Procesy Wspomagające

Jeszcze do niedawna najpopularniejszą metodą utwardzania powłok było suszenie konwekcyjne przez odparowanie, tj. zmniejszenie ilości rozpuszczalnika lub wody w mieszance przez poddawanie ich oddziaływaniu temperatury i wilgoci. Zarówno w przypadku farb i lakierów wodnych, jak i powłok rozpuszczalnikowych proces ten prowadzi do przekształcenia zawartej w nich substancji nośnej do postaci lotnej, a następnie jej odparowania z powleczonej powierzchni. W efekcie powłoka schnie, a następnie ulega utwardzeniu, tj. zyskuje pełnię swoich właściwości. Szybkością realizacji tego procesu można do pewnego stopnia sterować, modyfikując wilgotność, temperaturę otoczenia oraz intensywność wentylacji kabiny lakierniczej. Zmiany te mają jednak co do zasady bardzo ograniczony zakres, zależny od receptury danej powłoki. Generalnie im wyższa będzie temperatura i niższa wilgotność powietrza, tym powłoka powinna schnąć szybciej. I zwykle rzeczywiście tak jest, jednak w przypadku niektórych farb i lakierów rozpuszczalnikowych zbyt wysoka temperatura może nie tylko przyspieszać sieciowanie, ale też pozbawić powłokę określonych właściwości lub spowodować jej uszkodzenie. Zaś w przypadku cynku organicznego zasada jest odwrotna: im wyższa wilgotność, tym szybsze schnięcie.

Spadek popularności farb i lakierów rozpuszczalnikowych – oprócz wzmocnienia pozycji powłok wodorozcieńczalnych, niedorównujących jednak często właściwościami swoim rozpuszczalnikowym kuzynom – spowodował także szybki wzrost popularności produktów utwardzanych innymi metodami. Na rynku powstała bowiem swoista luka, którą wypełnić mogły jedynie metody oferujące szybkie i w pełni kontrolowane sieciowanie produktów lakierniczych. W efekcie powstała cała gama nowatorskich technik utwardzania – od suszenia podczerwienią, przez utwardzanie radiacyjne (promieniami UV i wiązką elektronów), po wciąż mało popularne suszenie na zimno i utwardzanie mikrofalowe (MOS).

Tabela 1. Zalety i wady suszenia podczerwienią.

Suszenie podczerwienią

Pewną wariacją na temat utwardzania konwekcyjnego jest suszenie z wykorzystaniem podczerwieni. Podobnie jak w konwencjonalnych suszarniach utwardzaniu poddaje się tutaj powłoki rozpuszczalnikowe i wodne, ale promieniowanie IR dobrze reaguje także z farbami proszkowymi, przyspieszając proces ich topienia się. Podstawowym elementem wyposażenia każdego systemu do suszenia podczerwienią są emitery IR, zwane potocznie lampami, zasilane energią elektryczną lub gazem. Lampy tego typu mogą emitować różne długości fali – od krótkich (tzw. bliska podczerwień: 0,75–2,0 μm), przez średnie (2,0–4,0 μm), po długie (4,0–15 μm). Największą intensywność mają fale krótkie – one też generują najwięcej energii cieplnej, a tym samym zapewniają najwyższe temperatury suszenia. Dlatego też długość ta jest najbardziej odpowiednia do suszenia farb proszkowych. Natomiast długości średnie dobrze sprawdzają się w procesach odparowania wody i rozpuszczalnika.

Charakterystyczną cechą tej metody utwardzania jest fakt, że ogrzewaniu podlega tu wyłącznie powłoka, nie zaś podłoże ani otaczające powietrze. Dzieje się tak, ponieważ energia jest tu przekazywana przez promieniowanie padające na detal i przekształcana w ciepło wyłącznie na jego powierzchni. Pozwala to na uzyskanie bardzo krótkich czasów utwardzania (ok. 10 minut) – pod warunkiem jednak, że promienie IR rzeczywiście wejdą w kontakt z powleczoną powierzchnią. Nie jest to wcale takie oczywiste, biorąc pod uwagę, że emitery podczerwieni generują promieniowanie jedynie w liniach prostych. Jeżeli więc obiekt ułożony jest tak, że jego część jest zasłonięta przez inny fragment, ów przesłonięty fragment będzie niedosuszony. Aby temu przeciwdziałać, przed panelami IR montuje się specjalne reflektory zakrzywiające promienie i odbijające je tak, by nie ominęły żadnego z elementów powleczonej powierzchni. Różnice w tempie utwardzania mogą mieć jednak także inne podłoże: podobnie jak w przypadku każdego promieniowania, także promienie IR są bowiem w różnym stopniu absorbowane przez różne materiały. Największą absorpcyjnością cechują się ciemne, matowe powłoki, natomiast farby białe i o dużym połysku (odbijające fale) do uzyskania tego samego efektu mogą wymagać znacznie dłuższego czasu suszenia.