摘要：把人眼睛可见到的光线称为可见光,它是波长在350~750nm范围的光线。根据波长又细分为红、橙、黄、绿、蓝绿、蓝、紫七个波段,其中波长zui长的是红光,波长zui短的是紫光。而人眼看不到的光线中,波长比红光还长的部分称为红外线,它辐射的能量被物体吸收后转变成热能较多,而波长比紫光还短的称为紫外线,它辐射的能量被物体吸收后常可激发物质发生化学反应。紫外线和红外线又根据波长范围分为几个波段,如波长在4000nm以下的称为近红外线,而高于4000nm的称为中远红外线。虽然所有的物质都有吸收红外线的能力,但每种材料zui易吸收的红外线波长范围(称为光敏感区)并不相同
1.红外线
把人眼睛可见到的光线称为可见光,它是波长在350~750nm范围的光线。根据波长又细分为红、橙、黄、绿、蓝绿、蓝、紫七个波段,其中波长zui长的是红光,波长zui短的是紫光。而人眼看不到的光线中,波长比红光还长的部分称为红外线,它辐射的能量被物体吸收后转变成热能较多,而波长比紫光还短的称为紫外线,它辐射的能量被物体吸收后常可激发物质发生化学反应。紫外线和红外线又根据波长范围分为几个波段,如波长在4000nm以下的称为近红外线,而高于4000nm的称为中远红外线。虽然所有的物质都有吸收红外线的能力,但每种材料zui易吸收的红外线波长范围(称为光敏感区)并不相同。一般涂料涂膜的红外线吸收敏感区在3~10µm的远红外波段,所以用远红外线辐射加热方式对涂膜的烘干效果zui好。
2.远红外线辐射材料
远红线辐射烘干使用的是辐射率较高,同时辐射峰在远红外区域的单色光。辐射率较高的无机材料包括铬、钴、错、包、钛、援等金属氧化物,铬、硅、钛的碳化物及一些硼化物。将这些材料按比例混合磨细(有时还进行烧结)制成红外辐射涂料,然后把这类涂料涂覆在辐射器上,装到烘炉中,通过电能、燃气等热源对辐射器加热,它就能发出红外线辐射,并将涂膜烘干。
3.远红外辐射干燥的优势
物质吸收红外辐射后,辐射能会转变成热能,使自身的温度升高,由于不同物质对红外辐射的敏感吸收范围不同,所以控制好红外辐射器发射的红外线波长范围在远红外范围,就有利于涂膜吸收,而使底材不易吸收,被底材反射回来的远红外线在穿过漆膜时又可再次被吸收。远红外辐射干燥与一般加热烘干的不同之处在于,它只使涂层吸收红外线能量而升温固化,而不对被涂工件加热,这样就可以大大提高能量.的使用效率,减少了能源的消耗。而且远红外辐射固化时,涂膜是按从内到外的顺序发生固化的,内层涂膜中的溶剂首先被蒸发出来,内层涂膜固化时,外层还是湿的,当外层固化时,整个涂膜中已没有溶剂存在,所以不会像加热烘干时那样,由于外层涂膜首先受热固化,随着固化的进行,内层涂膜中的溶剂必须穿过已经部分固化的外层涂膜,才能蒸发出来,因此出现橘皮、针孔等弊病。
由于用红外辐射固化形成的涂膜表面平整、光亮,而热烘干的涂膜表面往往比较粗糙,所以这一优势在装饰性要求较高的家具、汽车涂装、修补等行业表现得更明显。
4.远红外辐射器的类型
(1)电热式红外线辐射器各种利用电能加热的红外线辐射器结构
电热式远红外辐射器可分为旁热式、直热式、半导体式三种。旁热式按外形不同又可分为管状、灯状和板状三种。管状是在镍铬电阻丝外边涂敷远红外辐射材料制成的。电热式远红外辐射器都是把电产生的热能通过直接或间接的方式传给红外线辐射层并向外发射红外线的,它具有结构简单、使用方便、使用电能清洁的优点,但电能耗费较多,适合对外形简单、膜厚均匀的中小型工件烘干。
(2)燃气式远红外辐射器利用燃气(或煤气)加热的远红外线辐射器,是利用燃气(煤气)燃烧时产生的高温加热陶瓷或金属基体及它们表面上的远红外辐射涂层并使它辐射远红外线的。加热方式分直接加热和用燃烧后的高热烟气在辐射器内流动加热两种方式。目前使用的新型燃气加热远红外辐射器是一种以天然气或液化石油气为能源的催化热反应辐射器(又称低温燃烧辐射器无焰燃烧器),是一种更经济的设计方案。
在反应器中有一块特殊的催化剂板,它能催化燃气与氧气之间的氧化反应并把产生的热能不断转化成红外辐射。由于燃烧时温度在500~600℃左右,辐射的主要是远红外线,而且在反应过程中并没有明火产生。当氧气与燃气的比例合适、温度适当时,催化剂就能催化氧化反应发生。在催化剂板内部装有电阻丝线圈,可把催化剂板加热到所需温度并可对催化剂板的温度进行控制。只需通电几分钟就可把催化剂板加热到发生氧化反应所需温度并自动断电停止工作。此时打开控制燃气的电磁阀使燃气抵达催化板,并被催化氧化,产生的热量转变成固化涂层的红外线辐射。这种辐射装置的zui大特点是没有火花塞点火器和明火。整个装置可以自动控制,当出现故障,催化板达不到氧化反应所需温度时,内部控制系统就会自动将反应器关闭,停止燃气进人。当电路系统出现故障时,整个系统也会自动关闭。
燃气的流量由进气口的喷嘴口径和供气压力决定,发生热氧化反应所需的氧气来自空气。为保证进入催化板的空气清洁,不会使催化剂污染中毒,空气在进入前要经过认真的过滤净化处理,并用风机等强制送风装置送人催化板附近。为保证空气过滤器的洁净,要经常进行清洗或更换滤芯。空气是与燃气在文丘里管中混合后进入催化反应器的。使用这种催化氧化红外辐射器的zui大优点是安全。在反应过程中即使有从涂膜中挥发的溶剂蒸气进入反应器,也不会引起燃烧,因为催化氧化反应的速度极快,不等挥发溶剂燃烧就已被催化氧化掉了。使用这种新型的燃气远红外辐射器可比传统的燃气加热方式节省90%的燃料,由于用这种方式产生的远红外线波长范围很窄,所以只对涂膜加热而工件不会太热,有利于工人操作,而且固化温度容易控制,不会造成固化过度,也不会引起漆膜变色。用它烘干溶剂型涂料的湿膜时能将溶剂排除而又不会产生橘皮、针孔等弊病。用它不仅可烘干金属板上的涂膜,也适合对纺织品、皮革制品等不耐高温材质上的表面涂层进行干燥。
