NL1022165C2 - Moffelwerkwijze en -inrichting. - Google Patents

Description

Titel: Moffelwerkwijze en -inrichting H De uitvinding heeft betrekking op werkwijzen voor het moffelen van deklagen (coatings) op metalen, kunststof, houten en keramische voorwerpen. De uitvinding heeft tevens betrekking op inrichtingen die geschikt zijn voor het uitvoeren van dergelijke werkwijzen.

I 5 Gelakte, of anderszins gecoate voorwerpen worden nadat de I coating in de vorm van een oplossing, dispersie of als poeder is aangebracht I onderworpen aan een moffelstap. Onder “moffelen” wordt verstaan de bij H een deskundige bekende techniek van het op hoge temperatuur brengen van I het oppervlak van een gecoat voorwerp. Afhankelijk van het type 10 coatingmateriaal dat wordt toegepast, vindt bij het moffelen verdamping I plaats van oplosmiddelen en/of verdunningsmiddelen, voor zover aanwezig.

Daarnaast worden bij veel coatingmaterialen de gewenste lakeigenschappen I verkregen door chemische reacties (waaronder polymerisatiereacties, in het I bijzonder vernettingsreacties). Deze reacties vinden plaats als gevolg van de 15 toegevoerde warmte tijdens het moffelen. Bij zgn. poedercoatings zijn met I name de polymerisatiereacties, vernettingsreacties en/of sinterprocessen I van belang, terwijl bij andere coatings met name de verdamping van de I oplos- en/of verdunningsmiddelen van belang is. Veelal gaat het bij de I vorming van de definitieve coating om een combinatie van verdamping en I 20 chemische omzettingen.

I Volgens de stand van de techniek wordt het moffelen uitgevoerd in moffelovens, waarin aangevoerde hete lucht zorgt voor de aanvoer van warmte en de afvoer van de oplosmiddel- en/of verdunningsmiddeldampen en de gevormde reactieproducten.

25 De bekende werkwijzen voor moffelen bezit echter een aantal nadelen. Zo leidt de toepassing van lucht als warmte-overdragend medium bij de verdamping van oplos-/verdunningsmiddelen tot explosiegevaar. Teneinde onder de (onderste) explosiegrenzen te blijven, dienen in de 1 Π O O 1 or- I praktijk van het moffelen grotere hoeveelheden lucht te worden toegevoerd dan voor de warmteoverdracht noodzakelijk is. Deze extra lucht dient eveneens te worden opgewarmd, hetgeen extra energiekosten met zich meebrengt. Daarnaast is warmteterugwinning uit de grote hoeveelheid I 5 lucht economisch veelal niet aantrekkelijk vanwege de relatief lage temperatuur (doorgaans ca. 100 tot 200 °C) en de lage condensatietemperatuur van de dampen. De terugwinning van oplosmiddelen en/of verdunningsmiddelen is in de praktijk veelal evenmin economisch aantrekkelijk vanwege de lage concentratie van deze middelen.

10 De verdampte oplosmiddelen en/of verdunningsmiddelen worden vaak H zonder verdere maatregelen geëmitteerd naar de buitenlucht, hetgeen een belasting voor het milieu oplevert. Eventueel kan een afgasbehandelingsinstallatie worden ingezet om de gassen vóór emissie te H zuiveren en mogelijk zelfs de oplosmiddelen en/of verdunningsmiddelen H 15 daaruit terug te winnen. Door de grote gasdebieten brengen der gelijke H afgasbehandelingsinstallaties doorgaans hoge investeringskosten en operationele kosten met zich mee.

Een verder nadeel van conventionele moffeltechnieken, is dat de bij het moffelen gevormde reactieproducten, waaronder oxidatieproducten 20 welke ontstaan door de aanwezigheid van zuurstof in combinatie met de verhoogde temperatuur, moeilijk verwijderbaar zijn en tot stankoverlast kunnen leiden. Voorbeelden van dergelijke producten zijn acroleïne en/of formaldehyde. Ook niet vluchtige verbindingen, zoals teerachtige kraakproducten kunnen gevormd worden.

25 Een ander nadeel van de conventionele moffeltechnieken is dat H door de aanwezigheid van zuurstof de moffeltemperatuur beperkt is tot H maximaal ongeveer 250°C. Bij hogere temperaturen kunnen de H oxidatiereacties aanleiding geven tot verkleuring of andere verslechteringen H van het oppervlak.

Bovendien wordt de toepassing van lucht als medium voor het I moffelen gekenmerkt door een beperkte warmteoverdracht, hetgeen de I doelmatigheid van de bekende moffeltechnieken verder beperkt.

I Doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een I 5 werkwijze voor moffelen die de bovengenoemde nadelen althans gedeeltelijk oplost. Gevonden is, dat door het moffelen uit te voeren in een inerte I atmosfeer die gevormd wordt door oververhitte stoom dit doel kan worden I verwezenlijkt. Derhalve betreft de onderhavige uitvinding een werkwijze I voor het moffelen van een coating op een voorwerp, waarbij men genoemd I 10 voorwerp in een atmosfeer brengt, welke atmosfeer oververhitte stoom I omvat.

Door de toepassing van oververhitte stoom in het moffelproces I volgens de uitvinding wordt de kans op explosie weggenomen. Bovendien I vermindert hierdoor de vorming van ongewenste verbindingen, in het I 15 bijzonder van oxidatieproducten. Het zijn met name de oxidatieproducten die bij conventionele moffelprocessen geacht worden voor stankoverlast verantwoordelijk te zijn. Derhalve voorziet de onderhavige uitvinding in de mogelijkheid om stankoverlast bij moffelprocessen te verminderen.

Verder is de warmte-inhoud van oververhitte stoom aanmerkelijk 20 groter dan die van lucht, waardoor een efficiënter proces wordt verkregen en in principe met compactere apparatuur kan worden volstaan.

Doordat in essentie in afwezigheid van zuurstof kan worden gewerkt is het bovendien mogelijk om hogere temperaturen van bijvoorbeeld 400 °C of meer toe te passen, zonder dat ongewenste oxidatiereacties 25 optreden.

Een ander voordeel van de toepassing van oververhitte stoom is dat de warmteoverdracht aanmerkelijk verbeterd is vergeleken met de warmteoverdracht van lucht. Dit is met name van belang indien metalen of keramische voorwerpen gemoffeld worden, omdat dergelijke voorwerpen 30 doorgaans worden gekenmerkt door een aanzienlijke warmtecapaciteit.

I Door de toepassing van stoom volgens de uitvinding kan de vereiste I hoeveelheid warmte dus snel worden overgebracht.

I Verrassenderwijs is gevonden, dat de toepassing van oververhitte stoom geen negatieve effecten hoeft te hebben op de kwaliteit van de I 5 gemoffelde coating. Niettemin kan het onder sommige omstandigheden I wenselijk zijn om het te moffelen voorwerp eerst vóór te verwarmen alvorens het aan de moffelwerkwijze volgens de uitvinding te onderwerpen.

I Dit geldt met name indien de temperatuur van het voorwerp zo laag is, dat I er kans op ongewenst condensatie van de oververhitte stoom bij contact met H 10 het gecoate oppervlak zou bestaan. Condensatie van de oververhitte stoom kan leiden tot de vorming van waterdruppels op het gecoate oppervlak, hetgeen tot ongewenste vlekken of beschadigingen op het gecoate oppervlak zou kunnen leiden.

Door het moffelen met oververhitte stoom zullen oplosmiddelen 15 en/of verdunningsmiddelen uit de coating verdampen en zich met de oververhitte stoom mengen. Dit biedt een verder voordeel, omdat op deze wijze de oplosmiddelen en/of verdunningsmiddelen op eenvoudige wijze kunnen worden teruggewonnen door de stoom nadat deze uit de moffelinstallatie is gevoerd te condenseren. Met name indien de 20 oplosmiddelen en/of verdunningsmiddelen niet of slecht in water oplosbaar H zijn, hetgeen het geval is voor veel organische oplos-/verdunningsmiddelen, H kunnen deze eenvoudig van de waterfase gescheiden worden.

De uitvinding kan zeer geschikt worden toegepast voor het H moffelen van lak- of verflagen die zijn verkregen door het aanbrengen van H 25 lakken of verven op waterbasis, dat wil zeggen waarbij water een H belangrijke component vormt in het oplosmiddel, dan wel het verdunningsmiddel.

H Tevens kan de onderhavige uitvinding zeer geschikt worden toegepast voor het moffelen van keramische lagen (email). Hiertoe wordt de 30 dispersie voor het glazuur op conventionele wijze aangebracht en gesinterd

Ijl·****· '·· met het moffelproces volgens de uitvinding. De temperatuur van de oververhitte stoom is bij het moffelen van keramische lagen typisch 500-700°C of meer.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de onderhavige 5 uitvinding wordt een deelstroom van de stoom nadat deze uit de moffelinstallatie is gevoerd gekoeld totdat condensatie van oplos'/verdunningsmiddel en stoom optreedt. De condensatiewarmte die hierbij vrijkomt, kan energetisch worden benut, hetgeen leidt tot een energiebesparing die kan oplopen tot 50% of meer.

