SE466136B

SE466136B - Method for drying a layer of paint material dispersed in water

Info

Publication number: SE466136B
Application number: SE9001682A
Authority: SE
Inventors: Jarl-Erik Rollen
Original assignee: Rollen Jarl Erik
Priority date: 1990-05-10
Filing date: 1990-05-10
Publication date: 1992-01-07
Also published as: SE9001682D0; SE9001682L

Abstract

Method and arrangement for drying a dispersion of a material in a liquid, preferably a paint material (paint) which is dispersed in water and which is applied to an object in a layer. Heat is supplied in order to obtain evaporation of the liquid in the dispersion and diffusion in a direction away from the surface of the object and out towards the free surface of the layer of paint. Heat is supplied to the paint material before the latter is applied to the object. Heat can also be supplied to the object, or to propellant gas when spraying the paint material, before this is applied to the object. <IMAGE>

Description

10 15 20 25 30 35 466 156 föremålet. Så kallat skinn bildas på färgens yta genom färgmolekylernas oupplösliga vidhäftning vid varandra. 10 15 20 25 30 35 466 156 the object. So-called skins are formed on the surface of the paint through the insoluble adhesion of the dye molecules to each other.

Vid en hantering av det målade föremålet efter en sådan torkning föreligger en stor risk för skador i färgskik- tet. Skinnbildningen medför också risk för att det bildas blåsor i färgskiktet.When handling the painted object after such drying, there is a high risk of damage to the paint layer tet. The skin formation also entails a risk of it forming blisters in the paint layer.

En färg som däremot är baserad på ett lösnings- medel, t ex lacknafta, bildar inte skinn på detta sätt, då lösningsmedlet håller färgens fria yta upplöst då det avgår genom förångning vid färgens yta.A color which, on the other hand, is based on a solution agents, such as white spirit, do not form skins in this way, then the solvent keeps the free surface of the paint dissolved then it departs by evaporation at the surface of the paint.

För att komma tillrätta med problemet med skinn- bildning på färgskikt som påförts som dispersion försöker man styra torkningsförloppet genom att dels till disper- sionen tillsätta ett lösningsmedel som har högre kokpunkt än vatten, dels tillföra uppvärmd luft med hög relativ fuktighet i torkprocessens början. Fukten i luften ökar emellertid energibehovet och förlänger torktiden. ma gäller det tillsatta lösningsmedlet.To address the problem of leather formation on paint layers applied as dispersion attempts to control the drying process by, on the one hand, add a solvent with a higher boiling point than water, partly supply heated air with high relative moisture at the beginning of the drying process. The humidity in the air increases however, the energy requirement and prolongs the drying time. ma applies to the added solvent.

Det;grundläsäändaëpramlamemaäraemakäärmämëætmä när färgskiktets fria yta uppvärms blir ångtrycket högre där än i färgskiktets övriga delar. Vätskan i de inre de- larna förmår följaktligen inte tränga ut mot den fria ytan, vilket kan ske först sedan hela färgskiktet erhål- lit samma temperatur.It; when the free surface of the paint layer is heated, the vapor pressure becomes higher there than in the other parts of the paint layer. The liquid in the internal consequently, they are not able to push against the free surface, which can only take place after the entire paint layer has been obtained. lit the same temperature.

BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att åstad- komma ett förfarande för torkning av en färg eller lik- Detsam- nande enligt ingressen som inte har de kända nackdelarna.DESCRIPTION OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a procedure for drying a paint or similar The same according to the preamble which does not have the known disadvantages.

