Infrarote Prozessverbesserer Infrarotstrahler verbessern Pulverlackierung und Kunststoffprägen

Redakteur: Peter Königsreuther

Aluminiumprofile für Gebäude werden durch Pulverbeschichten veredelt. Die dazu notwendige Wärme kam bisher von Keramikstrahlern. Doch Infrarotstrahler sind effektiver, wie sich zeigt. Und das nicht nur für dafür...

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Infrarotstrahler von Heraeus Nobelight sparen Material und Energie bei der Pulverbeschichtung, wie hier im Bild. Aber auch bei anderen kunststofflichen Anwendungen verbessern sie Prozessabläufe.
Infrarotstrahler von Heraeus Nobelight sparen Material und Energie bei der Pulverbeschichtung, wie hier im Bild. Aber auch bei anderen kunststofflichen Anwendungen verbessern sie Prozessabläufe.
(Bild: M. J. Toole)

Smart Architectural Aluminium ist der größte Hersteller von Aluminiumprofilen für Fenster, Türen, Fassaden und Wintergärten in Großbritannien. In der Fertigung in Yatton bei Bristol werden Aluminiumprofile in drei Linien beschichtet. Und zwar über zwei vertikale und eine horizontale Linie. In diesen werden die Produkte zuerst pulverbeschichtet und dann durch gaskatalytische Infrarotöfen befördert, um das Pulver anzugelieren, bevor sie zur endgültigen Aushärtung durch den Konvektionsofen geleitet werden, erklärt Heraeus Noblelight.

Die gaskatalytischen Infrarot-Paneele für die horizontale Linie wurden vor etwa 10 Jahren montiert. Im Laufe der Zeit hatte ihre Effizienz gelitten, denn freies Pulver, das aus dem Vorraum des Ofens einwanderte, hat die Paneele verschmutzt. Das führte zu Qualitätsproblemen in der Fertigung. Das Unternehmen nahm deshalb Kontakt mit Heraeus Noblelight auf, um die Montage neuer Paneele zu veranlassen.

Infrarot-Booster schont Systeme und pusht Lackiergeschwindigkeit

Die Infrarotexperten bei Heraeus Noblelight hatten allerdings eine Alternative in petto: statt einfach die gaskatalytischen Paneele zu erneuern, könnte ein zusätzlicher elektrischer Infrarot-Booster vor dem Ofen die entscheidende Verbesserung bringen.

Der Booster würde das aufgebrachte Pulver durch Wärme schnell in einen Gelzustand überführen und so eventuelle Pulververschleppungen auf die Platten im gaskatalytischen Ofen vermeiden. Im Ofen könnte es dann zur vollständigen Gelierung kommen, bevor die beschichteten Teile zur Aushärtung in den Konvektionsofen transportiert würden, so die Überlegungen.

Dieser Plan überzeugte die Verantwortlichen bei Smart Architectural Aluminium, zumal der Infrarot-Booster einfach an der vorhandenen Stahlkonstruktionen im Vorraum des gaskatalytischen Ofens montiert werden konnte. Seit der Installation der mittelwelligen Infrarotstrahler, die in einem Aluminiumrahmen mit Edelstahlreflektoren befestigt wurden, arbeitet das System einwandfrei: Die Pulververschleppung ist vorbei und die Lackiergeschwindigkeit hat sich um 20 % erhöht.

Das sind die Vorteile der Infrarotstrahler im Einsatz:

Das Pulver absorbiert Infrarotstrahlung generell sehr gut, die Pulvermasse erwärmt sich deshalb rasch und wird erheblich schneller als im Umluftofen angeliert. Ohne die dort üblichen Luftbewegung werden Staubeinschlüsse vermieden, das Pulver wird nicht verwirbelt oder etwa verschleppt. Das flottere Anschmelzen verbessert die Lackqualität und erhöht die Durchlaufgeschwindigkeit.

Michael Coles, Produktionsleiter bei Smart, kommentiert: „Der IR-Booster, der problemlos im vorhandenen Platz im Vorraum nachgerüstet werden konnte, hat uns eine einfache, aber elegante Lösung für ein mögliches Kontaminationsproblem geliefert, die Lebensdauer der Platten verlängert und die Qualität des Produkts verbessert.“

Infrarotstrahler beschleunigen auch das Prägen von Kunststoffen

Laminate oder Dekors für Möbel, Fenster oder Türen basieren häufig auf einer Kunststofffolie, auf die eine Holzmaserung aufgeprägt wird. Das Wichtigste an einer dafür infrage kommenden Prägeanlage ist die Erwärmung der Kunststoffbahn direkt vor dem Prägekalander, sagt Heraeus Noblelight.

