Střední odborné učiliště stavební, odborné učiliště a učiliště Sabinovo náměstí 16 360 09 Karlovy Vary Bohuslav V i n t e r odborný učitel uvádí pro T2 tuto výukovou prezentaci : 2.7.14 Sušení nátěrových hmot

2.7.14 Sušení a vytvrzování vrchních nátěrů Po nanesení se musí vrchní nátěr rychle, bezprašně, šetrně k životnímu prostředí a energeticky nenáročně převést z kapalného do pevného stavu. Podle druhu vrchního nátěru rozlišujeme mezi schnutím a vytvrzováním. Schnutí je fyzikální proces, při kterém se po vypaření rozpouštědel a ředidel spojují částice do lakového filmu, např. u nitrolaků. Vytvrzování je proces, při kterém dochází ke zvětšování molekul chemickým postupem nebo přijímáním kyslíku ze vzduchu, např. u polyesterových laků, popř. u oxidačně tvrdnoucích olejových laků.

Sušení a vytvrzování vrchních nátěrů Vytvrzování lze urychlit přívodem energie ve formě záření, schnutí lze urychlit horkým vzduchem. V malých a středních provozech probíhá schnutí a vytvrzování většinou při pokojové teplotě. Pro racionální výrobu jsou ale potřebné kratší časy schnutí a vytvrzování. Proto se suší nebo vytvrzuje v sušícím zařízení. Pojmy „schnutí“ a „vytvrzování“ jsou přitom rovnocenné. Při sušení se stanoví potřebná teplota jak pro lak, tak pro materiál dílu. Díly z masivního dřeva mohou být například vystaveny pouze teplotám max. 60°C, jinak dřevo sesychá a deformuje se.

Sušení a vytvrzování vrchních nátěrů Sušící zařízení má zpravidla tři zóny, které lze podle potřeby zapínat a vypínat. V odpařovací zóně se při teplotách až 40°C odpařují rozpouštědla a ředidla a uniká vzduch uzavřený ve vrstvě laku. V sušicí zóně se lak zpravidla většinou zcela vysuší, méně často předsuší do stavu, kdy se již nelepí na nátěr prach, a poté se na vzduchu v místnosti dosuší. V chladící zóně se chladí především termoplastic- ké laky, aby ztratily svou plasticitu. Sušicí zařízení se rozdělují na : Konvekční sušící zařízení a Zařízení pro vytvrzování zářením.

2.7.14.1 Konvekční sušící zařízení Ke konvekčním sušicím zařízení, označovaným také jako cirkulační sušicí zařízení (sušárny NH), se počítají sušicí zařízení s tunelem, sušící zařízení s velkým průřezem a etážové sušicí zařízení. V těchto zařízeních mohou být sušeny, popř. vytvrzovány všechny fyzikálně schnoucí a chemicky tvrdnoucí pigmentové a bezbarvé NH s výjimkou laků zesíťovatelných pouze UV zářením.

Konvekční sušící zařízení U konvekčních sušicích zařízení probíhá sušení zahřátým vzduchem. Ten se na materiál přivádí ventilátory nebo přes trysky. Zahřátý vzduch zahřívá materiál a odvádí páry rozpouštědel. U reaktivních laků slouží teplo ke spuštění a urychlení chemické reakce. Materiál je při sušení transportován sušicím zařízením na dopravníkovém zařízení, např. přímočarém dopravníkovém pásu nebo sítu či na sítových vozících.

Konvekční sušící zařízení V odpařovací a chladící zóně se pracuje zpravidla podle principu čerstvý vzduch-odpadní vzduch, v sušicí zóně podle cirkulačního principu. Při cirkulačním principu se teplý nebo horký vzduch přiváděný do sušicího zařízení vícekrát recirkuluje. V odpařovací zóně se přiváděním čerstvého vzduchu a odváděním vzduchu nasyceného parami udržují z bezpečnostně technického hlediska nezávadné koncentrace rozpouštědel a ředidel.

Konvekční sušící zařízení U konvekčních sušicích zařízení dosahuje rychlost proudění vzduchu v odpařovací zóně zpravidla až 2m/s, v sušicí zóně mezi 3 m/s a 8 m/s a v chladící zóně až 12 m/s. Teploty vzduchu jsou v odpařovací zóně mezi 20°C a 40°C, v sušicí zóně mohou dosahovat až 250°C, v chladící zóně přibližně odpovídají převládající vnější teplotě. Doba sušení se pohybuje mezi pěti minutami a jednou hodinou. Sušicí zařízení s plochými tunely se používají k sušení plochých dílů. Sušicí zařízení je uzpůsobeno tak, že doba sušení činí jen několik minut.