Enligt uppfinningen kan en torr luftström med lägre tem- peratur än färgskiktet med fördel bringas att strömma ut- med ett föremåls med färg belagda ytor, bringas att torka. varigenom färgen Genom avkylningen av färgskiktets yta erhålles en sänkning av vattenångans partialtryck i fär- gens ytskikt, vilket medför att en diffusion uppstår i färgskiktet varvid vattenmolekyler tränger ut från färg- skiktets inre delar mot dess yta där de avgår och tas upp av luften. Masstransporten av vattenmolekyler genom 10 15 20 25 30 35 466 1'ZÄ luv luftströmmen ökar vid ökande lufthastighet, vilket talar för att denna skall vara så hög som möjligt. Färgskiktet på föremålet bibringas med fördel en temperatur på HO- 100°C och den torra luftströmmen en temperatur på 10- 50°C, företrädesvis rumstemperatur dvs 20°C, då den först träffar föremålets med färg belagda ytor, var- vid temperaturdifferensen mellan färgskiktet och luften är åtminstone 20°C. Luften bibringas en hastighet på åtminstone 1 m/s, men företrädesvis en så stor hastighet som möjligt vid föremålets yta, varvid den övre hastig- hetsgränsen bestäms av möjligheterna att evakuera luften.According to the invention, a dry air stream with a lower temperature temperature than the paint layer is advantageously caused to flow out with an object coated with paint, brought to dry. whereby the color By cooling the surface of the paint layer a reduction of the partial pressure of the water vapor in the surface layer, which causes a diffusion to occur in the paint layer whereby water molecules penetrate from the the inner parts of the layer towards its surface where they depart and are taken up of the air. The mass transport of water molecules through 10 15 20 25 30 35 466 1'ZÄ luv the air flow increases with increasing air velocity, which speaks in order for this to be as high as possible. The paint layer on the object is advantageously imparted to a temperature of HO 100 ° C and the dry air stream a temperature of 10- 50 ° C, preferably room temperature i.e. 20 ° C, when first hits the painted surfaces of the object, each at the temperature difference between the paint layer and the air is at least 20 ° C. The air is imparted at a speed of at least 1 m / s, but preferably such a high speed as possible at the surface of the object, the upper velocity the limit is determined by the possibilities of evacuating the air.

Uppfinningen kännetecknas av att värme tillförs färgmaterialet innan detta anbringas på föremålet, varvid färgmaterialet företrädesvis uppvärmes till en temperatur på no-1oo°c, 1 synnerhet 70-8ø°c, innan det anbring- as. Värme kan med fördel tillföras föremålet innan färg- materialet anbringas, varvid föremålet uppvärmes till en temperatur på 40-100°C, företrädesvis 70-80°C, innan färsmaterialetwanbntnsasa-Iydatvfakkïdärﬂfänzmatewialét >*a¿*~^ sprutas på föremålet med hjälp av en drivgas som t ex luft kan gasen med fördel först uppvärmas till en tempe- ratur på 40-100°C, företrädesvis 70-8000. Det ligger inom ramen för uppfinningen att tillföra värme genom en eller flera av de tre ovan angivna åtgärderna för att åstadkomma en önskad torkning av färgmaterialet.The invention is characterized in that heat is supplied the dye material before it is applied to the object, wherein the dye material is preferably heated to a temperature at no-100 ° C, in particular 70-8 ° C, before it is applied. as. Heat can advantageously be added to the object before the color the material is applied, whereby the object is heated to a temperature of 40-100 ° C, preferably 70-80 ° C, before färsmaterialetwanbntnsasa-Iydatvfakkïdär ﬂ fänzmatewialét> * a¿ * ~ ^ sprayed on the object using a propellant such as air, the gas can advantageously first be heated to a temperature temperature of 40-100 ° C, preferably 70-8000. It lies within the scope of the invention to supply heat through a or more of the three above measures to achieve a desired drying of the dye material.

Genom förfarandet enligt uppfinningen har det överraskande visat sig att nackdelarna med de hittils kända torkningsförfarandena kunnat elimineras så att t ex den tidigare nämnda skinnbildningen kunnat undvikas. För att verifiera de gjorda iakttagelserna har därför följan- de teoretiska exempel tagits fram.By the method of the invention it has surprisingly turned out to be the disadvantages of the so far known drying procedures could be eliminated so that e.g. the previously mentioned skin formation could have been avoided. For to verify the observations made therefore has the the theoretical examples have been developed.