10 De atmosfeer waarin het moffelen volgens de uitvinding plaatsvindt bestaat bij voorkeur in hoofdzaak uit oververhitte stoom, waarin gedurende het proces een toenemende concentratie aan oplos-/verdunnings-middelen en/of reactieproducten aanwezig kan zijn.

Bij voorkeur wordt oververhitte stoom toegepast van atmosferische 15 druk, omdat dit in de praktijk het gemakkelijkst is te realiseren. Andere drukken zijn niet uitgesloten.

Bij voorkeur heeft de oververhitte stoom volgens de uitvinding een temperatuur van 120 tot 400°C. De geschikte temperatuur is onder meer afhankelijk van het soort lak en de contacttijd. Goede resultaten kunnen 20 worden verkregen bij bijvoorbeeld temperaturen van hoger dan 180°C.

Geschikte contacttijden (dat wil zeggen tijdsduren die de gecoate voorwerpen in de atmosfeer van oververhitte stoom doorbrengen) variëren bij voorkeur van enkele seconden tot tientallen minuten, bijvoorbeeld 10 seconden tot ca. 60 minuten. Bij kortere contacttijden wordt onvoldoende 25 uitharding en/of verdamping van het oplosmiddel en/of verdunningsmiddel verkregen.

De keuze voor combinaties van contacttijden en temperaturen is onder meer afhankelijk van het type vernetting- of polymerisatiereacties dat optreedt; van de laksamenstelling, met name de aanwezige hoeveelheid 1 η ''· ·? ·% - · ί· /- /1 '~'t I 6 I oplos-/verdunningsmiddel; en van de gewenste eigenschappen van de I definitieve coating, waaronder laagdikte, hardheid, flexibiliteit en glans.

I Desgewenst kan het moffelproces volgens de uitvinding worden toegepast in combinatie met andere curing- en/of vernettingsmethoden, I 5 zoals bijvoorbeeld aanvullende behandeling met straling (bijvoorbeeld IR- I straling en/of UV-straling), inductieverwarming en/of verwarming door I microgolven.

I Een inrichting volgens de uitvinding omvat bij voorkeur I stoomdichte in- en uitvoervoorzieningen, die bijvoorbeeld gebruik kunnen I 10 maken van zgn. stratificatie. Teneinde de af te voeren stoom, die oplos-/verdunningsmiddel en andere componenten bevat, te condenseren, wordt bij voorkeur een warmtewisselaar in de afvoerstroom opgenomen. Met de warmtewisselaar kan dan tevens de energieterugwinning worden gerealiseerd.

Claims (11)

1. Werkwijze voor het moffelen van een coating op een voorwerp, I waarbij men genoemd voorwerp in een atmosfeer brengt, welke atmosfeer I oververhitte stoom omvat.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij genoemde atmosfeer in I 5 hoofdzaak uit oververhitte stoom bestaat.

3. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij genoemd I voorwerp wordt voorverwarmd alvorens het in genoemde atmosfeer van I oververhitte stoom wordt gebracht.

4. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij I 10 genoemde oververhitte stoom een atmosferische druk heeft.

5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij genoemde oververhitte stoom een temperatuur van 120 tot 400 °C heeft.

6. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij genoemd voorwerp van metaal, kunststof, hout, keramisch materiaal, of combinaties 15 daarvan is.

7. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij genoemde coating een lak of verf op waterbasis is.

8. Werkwijze volgens een der conclusies 1-6, waarbij genoemde coating in hoofdzaak vrij is van oplosmiddelen en verdunningsmiddelen, in 20 het bijzonder een poedercoating.

9. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij genoemde oververhitte stoom door het moffelen afkoelt, waardoor een koelere stoomstroom waarin oplosmiddelen en/of verdunningsmiddelen zijn opgelost als afgas wordt verkregen, waaruit vervolgens althans een gedeelte 25 van de oplosmiddelen en/of verdunningsmiddelen wordt afgescheiden, waarna althans een gedeelte van de stoomstroom wordt opgewarmd en wordt gerecirculeerd. • 1 ··') | ' ‘ / ' ' ~ : I 8

10. Inrichting voor het moffelen van gecoate voorwerpen omvattende I stoomdichte in- en uitvoervoorzieningen voor het doorvoeren van een te I moffelen voorwerp, en een in de afvoerstroom opgenomen warmtewisselaar.

11. Toepassing van oververhitte stoom in een moffelproces.