：运输装置，其中所述运输装置可相对于底面移动；和处于所述运输装置上的五面装运容器。所述装运容器包含向下面对底面的开口侧、与所述开口侧相对的第一壁以及四个与所述底壁相连的基本平面状侧壁，其中每一个侧壁从所述第一壁并向下朝向所述底面延伸，并且所述底壁和所述四个侧壁中的每一个都具有内表面和外表面。烘箱包围所述运输装置和所述装运容器，并且源输送加热受迫空气到所述烘箱。所述底面包括空气出口，所述空气出口用于将所述加热受迫空气向上并离开所述底面定向，以使得所述加热受迫空气进入所述容器的所述开口侧，并至少部分干燥所述容器的所述内表面和所述外表面上的涂料。所述加热空气被所述出口定向，从而：接触所述容器的所述第一壁的所述内表面；在所述容器的所述第一壁的所述内表面上移动；沿所述容器的所述侧壁的所述内表面朝向所述底面向下移动；以及离开所述容器的所述开口侧。
在下面的附图和描述中阐明了本发明的一个或多个实施方式的细节。根据所述描述和附图以及所附权利要求书，本发明的其他特征、目的和优点将变得清楚。
附图说明
图1是用于干燥涂布有溶剂基漆料的五面容器的常规干燥室的示意性剖视图。
图2是用于干燥涂布有水基漆料的五面容器的干燥室的实施方式的示意性剖视图。
图3是图2的干燥室的示意性俯视图，示出了正在移动通过干燥室的多个容器。
图4是用于干燥涂布有水基漆料的五面容器的干燥室的另一实施方式的示意性剖视图。
附图中相似的符号和标号用于指代相似的元件。
具体实施方式
本申请中描述的系统和方法可以用于干燥各种各样的装运容器。例如，在一个实施方式中，所述容器可以是适用于货物海运的上开口(open-topped)容器。这些容器通常通过集装箱运货船(container ship)海运到港口，在此，容器被从船上卸下，并且可选通过火车和/或卡车运输到其最终目的地。这样的装运容器通常约20英尺长、约7.5英尺宽、7.5英尺高，内部容积为约1136立方英尺，或者约40英尺长、约7.5英尺宽、约7.5英尺高，内部容积为约2350立方英尺。
参考图2，系统110包括干燥室或烘箱130。具有吹风机113和加热器115的加热空气源112向烘箱130中的排列供给导管118，120供应大量的加热空气。干燥室/烘箱130可以部分地或完全地相对于大气封闭，并且为了易于描述，在图2中示出了部分开口结构。
再次参考图2，经涂漆的容器140进入室130，并且置于带轮的托架132上而被运输穿过室130。虽然提供了带轮的托架作为实例，但是容器140可以通过任何合适的方法移动穿过室130，包括通过将容器140放置在一排可移动的钩150上。在图2所示的实施方式中，容器140被放置在托架132上，其中，容器140的开口侧向下面向室130的底面143。但是，在此要求保护的系统和方法不限于此布置-容器的开口侧可以以任何合适的定向布置，这取决于将加热空气输送到容器的开口侧中的管道系统的结构。在图2的实施方式中，容器140的壁145向下沿朝向室130的底面143的第一方向定向。在此实施方式中，容器140中与容器的开口侧相对并且与壁145基本正交的第一面147与室130的底面143基本平行。
当容器140移动穿过室130时，加热空气被强力地从出口开口114，116喷射，以提供空气流，用于在容器移动穿过室130时干燥容器140的壁145和底面147的外表面144。出口开口114，116可选地可以沿箭头A的方向移动，以提供更快速和高效的干燥。
在系统110中，加热空气被供应到供给导管165，并被强力地从室130的底面143中的一排朝上排出导管160喷出，以提供用于快速蒸发容器140的内表面上的涂层中的水的空气流。排出导管160可以包括例如室130的底面143中的狭缝或朝上的管子或管道。在图2所示的实施方式中，管子160可选地可以移动(例如，沿箭头B的方向和/或沿与箭头B正交的方向)，以更高效地将加热空气导向容器140的内部142。排出导管160被布置在室130的底面143中，使得加热空气在沿箭头C并基本对于容器140的壁145的第一定向方向相反的第二方向上快速向上移动到容器140的开口侧中。然后，加热空气接触容器140的第一面147的内表面142A，在此，加热空气分开并且沿内表面142A在基本相反的沿箭头D，E的第三和第四方向上移动，以快速蒸发涂覆在内表面142A上的涂层中的水。如从图2可看到的，第三方向D和第四方向E彼此基本相反，并且与第一和第二方向基本正交。