EXEMPEL I följande exempel, som framtagits för att för- söka verifiera de gjorda iakttagelserna som rör förelig- gande uppfinning, utgörs färgen av ett material som dis- pergerats i vatten och som i torkat skick uppvisar en förhållandevis porös struktur som medger en god diffusion 10 15 20 25 30 35 466 136 av vattenånga. Drivkraften bakom diffusionen i färgskik- tet är skillnaden mellan vattenångans partialtryck vid mättnad och dess partialtryck i den luft som bringas att strömma fram över färgskiktets yta. Såväl mättnadstrycket i färgskiktet som partialtrycket i luften bestäms av tem- peraturen i färgskiktet respektive luften. Tabell 1 nedan visar temperaturdifferensens inverkan på partialtrycken och ett jämförelsetal för en teoretiskt beräknad mass- transport genom diffusion.EXAMPLE In the following example, which has been developed to seek to verify the observations made concerning the according to the invention, the color consists of a material pergated in water and which in dried condition exhibits one relatively porous structure that allows good diffusion 10 15 20 25 30 35 466 136 of water vapor. The driving force behind the diffusion in the color layer is the difference between the partial pressure of the water vapor at saturation and its partial pressure in the air brought to flow over the surface of the paint layer. Both the saturation pressure in the paint layer as the partial pressure in the air is determined by the temperature in the paint layer and the air, respectively. Table 1 below shows the effect of the temperature difference on the partial pressures and a comparative figure for a theoretically calculated mass transport by diffusion.

TABELL 1 Ex Temperatur Partialtryck Masstransport nr OC bar kg/m2,s Färg Luft Färg Luft A=en konstant 1 uo 110 0,07 0,10 -A 1,0-1o'" 2 80 110 0,47 0,10 A-1,5-1o'3 3 80 20 0,47. . 0,01 A-1,8-10"? _ U 10-1- _. 01“;1'r01;í:1:r~- øaíﬂff * ;F"3@*- Av tabell 1 framgår att vattenångans partial- tryck i färgskiktet måste vara högre än i luften för att diffusionen ska gå i rätt riktning, dvs i riktning mot luften. Vidare ska färgen ha så hög temperatur som möj- ligt i förhållande till luftens temperatur. En tempera- turhöjning 1 färgen från 80 till 90 °c vid en oföränd- rad lufttemperatur ökar diffusionshastigheten med 83 %.TABLE 1 Ex Temperature Partial pressure Mass transport No. OC bar kg / m2, p Color Air Color Air A = a constant 1 uo 110 0.07 0.10 -A 1.0-1o '" 2 80 110 0.47 0.10 A-1.5-1o'3 3 80 20 0.47. . 0.01 A-1.8-10 "? _ U 10-1- _. 01 “; 1'r01; í: 1: r ~ - øaí ﬂ ff *; F" 3 @ * - Table 1 shows that the partial steam pressure in the paint layer must be higher than in the air to the diffusion must go in the right direction, ie in the direction of the air. Furthermore, the paint should have as high a temperature as possible. in relation to the air temperature. In tempera- increase in color from 80 to 90 ° C at an unchanged row air temperature increases the diffusion rate by 83%.