Konvekční sušící zařízení V jedné části těchto sušicích zařízení, tzv. recirkulační tryskové sušárně, se zahřátý vzduch tryskami přivádí na obrobek.Tímto řízeným vtokem teplého vzduchu na povrch laku se zřetelně sníží doba schnutí. Použití tryskové sušičky je výhodné především pro sušení vodních laků. - viz obrázek vedle. Sušicí zařízení s tunely (výřez)

Konvekční sušící zařízení Sušicí zařízení s velkým průřezem, jako např. sušičky pro sítové vozíky – viz obrázek vedle, se používají pro plošné díly, jsou-li zapotřebí dlouhé doby sušení. Kromě´toho slouží k sušení neskladovaných dílů jako např. podstavců a židlí. Sítový vozík

Konvekční sušící zařízení Etážová sušící zařízení, označovaná také jako věžové nebo svislé sušárny, se používají tehdy, jsou-li pro plošné díly potřebné dlouhé doby schnutí a v provozu není k dispozici místo pro sušicí zařízení s plochými kanály. Etážové sušicí zařízení se rovněž dělí na odpařovací, sušicí a chladící zónu. Sušené díly se často skupinově stohují na paletách na vstupní straně sušicího zařízení a v taktech se posunují na svislém dopravníkovém zařízení nahoru.

Konvekční sušící zařízení Na horním konci sušicího zařízení se díly nejdříve přepravují příčně a na závěr směrem dolů. Odváděcí zóna je zároveň chladící zóna. V tomto zařízení jsou možné doby schnutí jedna hodina a více – viz obrázek vedle. Etážové sušící zařízení

2.7.14.2 Zařízení pro vytvrzování zářením V sálavých sušárnách se používá jak sušení infračervenými paprsky (IČ-sušení), tak vytvrzování ultrafialovými paprsky (UV-vytvrzování). Oba způsoby slouží především k rychlejšímu schnutí, popř. vytvrzování laků s malým nebo žádným obsahem rozpouštědel.

Zařízení pro vytvrzování zářením Infračervené sušení se provádí většinou infračervenými paprsky se střední vlnovou délkou, takzvanými paprsky IČS. Záření je vytvářeno elektrickou energií. Vlnová délka záření je mezi 2300 nm a 2700 nm ( 1 nm = 10-6 mm), teplota paprsků je 800 °C. Výkon záření se uvádí v kilowattech na čtvereční metr ozářené plochy, činí asi 15 kW/m2. Povrch dílce infračervené záření zčásti pohlcuje, zčásti odráží. Absorbovaná část záření vede k rychlému zahřátí vrstvy laku. Dílec samotný se téměř nezahřívá.

Zařízení pro vytvrzování zářením Zářič je výškově nastavitelný, kromě toho je v sušicím zařízení několik zářičů, které mohou být libovolně zapínány a vypínány. Proto lze tuto metodu dobře přizpůsobit praktickým požadavkům. Infračervené sušení se používá na plochých dílcích. Nátěry hran se musí zpravidla sušit konvekcí vzduchu. Mají-li se sušit laky obsahující rozpouštědla, musí být rozpouštědla odváděna principem čerstvého a odpadního vzduchu dle konvekční metody sušení. Tento postup se používá pouze u průběžné metody, při které může být přepravní rychlost přesně přizpůsobena sušenému materiálu.

Zařízení pro vytvrzování zářením Infračervené sušení je kvůli použité elektrické energii nákladné. Používá se proto téměř výhradně pro dodatečné zahřátí na konci konvekčního sušení – viz obrázek vedle. Sušicí zařízení s infračerveným zářením, otevřené ze strany

Zařízení pro vytvrzování zářením Lak tvrdne obvykle během 5 až 15 sekund. Vytvrzování je bez emisí, tzn. Všechny složky laku se spojí v lakovém filmů. Samotný natřený díl se nezahřívá – viz obrázek vedle. Oblasti záření

Zařízení pro vytvrzování zářením U konvenčního vytvrzování UV zářením jsou paprsky svázány tak, že vzdálenost mezi povrchem dílu a zářičem nelze měnit, takže mohou být vytvrzovány pouze rovné ploché díly- viz obrázek vedle. Výkon lamp se často vztahuje k rychlosti transportního pásu a udává se v metrech za minutu na lampu (m/min na lampu). Vytvrzování UV zářením - konvenční

Zařízení pro vytvrzování zářením Při použití speciálního reflektoru paprsků jsou paprsky řízeny na povrch ve svazcích tak, že při konstantní kvalitě vytvrzování může být díl umístěn v různé výšce – viz obrázek vedle. Tak lze vytvrzovat například vrstvy laku na televizorech, židlích, rámech oken a dveří. Vytvrzování zářením IST UV

Zařízení pro vytvrzování zářením Vytvrzování těchto trojrozměrných povrchů předpokládá, že k UV laku je přidáno tvrdidlo, které potom umožňuje koncové vytvrzení na těch místech, kam záření dostatečně nezasáhne. Urychlení vlastního vyvolání a následného průběhu chemické reakce vytvrzování se dosahuje použitím zářiče s impulzními výboji. Mluvíme o vytvrzování impulzním zářením, popř. vytvrzování zářením IST UV – viz obrázek na další straně..

Zařízení pro vytvrzování zářením Sušička IST UV v plošném lakování

Zařízení pro vytvrzování zářením Výhody vytvrzování UV zářením jsou především v používání laků bez obsahu rozpouštědel a ředidel a v krátké době schnutí. Tyto laky mohou být nanášeny pouze navalováním. Mají-li se UV laky nanášet stříkáním, jsou potřebná rozpouštědla a ředidla. Použití těchto stříkacích UV laků proto předpokládá před UV vytvrzováním předsušení. Při použití barevných NH se musejí používat speciální pigmenty, které propouštějí UV záření, aby se vrstva NH vysušila.