DE3048005C2 - Verfahren zum Trocknen von thermisch trockenbaren Farben, Lacken, Firnissen u. dergl., die eine einseitige Beschichtung eines Trägers aus Metall bilden, sowie Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens - Google Patents

Description

Verfahren zum Trocknen von thermisch trockenbaren Farben, Lacken, Firnissen u. dgl., die eine einseitige Beschichtung eines Trägers aus Metall bilden, sowie Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens.

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.

Bei einem solchen Verfahren, das durch das DE-GM 20 453 bekannt ist, hat sich die Trocknungsleistung als nicht ausreichend und der Platzbedarf der Anlage als zu groß erwiesen.

Die Aufgabe, die der Erfindung zugrundeliegt, besteht darin, ein Verfahren anzugeben, das eine höhere Trocknungsleistung erreichen läßt und mit einer raumsparenderen Anlage durchgeführt werden kann, um die Wirtschaftlichkeit zu verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe werden erfindungsgemäß die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1 enthaltenen Merkmale vorgeschlagen.

Durch die gleichzeitig mit der Zufuhr der Trocknungsenergie durchgeführte Intensivkühlung der Rückseite des Trägers, dessen Schicht mit der Trocknungsenergie beaufschlagt wird, läßt sich die Zufuhr dieser Trocknungsenergie gefahrlos so gestalten, daß es zu einer schockartigen Erwärmung der Schicht kommt und somit eine sehr schnelle Trocknung der Schicht erreicht wird. Die drastische Verringerung der Trocknungszeit erbringt zunächst den Vorteil einer erheblichen Verringerung der Baulänge des betreffenden Ofens bei gegebener Produktionsgeschwindigkeit. Wird ein flüssiges Kühlmittel verwendet, beispielsweise entkalktes Was-

ser, so kann die Trocknungsenergie mit so hoher Intensität der Schicht zugeführt werden, daß es an der rückwärtigen Oberfläche des Trägers zum Verdampfen des Kühlwassers kommt Der unter atmosphärischem Druck stattfindende Verdampfungsprozsß gewährleistet, daß der Träger an seiner Rückseite dabei nicht über die Verdampfungstemperatur kommt daß also die Oberflächentemperatur des Trägers an der Rückseite konstant gehalten werden kann. Beim Trocknen von Blechtafeln für die Konservendosenherstellung besteht deshalb nicht die Gefahr, daß es zu einem Abfließen des Zinns an den Löträndern der Tafel kommt, wie dies bei den bekannten Tunnelöfen der Fall ist, wenn dort zur Verkürzung der Trocknungszeit und zur Erzielung einer kleineren Ofenlänge die Temperatur der zur Trocknung verwendeten Heißluft einen Wert von etwa 270° übersteigt. Außerdem sind auch diejenigen Probleme vermieden, welche bei den bekannten Verfahren sich aus dem erforderlichen Wenden der Tafeln und den abzuführenden, großen Heißluftmengen ergeben, die nicht nur einen hohen Lösungsmittelanteil, sondern auch einen hohen Energiegehalt haben.

In Verbindung mit einer geeigneten Einstellung der Intensität der rückseitigen Kühlung des Schichtträgers läßt sich eine Trocknung erreichen, bei der die Trocknungstemperatur an der Schicht beispielsweise in der Größenordnung von 800° liegen kann. Bei dieser Art der Schnelltrocknung ergibt sich als weiterer Vorteil ein niedrigerer Lösungsmittelverbrauch. Da die Schicht praktisch schlagartig durchtrocknet und somit nicht befürchtet werden muß, daß es während des Trocknungsprozesses zur Bildung einer Oberflächenhaut an der Schicht kommt, was bei herkömmlicher Heißlufttrocknung durch einen sehr hohen Lösungsmittelanteil in der zu trocknenden Schicht vermieden werden muß, braucht bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Lösungsmittelanteil der Schicht nur vergleichsweise gering zu sein, ohne daß Hautbildungen zu befürchten wä.en. In vorteilhafter Weise ergibt sich auch hierdurch in Abluft ein geringerer Lösungsmittelanteil.