Vid avdunstning av vatten från en yta genom konvektion sker övergången till vattenånga vid fasom- vandlingsgränsen så snabbt att gasfasen blir mättad ome- delbart intill ytan. Avdunstningens hastighet bestäms då av hur snabbt vattenångan kan föras bort av den luft som strömmar förbi ytan. Tabell 2 nedan visar lufthastighe- tens inverkan på ett jämförelsetal för en teoretiskt beräknad masstransport genom diffusion och konvektion. 10 15 20 25 30 35 5 TABELL 2 Ex Luft- Temperatur Partialtryck Masstransport nr hast. OC bar kg/m2,S m/s Färg Luft Färg Luft B=en konstant 1 3 00 110 0,07 0,10 -B-7,2.103 2 3 »80 110 0,M7 0,10 B-89,1-103 3 3 80 20 0,47 0,013 B-110-103 0 6 80 20 0,47 0,013 B-192-103 5 10 80 20 0,Ä7 0,013 B-290-103 Av tabell 2 framgår att massöverföringen från färgskiktet till luften ökar väsentligt vid en hög tempe- raturdifferens mellan färgskikt och luft samt vid en re- lativ högre lufthastighet. En höjning av lufthastigheten från 3 till 6 m/s ökar massöverföringen med 75 %.When evaporating water from a surface through convection, the transition to water vapor takes place at the conversion limit so fast that the gas phase becomes saturated divisible next to the surface. The rate of evaporation is then determined of how quickly the water vapor can be carried away by the air flows past the surface. Table 2 below shows the air velocity the effect of a comparative figure for a theoretical calculated mass transport by diffusion and convection. 10 15 20 25 30 35 5 TABLE 2 Ex Air temperature Partial pressure Mass transport no hurry. OC bar kg / m2, S m / s Color Air Color Air B = a constant 1 3 00 110 0.07 0.10 -B-7.2.103 2 3 »80 110 0, M7 0.10 B-89.1-103 3 3 80 20 0.47 0.013 B-110-103 0 6 80 20 0.47 0.013 B-192-103 5 10 80 20 0, Ä7 0.013 B-290-103 Table 2 shows that the mass transfer from the paint layer to the air increases significantly at a high temperature. temperature difference between paint layers and air and at a relatively higher air velocity. An increase in air speed from 3 to 6 m / s the mass transfer increases by 75%.

Genom förfarandet enligt uppfinningen erhålles således en snabb borttransport av den ånga, som avgår i en-riktning?frånﬂﬂönemåletsfyta"ochnutàﬁrånvfängsmiktëtsmuyf yta vid tillförsel av värme till föremålets inre parti samtidigt som en torr luftström med en lägre temperatur än färgskiktet bringas att strömma utmed föremålets med färg belagda yta eller ytor. Härigenom motverkas den ovan nämnda skinn- och blåsbildningen samtidigt som skillnaden i ångtryck mellan färgskiktets inre delar och ytskiktet ökar. Vidare tar den snabbt strömmande luften upp mer fukt per tidsenhet än långsamt strömmande luft, vilket påskyndar torkningen.By the process according to the invention is obtained thus a rapid removal of the vapor emitted in one-way? from ﬂﬂ önemåletsfyta "ochnutà ﬁ rånvfängsmiktëtsmuyf surface when applying heat to the inner part of the object at the same time as a dry air stream with a lower temperature than the paint layer is caused to flow along the object with paint coated surface or surfaces. This counteracts the above mentioned skin and blistering at the same time as the difference in vapor pressure between the inner parts of the paint layer and the surface layer increases. Furthermore, the fast flowing air takes up more moisture per unit of time than slow flowing air, which accelerates drying.

Uppfinningen är tillämpbar t ex vid en anordning för torkning av färg, som är anbringad på den ena sidan av ett skivformigt föremål, varvid denna anordning inne- fattar en huvformig torkugn i vilken färgen på föremålet torkas genom uppvärmning av färgskiktet med hjälp av upp- värmningsanordningar samtidigt som luft med hjälp av fläktar bringas att stryka över färgskiktet.The invention is applicable, for example, to a device for drying paint, which is applied on one side of a disc-shaped object, this device comprising takes a hood-shaped drying oven in which the color of the object dried by heating the paint layer by means of heating heating devices at the same time as air using fans are made to iron over the paint layer.

