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SUNKISS红外线烘干、固化的原理及优势

发布时间:2020-09-08  浏览量:1729
摘要:SUNKISSMATHERM红外线烘干、固化的原理及优势 红外辐射固化基本原理 红外辐射固化,曾认为与湿物料脱水的传热、传质过程相似,与化学变化无关,纯属热过程。然而研究表明,涂膜除了存在辐射能转换为热能的纯物理过程外,在涂膜内、尤其是热固型的涂膜内,化学反应起着重要的作用。 涂膜固化工艺分为扩散阶段和固化阶段。扩散阶段是红外辐射透入涂层阶段,主要
SUNKISSMATHERM红外线烘干、固化的原理及优势

红外辐射固化基本原理
红外辐射固化,曾认为与湿物料脱水的传热、传质过程相似,与化学变化无关,纯属热过程。然而研究表明,涂膜除了存在辐射能转换为热能的纯物理过程外,在涂膜内、尤其是热固型的涂膜内,化学反应起着重要的作用。
涂膜固化工艺分为扩散阶段和固化阶段。扩散阶段是红外辐射透入涂层阶段,主要是工件与涂层的预热升温,挥发组分的扩散移出;固化阶段,红外辐射作用于化学键的固化,这一阶段吸收辐射zui为集中,在此阶段所发生的化学反应速度直接影响zui终固化所需要的时间。各类涂料成分大都含有羟基和羧基,其分子键固有振荡频率相应波长在 2~3.5µm之间。因此当红外辐射源的光谱频率与涂层的吸收频带对应时,则该辐射能直接作用于化学键,形成谐振状态和引起化学键的断裂,以达到快速干燥与固化的目的。这就是所谓红外线辐射的“匹配吸收”。由此可以看出,当红外线的波长频谱与涂料的吸收频谱的匹配度越高,其烘干固化的效果就越好。
SUNKISS MATHERM公司经过五十多年的研发,在实践中不断完善现有技术。现有红外线加热板,产生波长覆盖了2~10µm波段,完美的匹配各类涂料的吸收频谱。
Sunkiss Matherm 催化燃烧技术
任何物质,都散发着红外辐射。温度不同,产生不同波长的红外辐射。
Sunkiss Matherm 通过不断的实验,开发出的催化剂,通过特殊的技术手段,附着在特定的基材之上,制成催化层。燃气在催化层上,发生低温催化燃烧,无明火,燃气利用率可达 99.9%,同时激发出中波红外辐射。
催化剂在反应中,不会被消耗的性质,决定了 Sunkiss Matherm 公司产品无与伦比的长使用寿命。
 
红外辐射的升温特性
得益于匹配的波长频谱,红外线辐射固化可以实现靶向固化,能量定向的传入涂层之内,因此能量利用率非常高。工件进入烘箱之后,涂层在红外辐射下,涂层温度可迅速的提升至设定温度,速度远超传统的烘干固化模式。


红外辐射炉内


实际应用-红外线快速升温
涂层固化,需将温度升至固化温度,再恒温维持一段时间。
传统热风固化系统,需将空气加热至固化温度,再通过热对流及热传导的形式,将工件温度提升。
工件升温的时间几乎同恒温的时间一样长。而工件体积越大、重量越重,升温的时间就越长。
期间效率低下,能量耗损严重,
红外辐射固化,通过热辐射,能量直接作用于工件表面涂层。工件升温时间大大缩短,提高生产效率的同时,还降低了能量消耗。

通过设置红外辐射段,将原总固化时间缩短 30%,同时降低 10%-50%的运行能耗



红外线烘箱相对于热风烘箱在能耗、时间上的节省情况

铝型材粉末固化
工件尺寸 烘箱尺寸
长度 6000 mm 长度 6000 mm
宽度 55 mm 宽度 300 mm
高度 776 mm 高度 2000 mm
厚度 1.2 mm 速度 2.5 m/min
固化要求:200℃ 20分钟
改造方案:热风箱前增加一段红外烘箱,做快速升温,采用50块RX 500 型天然气触媒红外线加热板
 
  改造前 改造后
能量消耗 天然气消耗:
30m3/h (=720kw)
红外线烘箱天然气消耗  25m3/h
热风烘箱天然气消耗  (增加了红外线段之后,热风烘箱即可以原功率的15%运行)     720KW*15%=108KW           4.5 m3/h
天然气总能耗                         29.5m3/h
产能 20组一小时 线速度可提升至3.5m/min, 28组一小时


改造后,在保证能耗没有提高的前提下,提高了40%的产能。

阀门及水泵红外线解决方案
➤ 原热风烘箱方案
升温至80C所需时间 30min
在80C下保持时间 20~30min
所需烘箱长度 30米
安装功率 1000KW
一吨蒸汽的能量(180C) 560KWh
  蒸汽的热值(180C) 2000kJ/kg
  1吨蒸汽的热量 2000MJ
  1KWh 3600kj
每小时消耗蒸汽 2吨
每小时运行成本 401.5 RMB(最低)
1吨蒸汽价格=200.75 RMB
 
工件信息
长度 500mm 宽度 500mm
高度 500mm 重量 600kg
输送链 悬挂式 4分钟1件
涂料 双组份环氧漆,40µm/层
涂料固化要求 80℃,20分钟

➤ 红外线烘箱方案
红外烘箱采用30块VR 10 000 天然气触媒红外线加热板烘箱分2段,一段用作快速升温(12块),一段用作温度维持(18块)
烘箱总长度 12米
快速升温段
12块红外线加热面板全功率运行 12*13KW=156KW
天然气消耗 13.6m3/h
温度保持段
18块红外线面板运行在60%的功率 18*13KW*60%=140KW
天然气消耗 12.2m3/h
天然气总消耗 26m3/h
每小时运行成本 109 RMB (1方天然气价=4.2RMB)
 
每小时运行成本 401.5 RMB
红外线方案每小时运行成本 109 RMB 运行成本降低可达70%。
同时在场地方面也节省了很大的空间 热风烘箱 30米长
红外烘箱 12米长