Beim Prägen wird eine Struktur in die Kunststoffbahn eingedrückt, um die gewünschte Haptik und Optik zu erreichen. Der Kunststoff muss dafür an seiner Oberfläche erwärmt werden, um etwas weich zu werden.

Dafür läuft die Kunststoff-Folienbahn durch eine Wärmestation. Danach werden die gewünschten Strukturen in die weiche Oberfläche eingedrückt, indem die Folie zwischen Stahlwalzen und einer Gummiwalze als Gegenlager hindurchgeführt wird.

Infrarotstrahler sind schneller und kompakter

Hier zahlt es sich aus, wenn die Erwärmung möglichst nahe am Prägespalt des Prägekalanders erfolgt. Denn je länger der Wärmeprozess dauert, desto mehr erwärmt sich die komplette Folienbahn auch in ihren tieferen Regionen. Das kann dazu führen, dass die weiche Folie beim Weiterlaufen verzogen oder gestreckt wird.

Kurzwellige Infrarotstrahler aber sind sehr leistungsstark und können im Gegensatz zu konventionellen Strahlern die Folien sehr schnell und gezielt erwärmen (Bild). Kompakte, leistungsstarke Infrarotmodule benötigen eine kleinere Fläche als konventionelle, meist großflächige Heizsysteme. Das bedeutet weniger konvektive Verluste an die Umgebung und so eine deutlich verbesserte Energieeffizienz, erklärt Heraeus.

Ein weiteres Anwendungsfeld für Heraeus-Nobelight-Infrarotstrahler ist das Prägen von Kunststoffoberflächen. Stets richtig auf die jeweilige Aufgabe anpassbar, machen sie das Ganze wesentlich effizienter, heißt es.
Ein weiteres Anwendungsfeld für Heraeus-Nobelight-Infrarotstrahler ist das Prägen von Kunststoffoberflächen. Stets richtig auf die jeweilige Aufgabe anpassbar, machen sie das Ganze wesentlich effizienter, heißt es.
(Bild: M. J. Toole)

Infrarotstrahler lassen sich präzise steuern

Renolit etwa, stellt am Standort Cramlington in Großbritannien Laminate für Küchen-, Schlafzimmer- und Badmöbel sowie Folien für die Laminierung auf Außenfensterprofilen und -türen her. Ein wichtiges Element des Produktionsprozesses ist eine Prägeanlage. Denn viele dieser auf PVC basierenden Laminate sind mit einer Holzmaserung versehen.

Bei der Modernisierung der bestehenden Prägeanlage ersetzte das Unternehmen das bisherige Keramikstrahler-Heizsystem durch kurzwellige Infrarotstrahler. Diese sind in einzelnen Kassetten angeordnet, so dass Heizzonen entstehen, die unabhängig voneinander regulierbar sind. Diese Kassetten sind so angeordnet, dass sie der Kontur der Anlage folgen. Dadurch geschieht die Erwärmung immer im gleichen Abstand zur Folie und deshalb erheblich gleichmäßiger als bisher.

Dieses speziell angefertigte System von Heraeus Noblelight ermöglicht auch eine präzise Steuerung des Wärmeeintrags – das macht energieeffizient und sparsam. Die Folie wird dabei schnell auf die eingestellte Temperatur erwärmt, wodurch auch schneller produziert werden kann.

Darüber hinaus minimiert die sekundenschnelle Reaktionszeit der kurzwelligen Strahler die Gefahr einer Beschädigung der Warenbahn durch Überhitzung, weil die Heizelemente im Fall eines unerwarteten Bandstillstands sofort abgeschaltet werden können.

Lieber nichts dem Zufall überlassen:

Heraeus Noblelight macht Infrarot- und UV-Strahlung seit vielen Jahren für Industrie und Wissenschaft nutzbar. Das hauseigene Anwendungszentrum bietet die Möglichkeit, praxisnahe Tests mit kompetenter technischer Betreuung durchzuführen, heißt es. Die Tests werden zusammen mit den Anwendern ausgewertet und diskutiert. Das Ziel ist es, den besten Strahlertyp und die beste Konfiguration für die jeweilige Anwendung zu finden – und so den Wärme- oder Härtungsprozess abzustimmen, der in allen Aspekten am besten zu den Anforderungen passt.

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