当加热空气流到达容器140的其至少一个壁145和底面147在此相交的角部/边缘区域142B时，空气流在角部/边缘区域142B上方移动，转向，在沿箭头F的第一方向上移动，并且沿容器140的壁145的内表面142C流动。快速移动的空气流蒸发涂覆到角部/边缘区域142B的涂层中的水。
在经过容器140的内表面142C之后，空气沿箭头G的方向转向，并经由容器140的开口侧离开容器140的内部142。在图2所示的实施方式中，空气在容器140的壁145和托架132之间或在托架132的轮子133下方和/或周围离开。在离开容器140之后，空气沿箭头H的方向在室130中向上移动，并且进入抽吸开口122，124。在抽吸开口122，124中，加热空气被从干燥室130的上部区域抽出，在此，加热空气被排放到大气中或重新进入空气供应系统112。
参考图3，系统110可以足够大，以同时干燥多个五面装运容器140A，140B。传送系统170可以包括轨道172，用于引导带轮的托架132(在图3中没有示出)穿过室130。室130的底面143包括一排空气排出导管(管子160和/或适当布置的狭缝161)，以强迫加热空气进入容器140的开口侧。出口开口114，116供应加热空气，以干燥容器140A和140B的外表面145A，145B和147A，147B。
在图4所示的替代实施方式(其可以单独使用或与图2-3中所示的系统组合使用)中，系统210包括干燥室230，其中，包括吹风机213和加热器215的空气源212向所述干燥室230供应加热空气。空气源212向出口开口214，216供应加热空气，所述出口开口214，216被布置成将加热空气基本水平地以及在可移动的托架232和五面装运容器240的壁245之间定向，在图4中的实施方式中，所述装运容器240被向下转向朝向室230的底面。加热空气被强迫地沿着箭头A的方向定向，由此其经由容器240的开口侧进入容器240的内部242。
一旦进入容器240的内部242，从出口开口214和216流出的加热空气流相遇和汇合，以沿箭头B的方向向上垂直流动，所述沿箭头B的方向与容器240的壁245的第一定向方向基本相反。然后，加热空气接触容器240的第一面247的内表面242A，在此，加热空气分开并且沿内表面242A在基本相反的沿箭头C，D的第三和第四方向上移动，以快速蒸发涂覆在内表面242A上的涂层中的水。如从图4可看到的，第三方向C和第四方向D彼此基本相反，并且与第一和第二方向基本正交。
当加热空气流到达容器240的其至少一个壁245和第一面247在此相交的角部/边缘区域242B时，空气流在角部/边缘区域242B上方移动，转向，在沿箭头E的第一方向上移动，并且沿容器240的壁245的内表面242C流动。快速移动的空气流蒸发涂覆到角部/边缘区域242B的涂层中的水。
在经过容器240的内表面242C之后，空气沿箭头F的方向转向，并经由容器240的开口侧离开容器240的内部242。在图4所示的实施方式中，空气在容器240的壁245和托架232之间或在托架232的轮子233下方和/或周围离开。在离开容器240之后，空气沿箭头G的方向在室230中向上移动，并且进入抽吸开口222，224。在抽吸开口222，224中，加热空气被从干燥室230的上部区域抽出，在此，加热空气被排放到大气中或重新进入空气供应系统212。
本申请公开还包括利用图2-4所示的系统干燥五面装运容器的方法。
当五面容器被初始投入使用或被修复时，一层或多层漆料涂层被涂覆到容器上。作为此涂漆过程的一部分，通过例如喷砂、喷丸、在化学浴中浸渍或其组合，可去除任何旧的漆料涂层。一旦金属表面被充分准备好用于涂漆，涂覆至少一层漆料涂层。合适的涂漆步骤包括将底漆涂覆到裸露金属上，所述底漆例如为锌基底漆涂料。可以在底漆涂层上涂覆任意数量的涂层，所涂覆的层通常包括至少一个处于底漆涂层上的底涂层和处于底涂层上的顶涂层。可以通过任何合适的方法涂覆涂层，包括喷涂、浸涂等等。涂层的期望性能特性包括耐化学性、耐磨性、硬度、光泽、反射率、外观或这些特性的组合。
如上面提到的，为了减少排放到环境中的溶剂，理想的是，至少底涂层和顶涂层是水基涂料。本文使用的术语“水基涂料”是指基于组合物的总重量，包含不超过10wt％，更优选不超过7wt％的挥发性有机化合物(VOC)的水性涂料。除了低VOC水平之外，优选的水基涂料还具有如下性能中的一个或多个：基本不含甲醛、高性能以及低刺激水平。