Die Kühlung des Schichtträgers kann über den Zeitpunkt der Beendigung der Zufuhr von Trocknungsenergie hinaus fortgesetzt werden. Hierdurch ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß das Kühlmittel in Form einer Flüssigkeitsschicht an der Rückseite des Schichtträgers haften bleiben und nach dem Trocknungsvorgang verdampfen kann. Werden tafelartige Schichtträger anschließend zu Stapeln übereinandergelegt, dann verhindert diese Schicht einen Wärmestau und damit die Gefahr eines Zusammenbacken der Schichtträger. Besonders vorteilhaft is¹ es, das Kühlmittel gegen den Schichtträger zu sprü den oder es auf den Träger mittels Walzen aufzutragen, welche in das Kühlmittel eintauchen, da in beiden Fällen di<? Dosierung der Kühlmittelmenge und der gleichmäßige Auftrag keine Schwierigkeiten bereitet.

Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung £u Schaffen, mittels deren das Verfahren in besonders wirtschaftlicher Weise durchgeführt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 7 enthaltenen Merkmale vorgeschlagen.

Als den Zutritt des Kühlmittels zum Schichtträger ermöglichende Lagerungseinrichtung kann ein Bandförderer mit einem sieb- oder gitterartig durchbrochenen Förderband vorgesehen sein, bei dem der Zutritt des Kühlmittels zum Träger durch die Durchbrüche des Förderbandes hindurch erfolgt Es könnte aber auch eine Rollen- oder Walzenbahn als Lagerungseinrichtung vorgesehen sein, wobei das Kühlmittel zwischen den Rollen oder Walzen an den Schichtträger herangeführt wird. Alternativ kann die Lagerungseinrichtung einen Teil der Kühleinrichtung bilden, indem beispielsweise eine Transportwalze, auf der der Träger mit seiner Rückseite aufliegt als Auftragewalze für flüssiges Kühlmittel vorgesehen wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen schematisiert und abgebrochen dargestellten Schnitt eines tafelförmigen Trägers mit einer zu trocknenden einseitigen Schicht, wobei der Träger, dessen Stärke vergrößert, mit richtiger Relation von Schicht und Schichtträger, dargestellt ist, zwischen einer Trcckniingsenergie abgebenden Strahlungsquelle und einer Kühleinrichtung angeordnet ist, und

Fig. 2 bis 4 schematisch vereinfacht gezeichnete Querschnitte dreier Ausführungsbeispiele der Vorrichtung zum Durchführen des Trocknungsverfahrens.
Fi g. 1 zeigt einen mit übertrieben großer Wandstärke gezeichneten Schnitt eines Randbereichs eines Trägers in Form einer Blechtafel 1. Die Tafel 1, die durch eine in Fig. 1 nicht dargestellte Lagerungseinrichtung in einer horizontalen Ebene gehalten ist, trägt auf ihrer Oberseite eine zu trocknende Schicht 2. Die Lagerungseinrichtung ist so angeordnet, daß sie die Blechtafel 1 unterhalb einer als Ganzes mit 3 bezeichneten Heizeinrichtung, die Strahlungsenergie zum Trocknen der Schicht 2 von oben her gegen diese abstrahlt, und oberhalb einer als Ganzes mit 4 bezeichneten Kühleinrichtung hält, die, während die Strahlungsenergie zum Trocknen der Schicht 2 auf diese abgestrahlt wird, gleichzeitig die Blechtafel 1 an ihrer von der Schicht 2 abgekehrten Rückseite 5 durch Heranführen eines Kühlmittels intensiv kühlt.

Beim in Fig. 1 gezeigten Beispiel weist die Kühleinrichtung 4 mehrere Düsen 6 (von denen in Fig. 1 nur eine zu sehen ist) auf, die als Kühlmittel vorgesehenes entkalktes Wasser gegen die Rückseite 5 der Tafel 1 spritzen. Die Intensität der Bestrahlung der Schicht 2 mit der Trocknungsenergie kam so stark gewählt werden, daß es an der Rückseite 5 zum Einsetzen der Verdampfung des Kühlmittels kommt. Durch den bei atmosphärischen Druck stattfindenden Verdampfungsvorgang des entkalkten Wassers wird die Temperatur der Blechtafel 1 an der Rückseite 5 auf etwa 100⁰C konstant gehalten, während die Temperatur im Bereich der Schicht 2 durch die intensive Wärmebestrahlung auf etwa 800°C ansteigen kann. Die intensive Kühlung der Rückseite 5 ermöglicht also eine schockartige Erwärmung der Schicht 2, so daß eine Schnelltrocknung der Schicht 2 stattfindet. Die erforderliche Verweildauer, während deren sich die Schicht 2 unterhalb der Heizeinrichtung befinden muß, ist dementsprechend kurz. Wird die Blechtafel 1 mit einer der Prcduktionsgeschwindigkeit einer vorausgehend durchlaufenen Blechdruck- und Lackiermaschine entsprechenden Vorschubgeschwindigkeit unterhalb der Heizeinrichtung 3 hindurchbewegt, so ergibt sich aufgrund der kurzen erforderlichen Ve. jveilzeit eine vorteilhaft kleine Baulänge des betreffender) Ofens, in dem das Verfahren durchgeführt wird.