BESKRIVNING TILL FIGURER Ett exempel på en anordning för tillämpning av 10 15 20 25 30 35 466 156 förfarandet enligt uppfinningen beskrivs nedan i anslut- ning till bifogade figurblad.DESCRIPTION OF FIGURES An example of a device for applying 10 15 20 25 30 35 466 156 the process according to the invention is described below in connection with to the attached figure sheets.

Figur 1 visar en schematisk vy över en målnings- anläggning bl a innefattande en torkugn för målade före- mål.Figure 1 shows a schematic view of a painting plant including a drying oven for painted objects goal.

Figur 2 visar ett avsnitt av torkugnen enligt figur 1 sedd från den ena långsidan.Figure 2 shows a section of the drying oven according to figure 1 seen from one long side.

Figur 3 visar ett tvärsnitt genom torkugnen en- ligt figur 2. ' En anläggning enligt figur 1 avsedd för målning av den ena sidan av plåtar som passerar genom anlägg- ningenen, och som företrädesvis avser beklädnadsplåt för byggnadsändamål, innefattar en förvärmningsugn 1, i vil- ken plåtarna förvärms, en sprutbox 2, i vilken uppvärmd färg sprutas på plåtarna, en torkugn 3, i vilken den på- sprutade färgen torkas, en svalbädd 4 för plåtar som tor- kats samt en emballeringsstation 5. En rullbana 6 löper genom förvärmningsugnen 1, sprutboxen 2 samt torkugnen 3, på vilkenlplåtarna uranspdnteræsﬁunder3benæmdEïnQemn§&m~ utrymmesskäl har svalbädden H anordnats så att den löper parallellt bredvid behandlingsstationerna och sammanbinds med dennas rullbana 6 genom en tvärtransportör 7. Även svalbädden U utgörs av en rullbana. Inmatning av plåtar som skall målas sker vid station A på figur 1 medan ut- lastning sker vid station B. svaibädden 4, embailerings- stationen 5 samt tvärtransportören 7 är medtagna för att exemplet skall visa en komplett målningsanläggning.Figure 3 shows a cross section through the drying oven Figure 2. ' A plant according to figure 1 intended for painting of one side of plates passing through the plant and which preferably relates to cladding sheet for building purposes, comprises a preheating furnace 1, in which the plates are preheated, a spray box 2, in which heated paint is sprayed on the plates, a drying oven 3, in which the sprayed paint is dried, a cooling bed 4 for sheets which are dried kats and a packaging station 5. A runway 6 runs through the preheating oven 1, the spray box 2 and the drying oven 3, on which the plates uranspdnteræs ﬁ under3benæmdEïnQemn§ & m ~ For reasons of space, the swallow bed H has been arranged so that it runs parallel next to the treatment stations and connected with its roller conveyor 6 through a cross conveyor 7. Also the swallow bed U consists of a roller coaster. Feeding plates to be painted takes place at station A in Figure 1 while loading takes place at station B. the swing bed 4, station 5 and the cross conveyor 7 are included to the example should show a complete painting plant.

Förvärmningsugnen 1 kan med fördel utgöras av en IR-enhet, men även andra slags uppvärmningsanordningar är användbara som t ex olika ugnar med gasburen värme.The preheating oven 1 can advantageously consist of one IR device, but also other types of heating devices are useful such as various ovens with gas-borne heat.

Sprutboxen 2 är försedd med sprutmunstycken och uppvärm- ningsanordningar för färgen som skall påsprutas. Den i sprutboxen 2 placerade uppvärmningsanordningen för färgen utgörs företrädesvis av en mikrovågsenhet, genom vilken färgen leds på väg mot sprutmunstyckena. Även andra upp- värmningsanordningar som t ex doppvärmare kan användas.The spray box 2 is equipped with spray nozzles and heating devices for the paint to be sprayed. The i the spray box 2 placed the heating device for the paint preferably consists of a microwave unit, through which the paint is guided on the way to the spray nozzles. Other heating devices such as immersion heaters can be used.

