ES2264483T3 - Procedimiento y dispositivo de secado. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de secado lacas acuosas aplicadas sobre un objeto en instalaciones de lacado, que comprende los siguientes pasos: - eliminación parcial del o los disolventes orgánicos en una zona de evaporación (2) a una temperatura comprendida entre 20 y 260° C, con una humedad relativa del aire entre un 50 y un 80% y durante un tiempo de permanencia de, al menos, 2 minutos, - secado en una primera etapa de condensación (3) a una temperatura comprendida entre 25 y 350° C, con una humedad del aire de 1 a 5 g/kg de aire, durante un tiempo de permanencia de 1 a 3 minutos y con una velocidad de flujo de aire baja, - secado en una segunda etapa de secado por condensación (4) a una temperatura comprendida entre 25 y 350° C, con una humedad del aire de 1 a 5 g/kg, durante un tiempo de permanencia de 2 a 8 minutos y con una velocidad de flujo de aire mayor, - secado en una etapa de secado por convección (5) a una temperatura comprendida entre 50 y 900° C y durante un tiempo de permanencia de 2 a 5 minutos, - enfriamiento de los objetos lacados en la zona de enfriamiento (6), mediante la insuflación de aire frio, hasta alcanzarse una temperatura del objeto inferior a los 300° C, realizándose el transporte de los objetos por medio de un dispositivo de transporte continuo a través de las zonas y etapas arriba mencionadas.

Description

Procedimiento y dispositivo de secado.

La invención se refiere a un procedimiento de secado lacas acuosas aplicadas sobre un objeto en instalaciones de lacado, y a un dispositivo para la realización del procedimiento.

En la técnica del lacado se elaboran cada vez más, en lugar de lacas base con disolventes orgánicos, lacas con base de agua como disolvente, denominadas en lo sucesivo lacas al agua, que contienen únicamente un pequeño porcentaje de disolventes orgánicos y por lo tanto son muy superiores desde un punto de vista ecológico a las lacas base con contenido en disolventes convencionales.

Sin embargo, la elaboración de lacas al agua resulta problemática porque el agua se volatiliza bastante más lentamente que los disolventes y, por consiguiente, en las cabinas de lacado para lacas al agua se requieren, para condiciones de trabajo iguales, tiempos de evaporación y secado considerablemente mayores que en el caso de las lacas base con contenido en disolventes, ya que la velocidad usual del flujo laminar de aire en las cabinas de lacado o pulverización es de sólo aprox. 0,2-0,5 m/seg.

El secado de objetos lacados se realiza por lo general según tres métodos.

El, así llamado, procedimiento de convección está muy extendido. En éste, una corriente de aire caliente circulante, con una velocidad de circulación de 2 a 15 m/seg., transmite su contenido térmico a la pieza de trabajo por intercambio de calor. La principal ventaja de este procedimiento es que permite el secado de todos los sistemas de laca termo-endurecibles y para cualquier forma de la pieza de trabajo, y permite lograr una excelente calidad óptica del lacado. La desventaja es la necesidad de un largo tiempo de permanencia en el secador que, dependiendo del sistema de laca, del espesor de la capa de laca aplicada y de la temperatura empleada, puede oscilar entre 3 y 35 minutos. En el caso del lacado de plásticos, el tiempo de permanencia en el secador está habitualmente comprendido entre 8 y 10 minutos. El procedimiento de convección requiere por lo tanto un gasto de energía y - si hay que lacar un gran número de piezas por unidad de tiempo - un gran equipamiento.

Un segundo procedimiento posible de secado piezas de trabajo lacadas es el, así llamado, secado por condensación. En éste se extrae la humedad de la película de laca mediante una corriente de aire circulante muy seca (contenido en humedad < 6g/kg de aire). El tiempo de permanencia en el secador oscila entre 4 y 8 minutos, la temperatura de secado es de aprox. 300ºC. Gracias a esta fuerte reducción en el gasto en comparación con el secado por convección en cuanto a la temperatura y el tiempo de secado, el procedimiento de condensación resulta más económico. Sin embargo, con el procedimiento de condensación, la calidad de la superficie obtenida en la pieza de trabajo lacada es - en relación con las especificaciones exigidas en la industria del automóvil - insuficiente, por lo que principalmente se utiliza para el secado inicial o el presecado de estructuras de laca húmedo sobre húmedo.