Fig. 2 bis 4 zeigen aus der Vielzahl der möglichen Ausführungsformen der Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens drei ausgewählte Beispiele.

F i g. 2 zeigt einen Tunnelofen 10, in dessen als Trocknungszone dienendem Innenraum 11 eine Mehrzahl von die Heizeinrichtung 3 bildenden, einzeln einschaltbaren Infrarotstrahlern 12 vorgesehen ist, die je mit Reflektorhauben 13 versehen sind, die so angeordnet sind, daß die Strahlungsenergie im wesentlichen nach unten abgestrahlt wird. Die Kühleinrichtung 4, die im unteren Bereich des Tunnelofens 10 angeordnet ist, weist ein mit entkalktem Kühlwasser gefülltes Bad 14 auf, in das eine mit horizontaler Drehachse 15 drehbar gelagerte, antreibbare Auftragewalze 16 mit ihrem unteren Umfangsabschnitt eintaucht. Die Auftragewalze 16 bildet in Doppelfunktion einen wesentlichen Teil der Kühleinrichtung 4, indem sie einen durch Eintauchen in das Bad 14 mitgenommenen Kühlwasserfilm auf die Rückseite 5 der Blechtafel 1 überträgt, deren Schicht 2 getrocknet werden soil, und bildet außerdem einen Teil der als Fördereinrichtung ausgebildeten Lagerungseinrichtung, die die betreffende Blechtafel 1 abstützt, die während des Trocknungsvorgangs auf horizontaler Bewegungsbahn mit nach oben weisender Schicht 2 durch den Innenraum 11 des Ofens 10 hindurchbewegt wird. Seitliche Abzugskanäle 17 dienen zur Abfuhr der Abluft aus dem Innenraum 11 des Ofens 10, die einen Dampfanteil aufgrund verdampften Kühlwassers und einen Anteil verdampften Lösungsmittels enthält.

Das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 unterscheidet sich von dem in F i g. 2 gezeigten Beispiel durch eine andere Anordnung der einzeln einschaltbaren Strahler 12, einen anderen Aufbau der Kühleinrichtung 4, die dem Beispiel von Fig. 1 entsprechend ausgebildet ist, sowie durch einen anderen Aufbau der als Lagerungseinrichtung für die durch den Ofen 10 zu transportierenden Blechtafeln 1 dienenden Fördereinrichtung. Die Infrarotstrahler 12 sind beim Beispiel nach F i g. 3 so angeordnet, daß sich jeder Strahler 12 mit seiner Haube 13 über die Breite der Blechtafel 1 erstreckt, die mit zu trocknender, nach oben weisender Schicht 2 unter den in Transportrichtung hintereinander angeordneten Strahlern 12 hindurchbewegt wird. Als Fördereinrichtung dient eine Rollenbahn mit einer Mehrzahl von Transportrollen 18, von denen zumindest einige antreibbar sind. Im Zwischenruam zwischen den Transportrollen 18 spritzen die Düsen 6 der Kühleinrichtung 4 entkalktes Wasser gegen die Rückseite 5 der Blechtafel 1.

