Значительная длительность процесса окраски вагонов объясняется сложностью комплекса операций и большой продолжительностью срока сушки каждого промежуточного слоя покрытия.
Рис. 214. Зависимость коэффициента осаждения глифталевой водоэмульсионной эмали от давления воздуха и вязкости краски: 1 — при вязкости (по вискозиметру Ф. № 4) 16 сек: 2 — при вязкости 25 сек, при вязкости 4 0 сек
Таблица 42 Продолжительность сушки лакокрасочных материалов (по дачным лаборатории Ленинградского отделения «Лакокраспокрытие»)
Продолжительность сушки в мин при температуре в °C
Физические явления, происходящие при сушке, весьма сложны.
Процесс сушки большинства лакокрасочных материалов делится на два периода. Первый период характеризуется интенсивным испарением основной массы растворителей. Во втором периоде удаляется остаток растворителей и происходят сложные процессы окисления, конденсации и полимеризации.
Продолжительность сутки некоторых лакокрасочных материалов, применяющихся при окраске вагонов, в зависимости от температуры сушки приведена в табл. 42. Допустимая температура сушки определяется свойствами лакокрасочного материала. Нитроцеллюлозные и перхлорвиниловые материалы сушатся при температуре не выше 60°; масляные, алкидные, фенолформальдегидные — при 110 — 130°, а иногда и выше, кремнеорганические и асфальтовые лаки и эмали — при температуре до 180°.
Существует несколько способов искусственной сушки лакокрасочных материалов: конвекционная, терморадиационная и сушка токами промышленной частоты.
Конвекционная сушка лакокрасочных покрытий происходит за счет обогревания окрашенных изделий горячим воздухом в специальных камерах. Воздух нагревается горячей водой, паром, отходящими топочными газами или электроэнергией. Такая сушка неэкономична из-за малой теплопроводности воздуха. Процесс сушки происходит с поверхности покрытия (рис. 215), в связи с чем образуется поверхностная пленка, препятствующая улетучиванию растворителя, что в свою очередь увеличивает время сушки всего покрытия.
Сушка в электрическом поле основана на принципе преобразования электрической энергии в тепловую.
Рис. 215. Схема сушки деталей после окраски:
а —конвекционным способом; б —терморадиационным способом; 1 — лакокрасочный слой; 2 — поверхностная пленка; 3 — направление выхода паров растворителя; 4 — направление подачи тепла; 5 — деталь
В изделии, помещенном в электрическое поле, индуктируются токи, которые нагревают его поверхность. Для сушки покрытий может быть использовано электрическое поле промышленной повышенной и высокой частоты. Этот способ требует изготовления специальных сложных индукторов и большого расхода электроэнергии. Кроме того, таким способом можно сушить только металлический каркас вагона, не имеющий внутреннего оборудования. Для сушки вагонов наиболее перспективным является терморадиационный способ сушки.
Терморадиационная сушка, или сушка инфракрасными лучами, основана на поглощении невидимых тепловых лучей окрашенной поверхностью.
Передача тепла окрасочному слою происходит в основном от поверхности изделия, нагреваемой за счет поглощения инфракрасных лучей. Затвердевание красочной пленки в отличие от конвекционного способа начинается с внутренней зоны и распространяется к внешней поверхности, что способствует беспрепятственному выходу растворителя. При терморадиационной сушке покрытия приобретают более высокие физико-механические показатели, чем при конвекционной.
В начальный период использования инфракрасных лучей в сушильной технике наибольшее распространение получили лампы накаливания с рефлекторами, смонтированными в специальной установке. Ламповые излучатели непрактичны и часто выходили из строя; часть энергии (10 — 15%) терялась в виде световой энергии и не использовалась на сушку покрытий. Поэтому в последнее время ламповые излучатели вытесняются панельными экранами темного излучения. Источником терморадиации в этом случае служат специальные плиты — излучатели (керамические, стальные, чугунные), нагреваемые газом или электричеством (рис. 216).
На ленинградском вагоностроительном заводе им. Егорова применена панель. изготовленная из двухмиллиметровой листовой стали размером 400 X Х340 х 50 мм (рис. 217). В панель вмонтировано восемь трубчатых электронагревателей (трубка с нихромовой спиралью). Для увеличения лучистого потока инфракрасных лучей лицевая сторона панели покрыта тонким слоем шамотной глины. Панель дает температуру 360 —380°.
При сушке лакокрасочных материалов панели темного излучения, будучи нагреты до температуры 400—500°, излучают инфракрасные невидимые лучи с длиной волны от 5 до 3,7 мк. Лучи такой длины, проникая через слой лакокрасочного покрытия, свободно достигают поверхность изделия и нагревают его вследствие перехода лучистой энергии в тепловую.
Продолжительность сушки лакокрасочных материалов определяется интенсивностью инфракрасного излучения, которая зависит от температуры, размеров поверхности излучателя и его эмиссионной способности. В свою очередь эмиссионная способность излучателя зависит от его состава, стояния поверхности и температуры нагрева.
Рис. 216. Панель терморадиационного излучения с газовым обогревом: 1 — излучатель; 2 — рефлектор; 3 — изоляция; 4 — газовая горелка
Рис. 217. Панель темного излучения в разобранном виде
