التدفئة بالأشعة تحت الحمراء في تطبيق تجفيف طبقة الطلاء

التدفئة بالأشعة تحت الحمراء في تطبيق تجفيف طبقة الطلاء

1. امتصاص الأشعة تحت الحمراء بواسطة طبقة الطلاء

الأشعة تحت الحمراء هي نوع من الأشعة غير المرئية للعين المجردة. تنتشر في خط مستقيم مثل الضوء المرئي، وتظهر فيها ظواهر مثل انعكاس الموجات وانكسارها وامتصاصها وانتقالها. يقع طول موجة الطاقة الرئيسية لها في نطاق من 1.0 إلى 16 ميكرون. تمتلك الراتنجات والمذيبات وحتى المواد غير العضوية مثل الأصباغ في الدهانات نطاقات امتصاص أوسع وأقوى في هذا النطاق الطولي. عادةً، يتم امتصاص 50% من الأشعة تحت الحمراء بواسطة طبقة الطلاء، بينما يمرّ الباقي عبر الطبقة ويُمتصّ من قبل المادة المكوّنة للطلاء. تقوم طبقة الطلاء بامتصاص الأشعة تحت الحمراء، مما يؤدي إلى تقوية اهتزاز الجزيئات الداخلية وزيادة الطاقة، وبالتالي تسريع عملية بلمرة الراتنج العضوي واستخدام المذيبات، مما يحقق هدف التجفيف السريع. أما الأشعة تحت الحمراء التي تمرّ عبر طبقة الطلاء وتُمتصّ من قبل مادة الطلاء، فتؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة مادة الطلاء. وبناءً على ذلك، تكون درجة حرارة الطبقة الداخلية لطبقة الطلاء أعلى قليلاً من درجة حرارة الطبقة الخارجية، مما يشكّل عملية تجفيف تدريجيّة تنتقل من الطبقة الداخلية نحو الطبقة الخارجية، ويتدفق المذيب دون أي عوائق. ويتبخر المذيب من الداخل إلى الخارج، مما يقلّل من مدة التجفيف ويجعل طبقة الطلاء صلبة ولامعة.

2. مقارنة بين التدفئة بالأشعة تحت الحمراء والتدفئة بالهواء الساخن

تستخدم عملية التجفيف بالهواء الساخن الحمل الحراري التوصيلي لتسخين الطلاء، وهي أبطأ بكثير من التسخين بواسطة الإشعاع تحت الحمراء. على وجه الخصوص، يستخدم تجفيف الهواء الساخن الهواء الساخن بالحمل الحراري لنقل الحرارة إلى طبقة الطلاء. تتعرض الطبقة الخارجية لطبقة الطلاء أولاً للهواء الساخن، وبالتالي فإن الطبقة الخارجية من طبقة الطلاء هي أول ما يتصلب. هذا يعيق تبخر المذيب في الطبقة الداخلية لطبقة الطلاء ودخول الأكسجين الموجود في الهواء (في حالة الراتنج المبلمر بالأكسجين)، مما يقلل من سرعة التجفيف. وعندما ينجح المذيب في الطبقة الداخلية أخيرًا في اختراق الطبقة الخارجية وتبخره، فإنه يترك مسامًا دقيقة في الطبقة الخارجية ويجعل الطلاء خفيفًا ومهترئًا.

هناك اختلاف واضح في كفاءة الامتصاص ناتج عن ألوان مختلفة لطبقة الطلاء. فكلما كان اللون أغمق، زاد معدل الامتصاص، وكلما كان اللون أفتح، قلّ معدل الامتصاص. ويؤدي هذا إلى عدم تجانس عملية المعالجة لطبقة الطلاء بسبب اختلاف الألوان. تُصنَع مشعات الأشعة تحت الحمراء المصنوعة من الكوارتز لدينا من سبيكة التنجستن ذات درجة حرارة عالية أو سبيكة نيكل وكروم عالية الحرارة، وتُختم عناصر التسخين هذه إما بحالة محكمة الفراغ أو غير محكمة داخل زجاج الكوارتز. وتبلغ أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء التي تشعها هذه المشعات من 1.0 إلى 16.0 ميكرون، مما يجعلها تتوافق مع طبقات الطلاء بألوان مختلفة.

تُقلّل تقنية التسخين والتجفيف بالأشعة تحت الحمراء مدة تجفيف طبقة الطلاء من عشرات الدقائق إلى بضع دقائق، وتُخفّض طول نفق التجفيف الفعّال من بضع عشرة مترًا إلى بضع أمتار. ويبلغ توفير الطاقة بشكل عام 35 إلى 40%، وبعض الأنظمة تصل النسبة فيها إلى 70%. ونظرًا لأن التسخين بالأشعة تحت الحمراء فعّال وسريع الجفاف، ويستهلك مساحة أقل في نفق التجفيف، ويتمتع بجودة تجفيف عالية، بالإضافة إلى توفير الطاقة، فقد تم اعتماده بسرعة في تجفيف طبقات الطلاء.