Un tercer procedimiento de secado, que adquiere cada vez mayor importancia, es el secado mediante rayos, preferentemente mediante rayos infrarrojos. Este procedimiento permite secar, en poco tiempo y con una buena calidad de la superficie, partes de la pieza de trabajo que puedan recibir radiación directa. En cambio, los entrantes sólo pueden secarse mediante propagación de calor, con el peligro de un sobrecalentamiento local.

Por el documento DE 19937193 A1 se conoce un procedimiento de secado lacas de base acuosa, así como un dispositivo y un conjunto para equipar de nuevo cabinas de lacado para la realización del procedimiento.

Se describe un procedimiento y un dispositivo para la realización del mismo, cuyo fin es configurar el proceso de secado de lacas de base acuosa en cabinas de lacado de modo que resulte muy económico. Para ello se propone acelerar el aire dentro de la cabina de lacado y exponer el objeto lacado a estas masas de aire aceleradas. El dispositivo está caracterizado por una cabina de lacado a cuyo interior puede alimentarse, a través del techo de la cabina, aire caliente y filtrado que luego puede aspirarse por el suelo de la cabina, estando previsto, al menos en el tercio superior de la cabina, al menos un soplante para generar un caudal de aire que pase junto al objeto lacado. La invención se refiere además a un conjunto para re-equipar una cabina de lacado para la realización del procedimiento.

Por el documento DE 4106573 C1 se conoce además un dispositivo para el secado por campo de dispersión capacitivo de lacas al agua sobre superficies planas de madera o materiales derivados de la madera, para anchuras de trabajo de 500 mm.

Con vistas a que el secado sea uniforme en toda la anchura de trabajo, la alimentación de AF en combinación con la adaptación está configurada de modo que se cree un campo de dispersión eléctrico de alta frecuencia sin campo magnético entre los electrodos de varilla sucesivos, que actúe sobre la lámina de laca al agua. Dado el poco acceso del campo eléctrico al material de soporte, éste no se calienta y no requiere un enfriamiento posterior.

En relación con las lacas convencionales, las lacas al agua presentan desventajas sobre todo en el secado. Las desventajas radican en que éstas contienen una mezcla de una pequeña parte de disolventes orgánicos y una gran parte de agua y aditivos, por ejemplo emulsionantes. El agua es naturalmente bastante más difícil de secar que un disolvente orgánico. Además, debido a los aditivos, quedan restos poco volátiles que pueden retardar el secado y mermar la calidad de la laca.

En los procedimientos de secado que trabajan con calentamiento por convección o con luz IR, rayos UV o microondas, las desventajas radican en la baja velocidad de paso de los objetos lacados, así como el calentamiento excesivo del material de soporte y del entorno. Las consecuencias son mayores pérdidas de energía y tiempos de enfriamiento mayores. Para lograr una mayor velocidad de paso, y con ello reducir el tiempo de evaporación y secado, el objeto lacado se sopla con aire acelerado. Para generar la corriente de aire acelerado se utiliza aire comprimido. Con este fin se requiere por una parte un consumo correspondientemente mayor de energía y por otra parte una instalación de preparación para separar aceite y otras impurezas. Además, existe el peligro de que el aire que sale a gran velocidad levante polvo y restos de pintura y éstos se depositen sobre la superficie lacada, con lo que ésta puede verse deteriorada.

La invención tiene por lo tanto el objetivo de poner a disposición un procedimiento de secado económico para lacas al agua con el que, con una mayor velocidad de paso, se mantenga baja la temperatura en el material de soporte y las inmediaciones y se logre un secado más uniforme y una superficie de la laca de gran calidad. Otro de los objetos de la invención es crear un dispositivo correspondiente para la realización del procedimiento.

Según la invención, este objetivo se logra mediante un procedimiento en el que, tras su paso por una zona de evaporación de por sí conocida, la laca al agua aplicada sobre el objeto se seca en dos etapas de condensación dispuestas en serie y una etapa de convección. En la zona de evaporación se eliminan disolventes orgánicos a una temperatura comprendida entre 20 y 260ºC, con una humedad relativa del aire entre un 50 y un 80% y durante un espacio de tiempo predeterminado de, al menos, 2 minutos. En esta zona especialmente se estabiliza la película de laca, con lo que el aire encerrado puede escapar.

