Контроль температуры в процессе окраски

Более подходящий вопрос здесь — какие “температуры” требуется контролировать? И дело не только в краске. В любом производственном процессе, и особенно при дозировании, необходимо учитывать множество температур, и каждая из них требует своего подхода к регулированию. Но есть временные и бюджетные ограничения, и, разумеется, каждый хочет максимально эффективно использовать свои ресурсы, поэтому важно знать, где лучше сосредоточить свою энергию и деньги, чтобы получить наилучший результат.

Наши исследования показали, что на результат большинства процессов окраски влияют следующие показатели по степени важности:

• температура подложки;
• температура жидкости;
• температура окружающей среды.

Мы называем это «иерархией температур».

Как оказалось, это также отражает и порядок по степени сложности контроля, от самого сложного (и дорогостоящего) до самого простого. Основная причина — это тепловая масса, то есть теплоемкость.

Важнее всего подложка, поскольку она имеет самую высокую теплоемкость из перечисленных составляющих. Даже небольшие детали будут иметь тепловую массу на порядок больше, чем краска. Это влияет на краску, как только она попадает на поверхность детали.

Если температура подложки слишком высокая, это может привести к внезапному снижению вязкости краски, из-за чего краска будет растекаться нежелательным образом, возможны потеки и непрокрашенные острые углы. Или же это может привести к преждевременному отверждению краски из-за слишком быстрого испарения растворителя или повышения скорости отверждения, что может привести, например, к проблемам с блеском и образованию апельсиновой корки. Аналогично, если температура подложки слишком низкая, это может привести к внезапному повышению вязкости краски и изменению ее текучести. Загвоздка в том, что неправильная температура подложки, будь то слишком высокая или слишком низкая температура, может привести к образованию одних и тех же дефектов, что затрудняет анализ.

Также важно, что температуру подложки сложнее всего контролировать. Чем больше масса объекта, тем больше энергии требуется для изменения его температуры. Поскольку все мы знаем, что энергия стоит денег, проектирование, установка и эксплуатация систем контроля температуры подложки требуют больше всего затрат.

Следующий пункт — температура краски. Главное здесь — вязкость. Температура находится в обратной зависимости от вязкости краски. С повышением температуры вязкость уменьшается. И наоборот, по мере уменьшения температуры вязкость увеличивается. Такое изменение вязкости, обусловленное температурой, влияет на такие факторы, как растекание, потёки, наплывы, апельсиновая корка, блеск и т.д. Поддержание стабильной и постоянной температуры краски обеспечивает стабильную и постоянную вязкость — основной фактор, от которого зависит результат процесса окраски. Температуру краски контролировать проще и дешевле, чем температуру подложки. Но если она изменится, как только попадет на подложку, зачем тогда прилагать усилия?

Рисунок 1. В 2018 году компания Saint Clair Systems проводила исследования температуры капель в зависимости от температуры окружающего воздуха. Было установлено, что капли находятся в воздухе недостаточно долго, чтобы их температура значительно изменилась. Источник фото: компания Saint Clair Systems

Таким образом, важно контролировать все переменные, которые принимают участие в процессе. Если мы контролируем температуру, а, следовательно, вязкость краски, так, чтобы вязкость оставалась постоянной, мы можем исключить этот пункт из списка при анализе проблемы. Более того, мы можем регулировать вязкость, меняя температуру краски, чтобы скорректировать другие проблемы. Мы можем изменить вязкость с переменной на постоянную и сделать это инструментом, который можно использовать для контроля всего процесса.

Что приводит нас к температуре воздуха. Это тема, которую мы все понимаем. Независимо от того, где мы живем, в наших домах, скорее всего, есть обогреватели и/или кондиционеры, которые контролируют окружающую среду, делая ее комфортной для проживания. Поэтому мы легко можем понять, зачем затрачивать на это усилия и энергию. В действительности, лакокрасочные компании ежегодно тратят миллионы долларов, чтобы контролировать окружающую среду в окрасочных камерах и часто в зонах смешения составов. Логика кажется простой. При распылении краски мельчайшие капли имеют большую площадь поверхности, подверженную воздействию окружающей среды, и логика состоит в том, что капли будут находиться при температуре окружающей среды к тому моменту, как попадут на деталь. Таким образом, контролируя температуру воздуха, мы также контролируем и температуру краски.

Но в действительности все совсем по-другому.

В 2018 году мы изучали температуру капель в зависимости от температуры окружающего воздуха. И оказалось, что капли находятся в воздухе всего 0,5 – 1,5 секунды; этого времени недостаточно, чтобы их температура существенно изменилась. Фактически, мы рассчитали, что даже при разнице температур краски и окружающей среды 13°F изменение температуры капли от распылителя до попадания на деталь составит всего 0,25–2,5°F. При исследовании процесса с помощью тепловизионной камеры, как показано на рисунке 1, выяснилось, что даже частицы в облаке, которые не попали на деталь, все еще имели температуру с разницей в пределах 3,0°F от температуры краски (участок 1 – участок 2).

Итак, отвечая на ваш вопрос, температура, которая требуется именно для вашей краски, — это та температура, которая обеспечивает наилучший результат процесса окраски. Она может быть разной для разных типов краски или процессов, поэтому даже двум разным цехам в пределах одной компании, использующим одну и ту же краску от одного и того же поставщика, может потребоваться разная температура краски для получения желаемых результатов окраски. Именно по этой причине так важно иметь возможность контролировать температуру краски.

Майк Боннер — вице-президент по конструкторским и технологическим вопросам в компании Saint Clair Systems.

Сайт: http://www.viscosity.com