一旦至少一层水基涂料被涂覆到五面装运容器上，就可以将其置于图2-4的干燥室中，以至少部分地蒸发涂层中的水。本文使用的术语“干燥的”是指部分或完全蒸发涂层中的水，使得装运容器可以被搬运或经受其他准备和/或涂漆步骤。因为水基涂料中的水较之溶剂基涂料中的VOC更难蒸发，所以处理装运容器以干燥其上的水基涂料可能是耗时并且昂贵的。利用图2-4的系统，用于典型的五面装运容器的干燥时间可以被减少到不超过约20分钟，优选地不超过约10分钟，并且更优选地不超过约8分钟。
例如，为了干燥图2的容器140上所涂覆的涂层，诸如容器140的尺寸、涂覆到容器140上的涂层的厚度和组成以及室130中的环境空气的温度和湿度的参数可以宽范围变化。为了保证容器140在其进入室130之后在合理的时间长度内干燥，吹风机113应该使容器140的内部142中的加热空气流通，使得空气平稳并且快速地在内表面142A，142B和142C上方流动。优选地，吹风机113应该以如下的速度提供空气，所述速度足以在容器140的内表面上方提供平稳的基本层状流动。
例如，在本方法中，图2的系统可被用于提供在容器140进入室130之后小于约20分钟、优选小于约8分钟到小于约10分钟的总干燥时间。为了使得在这样的大型物体上这样短的干燥时间变得可能，吹风机113应该提供足够量的空气，使得空气以基本层状流动从排列的狭缝/管子160以约1500-约3000英尺/分钟(fpm)，更优选以约2000-约2500fpm的速度排出。排出到容器中的空气的量应为约500-100立方英尺/分钟(cfm)，更优选约600-约800cfm。排出到容器中的空气量一般为约500-1000cfm/容器纵尺(linear foot of container)，并且典型的40英尺装运容器将需要约20000到约40000cfm。
容器内的内部空气流应为约0.1-约10米/秒，优选地约0.3-约5米/秒，并且更优选地约0.4-约3米/秒。在容器内，加热空气的温度为约50-约200℃，优选地约75-约125℃。
实施例
与图2相似的系统采用两个850kw的风扇，每个风扇具有约39cm宽和约8cm高的向上定向的喷嘴。系统还使用3个柴油机加热器盒，每一个为约30马力，总共约67kwh。
每一个风扇分别具有约11-12米/秒(2100-2300英尺/分钟)的平均排风速度，并且具有约700-800cfm的平均输出体积，这为40英尺的大型装运容器提供了每个面约23000-约25000cfm的空气流。
40英尺装运容器内部的空气流速为约0.3至约3.0米/秒。
对于40英尺装运容器的总干燥时间小于约20分钟。
已经描述了本发明的各种实施方式。这些和其他实施方式落入所附权利要求的范围内。

Claims (23)

1.一种对五面容器进行涂漆的方法，其中所述容器包含开口侧、与所述开口侧相对的第一壁以及四个与所述第一壁相连的侧壁，其中所述侧壁相对于所述第一壁沿第一方向延伸，并且所述第一壁和所述四个侧壁中的每一个都具有内表面和外表面，所述方法包括：
将水基漆料涂覆到所述容器的所述第一壁和所述侧壁的所述内表面和所述外表面上；以及
在小于20分钟的持续时间内强迫温度为50℃到200℃的加热空气进入所述容器的所述开口侧，以至少部分干燥所述容器的所述内表面和所述外表面上的所述漆料，其中所述加热空气被定向，使得所述加热空气：
沿与所述第一方向相反的第二方向以0.1至10m/s的空气流行进，以接触所述第一壁的内表面，并且在其上沿第三方向和第四方向流动，其中所述第三方向和所述第四方向彼此基本相反并且与所述第二方向和所述第一方向基本正交；
在所述第一方向上沿所述容器的所述壁的内表面流动；以及
离开所述容器。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述容器的所述第一壁的所述内表面与所述容器的所述侧壁的所述内表面相交，形成边缘区域，并且所述加热空气接触至少一个边缘区域。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述容器的所述第一壁的所述内表面与所述容器的至少两个所述侧壁的所述内表面相交，形成角部区域，并且所述加热空气接触所述容器的至少一个角部区域。
4.根据权利要求3所述的方法，包括在足以完全干燥所述容器的至少一个角度区域上的所述漆料的持续时间内强迫所述加热空气进入所述容器的所述开口侧。
5.根据权利要求4所述的方法，包括在小于10分钟的持续时间内强迫所述加热空气进入所述容器。
6.根据权利要求4所述的方法，包括在小于8分钟的持续时间内强迫所述加热空气进入所述容器。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，涂覆水基漆料包括：