A continuación, el objeto lacado pasa por una primera etapa de secado por condensación. El secado se realiza durante un espacio de tiempo de 1 a 3 minutos, con una velocidad del aire de 0,05 a 5 m/seg, a una temperatura comprendida entre 25 y 350ºC y con una humedad del aire de 1 a 5 g/kg de aire. El aire se insufla a través del techo filtrante o las paredes o, como alternativa, mediante toberas. En esta zona comienza la des-humidificación de la película de laca con una corriente de aire de baja velocidad.

Después, el objeto lacado presecado pasa por una segunda etapa de secado por condensación. En esta etapa se seca la película de laca durante un espacio de tiempo de 2 a 8 minutos, con una velocidad del aire de 0,5 m/seg a 12 m/seg, una humedad del aire de 1 a 5 g/kg de aire y a una temperatura comprendida entre 25 y 350ºC. La admisión de aire se realiza de nuevo a través de un techo filtrante o paredes o, como alternativa, mediante toberas. En esta zona continúa la des-humidificación de la película de laca, con una corriente de aire de mayor velocidad, hasta alcanzarse un valor inferior a un 10% de humedad residual en la película de laca. Le sigue una etapa de secado por convección dispuesta en serie, en la que el objeto lacado se sopla, durante un espacio de tiempo de 2 a 5 minutos, con aire a una temperatura comprendida entre 50 y 900ºC. Aquí se produce una reticulación superficial de la película de laca. El contenido en agua residual y el contenido en disolventes orgánicos residual se reducen al mínimo.

Por último, los objetos lacados se enfrían en una zona de enfriamiento hasta una temperatura por debajo de los 300ºC. En función del material tratado, por lo general es posible disminuir la temperatura del objeto con aire preenfriado.

Con la invención se logran eliminar las influencias perturbadoras del contenido en agua y disolventes orgánicos en el matiz y el brillo del color. Además, la película de laca se reticula adicionalmente en su superficie como consecuencia del secado por aire caliente en la etapa de secado por convección. El empleo encauzado del secado por condensación en combinación con el secado por convección y el hecho de poder prescindir de un costoso enfriamiento tras el proceso de secado permiten reducir los tiempos de proceso en aprox. un 40% y el gasto de energía en aprox.
un 20%.

A continuación se describe la invención más detalladamente a base de un ejemplo de realización.

La figura 1 correspondiente muestra un esquema del dispositivo según la invención para la realización del procedimiento.

El dispositivo consta de una cabina 1, en la que están dispuestas en serie, sucesivamente, una zona de evaporación 2, una primera etapa de secado por condensación 3, una segunda etapa de secado por condensación 4, una etapa de convección 5 y una zona de enfriamiento 6. Cada una de las zonas o etapas presenta una admisión o salida de aire independiente. Dentro de la cabina 1 está dispuesto, en un área de techo, un transportador de cable que transporta los objetos dispuestos en un dispositivo de suspensión - en este ejemplo parachoques - a través de las zonas o etapas previstas en la cabina 1.

El parachoques fijado al dispositivo de suspensión entra en la zona de evaporación 2 por la entrada de la cabina 1, después de haber sido provisto de una película de laca al agua en una instalación de lacado no representada en detalle. Para evaporar disolventes orgánicos y estabilizar la película de laca, el parachoques permanece aprox. 3 minutos en la zona de evaporación 2. Con una temperatura del aire de 230ºC y una humedad relativa del aire del 65%, los disolventes orgánicos pueden evaporarse.

Una vez transcurrido el tiempo de permanencia, el parachoques entra en la primera etapa de secado por condensación 3. Con un tiempo de permanencia de 1 minuto y una humedad del aire de 3 g/kg de aire, comienza la des-humectación de la película de laca aplicada sobre el parachoques. La temperatura del aire alimentado es de 300ºC. El aire se insufla mediante uno o varios ventiladores 7 a través de un techo filtrante o paredes filtrantes.

La velocidad de flujo está ajustada baja, a 0,5 m/seg. Los ventiladores 7 están ejecutados de modo que sean regulables, preferentemente en progresión continua.

A continuación, el parachoques pasa a la segunda etapa de secado por condensación 4. En ésta se continúa secando la película de laca durante un tiempo de permanencia de 4 minutos, a una temperatura de 300ºC y con una humedad del aire de 3 g/kg de aire. El aire se insufla mediante los ventiladores 7 a través del techo filtrante o las paredes filtrantes. La velocidad de flujo es de 1 m/seg, o sea mayor que en la etapa de secado por condensación 3. En la etapa de secado por condensación 4 se seca la película de laca hasta alcanzarse una humedad residual inferior al 10%.