Torkugnen 3 utgörs av ett antal sektioner 3.1, 10 15 20 25 30 35 466 136 av vilka en sektion visas på figur 2. Respektive sektion 3.1 innefattar en ram 8, vilken uppbär sektionens 3.1 tak och sidoväggar. Luft innehållande vatten och eventuellt annat lösningsmedel från den torkande färgen sugs bort från sektionen genom en avsugningsledning 9 som är anord- nad i sektionens 3.1 tak. Den avsugna luften.ersätts med luft från munstycken 10, som blåser torr, kyld luft utmed färgskiktets fria yta. Ramen 8 uppbär vidare den ovan nämnda rullbanan 6, som löper genom samtliga behandlings- stationer, på vilken plåtar 11, försedda med på ovansidan anbringad färg som skall torkas, transporteras. Infravär- mare 12 är anordnade på ovansidan av rullbanan 6 och rik- tade ned mot denna och mot ovansidan på de plåtar 11 som transporteras på rullbanan 6. Infravärmarna kan vara rik- tade direkt mot färgskiktet på plâtarna då den långvågiga strålningen från värmarna fungerar så att den tränger igenom färskiktet och värmer såväl färgen som plåten.The drying oven 3 consists of a number of sections 3.1, 10 15 20 25 30 35 466 136 of which a section is shown in Figure 2. Respective section 3.1 comprises a frame 8, which supports the section 3.1 roof and side walls. Air containing water and possibly other solvent from the drying paint is sucked off from the section through a suction line 9 which is arranged nad in section 3.1 thanks. The extracted air is replaced with air from nozzles 10, which blow dry, cooled air along the free surface of the paint layer. The frame 8 further carries the one above said roller conveyor 6, which runs through all the stations, on which plates 11, provided with on the top applied paint to be dried, transported. Infrared 12 are arranged on the upper side of the roller conveyor 6 and took down towards this and towards the top of the plates 11 which transported on runway 6. The infrared heaters can be took directly to the paint layer on the plates then the long-wave the radiation from the heaters works so that it penetrates through the paint layer and heats both the paint and the sheet.

Claims

10 15 20 25 30 35 466 136 PATENT REQUIREMENTS

A method of effecting drying of a dye material (dye) dispersed in water, wherein the dispersion is applied in a layer on an article, and wherein an evaporation of water in the dispersion is effected and a diffusion in a direction from the surface of the article and outwards towards the free surface of the paint layer is obtained, it can be felt that heat is applied to the paint material before it is applied to the object.

Method according to claim 1, characterized in that the dye material is heated to a temperature of no-100 ° C, preferably to 70-80 ° C, before it is applied to the object.

3. A method according to any one of claims 1-2, characterized in that heat is applied to the object before the dye material is applied thereto.

H. A method according to claim 3, characterized in that the object is heated to a temperature so that the color material is applied to it.

A method according to any one of claims 1-4, wherein the dye material is sprayed on the object by means of a gas, eg air, as propellant, characterized in that the gas is heated to a temperature of HO-100 ° C, preferably to 70-80 ° C, before it is brought to carry the paint material for applying it to the object.

Method according to one of Claims 1 to 5, characterized in that heat is supplied to the object in the form of infrared heat from infrared heaters after the paint material has been applied to the object.

7. A method according to any one of claims 1-6, characterized in that a dry stream of air with a lower temperature than the paint layer is caused to flow along the surfaces of the object coated with paint, whereby the paint is caused to dry. 10 15 20 25 30 35 466 156

A method according to claim 7, characterized in that the temperature difference between the paint layer and the air stream is at least 20 ° C.

9. A method according to any one of claims 7-8, characterized in that the air is imparted at a speed of at least 1 m / s.

10. A method according to claim 9, characterized in that the speed of the dry air stream is successively increased to be highest in the final stage of the drying process.