将至少一层底漆涂层涂覆到所述容器的所述内表面和所述外表面上；
将至少一层底涂层涂覆到所述底漆涂层上；以及
将至少一层顶涂层涂覆到所述底涂层上。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括在涂覆所述水基漆料之前，从所述容器的所述内表面和所述外表面上去除先前已涂覆的漆料。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，通过喷砂和喷丸中的至少一种，去除所述先前已涂覆的漆料。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加热空气沿所述第二方向行进，并以足以沿所述容器的所述第一壁的所述内表面提供基本层状流动的速度进入所述容器的所述开口侧。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述加热空气具有0.3到5米/秒的速度。
12.根据权利要求3所述的方法，其中，所述加热空气以0.3到3米/秒的速度接触所述容器的所述角部区域。
13.一种干燥系统，包括：
运输装置，其中所述运输装置可相对于底面移动；
处于所述运输装置上的五面装运容器，其中所述装运容器包含开口侧、与所述开口侧相对的第一壁以及四个与所述第一壁相连的侧壁，其中每一个侧壁从所述第一壁沿第一方向延伸，并且所述底壁和所述四个侧壁中的每一个都具有内表面和外表面；以及
温度为50至200℃的加热受迫空气源，
其中所述系统包括至少一个空气出口，以将所述加热受迫空气在小于20分钟的持续时间内定向引入所述容器的所述开口侧并至少部分干燥所述容器的所述内表面和所述外表面上的漆料，其中所述空气出口定向所述加热受迫气体，以使其：
以0.1至10m/s的空气流流入所述容器的所述开口侧，以接触所述容器的所述底壁的所述内表面；
在所述容器的所述第一壁的所述内表面上流动；
在所述容器的所述侧壁上流动；以及
离开所述容器的所述开口侧。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述空气出口包括用于将所述加热受迫空气定向引入所述容器的所述开口侧的一排通道。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述通道处于所述底面中。
16.根据权利要求13所述的系统，其中，所述空气出口包括用于将所述加热受迫空气定向引入所述容器的所述开口侧的一排管道。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述管道从所述底面向上伸出。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述管道与所述底面的平面基本正交。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述管道可在与所述底面的平面基本正交的平面内移动。
20.根据权利要求13所述的系统，其中，所述运输装置是带轮的台车，所述台车包括用于支撑所述容器的框架。
21.根据权利要求13所述的系统，其中，所述运输装置包括与所述容器附接的一排钩。
22.根据权利要求13所述的系统，还包括包围所述运输装置和所述装运容器的烘箱。
23.一种干燥系统，包括：
运输装置，其中所述运输装置可相对于底面移动；
处于所述运输装置上的五面装运容器，其中所述装运容器包含向下面对所述底面的开口侧、与所述开口侧相对的第一壁以及四个与所述底壁相连的基本平面状侧壁，其中每一个侧壁从所述第一壁并向下朝向所述底面延伸，并且所述底壁和所述四个侧壁中的每一个都具有内表面和外表面；
烘箱，其包围所述运输装置和所述装运容器；以及
输送温度为50至200℃的加热受迫空气到所述烘箱的源，
其中所述底面包括空气出口，所述空气出口用于将所述加热受迫空气在小于20分钟的持续时间内向上并离开所述底面定向，以使得所述加热受迫空气进入所述容器的所述开口侧，并至少部分干燥所述容器的所述内表面和所述外表面上的漆料，其中所述加热受迫空气被所述出口定向，从而：
以0.1至10m/s的空气流接触所述容器的所述第一壁的所述内表面；
在所述容器的所述第一壁的所述内表面上流动；
沿所述容器的所述侧壁的所述内表面朝向所述底面向下移动；以及
离开所述容器的所述开口侧。
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