Bei dem Beispiel nach F i g. 4 ist die Heizeinrichtung 3 in ähnlicher Weise aufgebaut wie bei dem Beispiel nach Fig. 2, d.h., die Strahler 12 verlaufen nicht quer zur Transportrichtung der Blechtafel 1, wie dies bei Fig.3 der Fall ist, sondern zur Transportrichtung parallel. Die Strahler 12 sind beim Beispiel nach Fig.4 nicht nur einzeln abschaltbar, wie es bei dem Beispiel nach Fi g. 2 der Fall ist, um eine seitliche Begrenzung der Wärmestrahlungszone zur Anpassung an das Format der zu trocknenden Schicht 2 der Blechtafeln 1 vornehmen zu können. Beim Beispiel nach F i g. 4 sind vielmehr zusätzliche bewegbare, seitliche Abdeckblenden 19 vorgesehen, die zur Lageverstellung schwenkbar angebracht sind und verstellbare seitliche Begrenzungen der Strahlungszone bilden. Die Blenden 19 können von ihrer Rückseite her durch zusätzliche, nicht dargestellte Einrichtungen gekühlt sein.

Die Kühleinrichtung 4 ist bei dem Beispiel nach Fig.4 in ähnlicher Weise ausgebildet wie bei den Beispielen nach F i g. 1 und 3 und besitzt eine Mehrzahl von Düsen 6 zum Bespritzen der Rückseite 5 der Blechtafeln mit entkalktem Wasser. Die als Lagerungseinrichtung für die Blechtafeln 1 dienende Fördereinrichtung ist als

Bandförderer mit einem siebartigen Förderband 20 ausgebildet, durch dessen Maschen hindurch die Düsen 6 das Kühlwasser an die Rückseite 5 heranführen. Das Förderband 20 ist antreibbar und über Führungswalzen 21 geführt, von denen in F i g. 4 nur eine einzige eingezeichnet ist.

Durch die erreichte Schnelltrocknung der Schicht 2 ergibt sich bei gegebener Produktionsleistung und dadurch gegebener Transportgeschwindigkeit der Blechtafeln 1 eine geringe Baulänge des Ofens 10, wie es bereits obenerwähnt wurde. Im Vergleich zu der bisher üblichen Heißlufttrocknung ergibt sich darüber hinaus der Vorteil des erhöhten Wirkungsgrads, da die Abluftmenge und damit die aus dem Ofen 10 abgeführte Wärmemenge weit geringer ist als bei der Heißlufttrocknung. Das durch die Kanäle 17 abzuführende Volumen entspricht im wesentlichen nur dem Volumen des verdampften Kühlwassers und des aus der zu trocknenden Schicht 2 verdampften Lösungsmittels. Der Lösungsmittelanteil ist aus den obenerwähnten Gründen außerdem vergleichsweise geringer als bei herkömmlichen Verfahren. Aufgrund des geringen Volumens des über die Kanäle 17 abgeführten Dampf-Lösungsmittel-Gemischs kann ohne großen Aufwand eine Gemischtrennung im Kondensator durchgeführt werden. Das der Kühleinrichtung 4 zugeführte Kühlwasser kann vorausgehend den Kondensator durchlaufen. Das abgeschiedene Lösungsmittel kann zurückgeführt und in der Heizeinrichtung 3 verbrannt werden, wenn diese Flammstrahler aufweist.

Bei der Durchführung des Verfahrens kann so vorgegangen werden, daß die Kühleinrichtung 4 auf die Rückseite 5 einer Blechtafel 1 noch kühlend einwirkt, nachdem diese Tafel bereits den Wirkungsbereich der Heizeinrichtung 3 verlassen hat. Diese Blechtafel 1 wird dadurch noch innerhalb des gleichen Systems auf Lageroder Weiterverarbeitungstemperatur abgekühlt. Bei dem Beispiel nach F i g. 2 wird durch einzelnes Abschalten von Strahlern 12 eine seitliche Begrenzung der Wärmestrahlungszone zur Formatanpassung erreicht, wie bereits obenerwähnt wurde. Zusätzlich zu dieser Möglichkeit sind beim Beispiel nach F i g. 4 die einstellbaren Abdeckblenden 19 zur seitlichen Begrenzung der Strahlungszone vorgesehen. Bei dem Beispiel gemäß F i g. 3 kann durch Abschalten einzelner Strahler 12 die Strahlungszone in Längsrichtung (Transportrichtung) wahlweise begrenzt werden. Zu- und abschalten einzelner Strahler 12 kann bei sämtlichen Beispielen auch zur Einstellung der Intensität der Wärmestrahlung dienen. Zusätzlich kann eine Einrichtung vorgesehen sein, mittels deren der Abstand der Strahler 12 von der Schicht 2 zur Intensitätseinstellung verändert werden kann. Zur Einstellung der Intensität der Kühiwirkung können bei der Kühleinrichtung 4 geeignete Einrichtungen vorgesehen sein, beispielsweise können die Düsen 6 einstellbar und/ oder einzeln zu- und abschaltbar ausgebildet sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Trocknen von thermisch trokkenbaren Farben, Lacken, Firnissen und dergleichen, die eine einseitige Beschichtung eines Schichtträgers in Form einer Tafel, einer Bahn oder eines Hohlkörpers aus Metall bilden, bei dem die zum Trocknen erforderliche Energie der Schicht von deren dem Schichtträger abgekehrten Seite her zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtträger während der Energiezufuhr zu der Schicht durch Aufbringen des Kühlmittels auf die der Schicht abgekehrte Seite des Schichtträgers gekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel in flüssiger Form an den Träger herangeführt und die Temperatur der mit dem Kühlmittel in Berührung kommenden Seite des Trägers im Bereich der Verdampfungslemperaturdes Kühlmittels gehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmittel, vorzugsweise entkalktes, Wasser verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung des Trägers über den Zeitpunkt der Beendigung der Zufuhr von Trocknungsenergie hinaus fortgesetzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel gegen den Träger gesprüht wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel auf den Träger mittels Walzen aufgetragen wird, weiche in das Kühlmittel eintauchen.

7. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem Ofen, der in seinem Innenraum eine Trocknungszone, bildet, innerhalb deren eine den Träger von seiner der Schicht abgekehrten Rückseite her abstützende Lagerungseinrichtung und mindestens eine die Trocknungsenergie abgebende Heizeinrichtung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerungseinrichtung (16; 18; 20, 21) zwischen der Heizeinrichtung (3) und einer zum Heranführen von Kühlmittel an die der Schicht (2) abgekehrte Rückseite (5) des Trägers (1) dienenden Kühleinrichtung (4) angeordnet ist und eine den Zutritt des Kühlmittels zur Rückseite (5) des Trägers (1) ermöglichende Gestaltung besitzt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerungseinrichtung (16; 18; 20, 21) zum Trocknen der Schicht (2) tafelförmiger Träger (1) eine diese mit nach aufwärts weisender Schicht (2) in einer im wesentlichen horizontalen Ebene haltende Lagerungsfläche bildet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerungseinrichtung als Transporteinrichtung (16; 18; 20, 21) ausgebildet ist, mittels deren die Träger (1) längs der horizontalen Lagerungsfläche unter der Heizeinrichtung (3) hindurch bewegbar sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerungseinrichtung (16) einen Teil der Kühleinrichtung (4) bildet.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerungseinrichtung mindestens eine mit horizontaler Drehachse (15) gelagerte

Transportwalze (16) aufweist, die für das Auftragen flüssigen Kühlmittels auf die auf ihr aufliegende Rückseite (5) des Trägers (1) mit ihrem unteren Umfangsabschnitt in ein Bad (14) mit Kühlflüssigkeit eintaucht

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerungsfläche der Lagerungseinrichtung durch einen tragenden Flüssigkeitsschwall der flüssiges Kühlmittel abgebenden Kühleinrichtung (4) gebildet ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (4) flüssiges Kühlmittel gegen die Rückseite (5) des Trägers (1) abstrahlende Düsen (6) besitzt und daß die Lagerungsfläche der Lagerungseinrichtung (18; 20, 21) zumindest in Teilbereichen für den Zutritt des Kühlmittels zur Rückseite (5) des Trägers (1) flüssigkeitsdurchlässig ausgebildet ist

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerungsfläche der Lagerungseinrichtung durch eine Transportrollen- oder Transportwalzenbahn gebildet ist, daß mindestens ein Teil der Rollen (18) oder Walzen derselben zum Bewirken der Transportbewegung des Trägers (1) antreibbar ist und daß die Düsen (6) auf die zwischen den Rollen (18) oder Walzen gelegenen Bereiche der Rücksei te (5) des Trägers (1) gerichtet sind

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als Lagerungseinrichtung ein Bandförderer (20, 21) mit einem sieb- oder gitterartig durchbrochenen Förderband (20) vorgesehen ist und daß zwischen dessen oberem und unterem Trum die Düsen (6) der Kühleinrichtung (4) angeordnet sind.