Énergie propre

Un concept de four innovant démontre un fort potentiel de modernisation des lignes de production de prélaquage existantes, permettant des réductions drastiques de la consommation d'énergie et de la taille.

Largement reconnu comme le moyen le plus efficace de pré-pendre les substrats en acier et en aluminium, le pré-peinture est un processus industriel continu et hautement automatisé permettant de revêtir efficacement des bandes métalliques. Une fois la peinture appliquée sur la bande métallique, elle est séchée pendant que les solvants s'évaporent. Ensuite, la peinture est durcie jusqu'à une certaine température, où les agents de réticulation augmentent l'adhérence entre les pigments et la bande métallique.

Les fours de durcissement conventionnels reposent sur des ventilateurs qui permettent de transférer la chaleur par transfert de chaleur par convection. La concentration minimale de solvants nécessaire pour entretenir leur combustion dans l'air est définie comme la limite inférieure d'explosivité. En dessous de ce niveau, le mélange est trop pauvre pour brûler. La prévention de l'émission de composés organiques volatils implique soit la récupération des solvants, soit la décomposition thermique, qui sont à la fois complexes et coûteuses. Soutenus par le projet ECCO financé par l'UE, les chercheurs ont dévoilé un système de durcissement de preuve de concept qui s'avère prometteur pour résoudre les problèmes ci-dessus. Le système de four est divisé en deux sections. La première est la section du brûleur radiant, où un rayonnement infrarouge intense est émis à des températures élevées résultant de la combustion du solvant qui a lieu à l'intérieur d'une structure poreuse en céramique. "Le deuxième est le système de durcissement pur qui fonctionne à des concentrations de solvants accrues, permettant l'utilisation directe des solvants comme combustible pour la génération de chaleur", explique Dimosthenis Trimis, coordinateur du projet.

Les gaz de combustion des brûleurs radiants sont dirigés vers le four de durcissement, où ils sont mélangés aux vapeurs de solvants. Ce mélange gazeux est ensuite extrait du four de cuisson et acheminé vers le brûleur radiant : les vapeurs de solvants sont utilisées pour alimenter le brûleur, tandis que la recirculation des fumées permet des conditions de fonctionnement avec des concentrations d'oxygène inférieures à la concentration limite d'oxygène, garantissant ainsi la sécurité contre les explosions. Les deux unités sont séparés par des lunettes transmettant l'infrarouge. Les chercheurs ont testé la capacité de différents matériaux à maximiser la transmission dans l'infrarouge et à résister aux contraintes thermiques lors du démarrage, du fonctionnement et de l'arrêt du four. Des revêtements catalytiques empêchant le dépôt de substances carbonées sur le verre à haute température ont également été développés. Le brûleur poreux est constitué de matériaux composites avancés à base de carbure de silicium qui tolèrent des températures de fonctionnement plus élevées par rapport à d'autres matériaux largement utilisés. Une installation expérimentale a été utilisée pour tester la combustion de solvants dans des milieux poreux structurés.

« Les solutions technologiques présentées par ECCO pourraient grandement aider à moderniser les lignes de production de prélaquage en continu existantes. Ils permettent de réduire la consommation d'énergie de plus de 50 % par rapport aux installations de fours anciennes ou nouvelles. En supposant la même capacité de production, le four de durcissement ECCO est plus compact (volume inférieur de 70 %) par rapport aux fours conventionnels reposant sur des unités supplémentaires telles que des incinérateurs régénératifs ou récupérateurs », remarque Trimis. La récupération des vapeurs de solvants issues du processus de séchage/durcissement élimine production de déchets. De plus, les brûleurs poreux radiants sont flexibles en matière de combustible ; ils peuvent fonctionner soit aux vapeurs de solvants, soit au gaz naturel (ou un mélange des deux). Les applications de revêtement en continu abondent dans la vie quotidienne. De nombreux appareils électroménagers, notamment les réfrigérateurs, les machines à laver et les grille-pain, utilisent une forme d'acier ou d'aluminium pré-peint dans leur construction. ECCO présente une solution moins gourmande en énergie, respectueuse de l’environnement et économique pour différents marchés.

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