A continuación, el parachoques se desplaza a la etapa de secado por convección 5. Durante un tiempo de permanencia de 3 minutos y con una temperatura del aire de 600ºC, se realiza una reticulación superficial de la película de laca. El contenido en agua residual y el contenido en disolventes orgánicos residual se reducen al mínimo.

En la zona de enfriamiento 6 subsiguiente, el parachoques se enfría hasta una temperatura por debajo de los 300ºC y abandona a continuación la cabina 1 por la salida.

Para realizar los tiempos de permanencia pertinentes del parachoques en las zonas o etapas, éstas están configuradas correspondientemente en cuanto a su longitud. También existe la posibilidad de realizar los tiempos de permanencia necesarios con una longitud constante de las zonas o etapas. Esto puede lograrse, por ejemplo, haciendo que el transportador describa una trayectoria en forma de meandro dentro de la cabina 1. Cada una de las zonas o etapas tiene asignados ventiladores 7 cuya velocidad puede regularse de manera continua, así como dispositivos 8 para el calentamiento o el enfriamiento del aire a insuflar. Mediante los transductores correspondientes se pueden determinar los parámetros de cada zona y controlar los grupos. En suma, se obtiene un dispositivo para el secado que funciona en régimen continuo.

Claims (6)

1. Procedimiento de secado lacas acuosas aplicadas sobre un objeto en instalaciones de lacado, que comprende los siguientes pasos:

- eliminación parcial del o los disolventes orgánicos en una zona de evaporación (2) a una temperatura comprendida entre 20 y 260ºC, con una humedad relativa del aire entre un 50 y un 80% y durante un tiempo de permanencia de, al menos, 2 minutos,

- secado en una primera etapa de condensación (3) a una temperatura comprendida entre 25 y 350ºC, con una humedad del aire de 1 a 5 g/kg de aire, durante un tiempo de permanencia de 1 a 3 minutos y con una velocidad de flujo de aire baja,

- secado en una segunda etapa de secado por condensación (4) a una temperatura comprendida entre 25 y 350ºC, con una humedad del aire de 1 a 5 g/kg, durante un tiempo de permanencia de 2 a 8 minutos y con una velocidad de flujo de aire mayor,

- secado en una etapa de secado por convección (5) a una temperatura comprendida entre 50 y 900ºC y durante un tiempo de permanencia de 2 a 5 minutos,

- enfriamiento de los objetos lacados en la zona de enfriamiento (6), mediante la insuflación de aire frio, hasta alcanzarse una temperatura del objeto inferior a los 300ºC, realizándose el transporte de los objetos por medio de un dispositivo de transporte continuo a través de las zonas y etapas arriba mencionadas.

2. Procedimiento de secado según la reivindicación 1, caracterizado porque el aire se insufla en la primera etapa de secado por condensación (3) con una velocidad de flujo de 0,05 m/seg a 5 m/seg.

3. Procedimiento de secado según la reivindicación 1, caracterizado porque el aire se insufla en la segunda etapa de secado por condensación (4) con una velocidad de flujo de 0,5 m/seg a 12 m/seg.

4. Dispositivo para realizar el procedimiento de secado lacas acuosas aplicadas sobre un objeto en instalaciones de lacado, con un área de secado dispuesta entre una zona de evaporación (2) y una zona de enfriamiento (6) y un transportador para los objetos lacados, según la reivindicación 1 a 3, caracterizado porque el área de secado se compone de una primera etapa de secado por condensación (3), una segunda etapa de secado por condensación (4) y una etapa de secado por convección (5), que están dispuestas en serie sucesivamente en una cabina (1) entre la zona de evaporación (2) y la zona de enfriamiento (6) y presentan un dispositivo de transporte conjunto.

5. Dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado porque cada una de las zonas (2) y (6), y de las etapas (3), (4) y (5), tiene asignados ventiladores (7), cuya velocidad puede regularse en progresión continua, y dispositivos (8) para calentamiento o enfriamiento del aire a insuflar.

6. Dispositivo según la reivindicación 4 y 5, caracterizado porque en cada una de las zonas (2) y (6), y de las etapas (3), (4) y (5), están dispuestos unos transductores mediante los cuales pueden registrarse los parámetros de las zonas o etapas y en función de los cuales pueden controlarse los ventiladores (7) y dispositivos (8) para el calentamiento o el enfriamiento del aire a insuflar.