Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Lackhärtung - Infrarot-Strahler und UV-Lampen effizient kombiniert

10.02.2014
Trocknen von Lack auf Metallplatten, Härten von Beschichtung auf Lampengehäusen - bei der industriellen Fertigung gibt es unzählige verschiedene Beschichtungsprozesse.

Für den Hersteller kann das jedoch im Einzelfall eine echte Herausforderung sein, denn diese Fertigungsschritte verursachen häufig einen erheblichen Aufwand an Energie und Kosten.


Infrarot-Wärme trocknet, UV-Strahlung härtet – Tests im Anwendungszentrum helfen die Parameter dafür zu bestimmen.

Copyright Heraeus Noblelight, Hanau 2014

Heraeus Noblelight präsentiert auf der Messe Paintexpo im April in Karlsruhe anwendungsoptimierte UV-Lampen, Infrarot-Strahler und Systeme für die Lackhärtung. Anwendungsbeispiele zeigen, wann eine Kombination von IR und UV sinnvoll ist und welche Parameter man beachten muss.

Infrarot-Strahlung überträgt Energie kontaktfrei in Materialien, erzeugt dort Wärme und kann so besonders effizient Lacke trocknen oder Pulverlacke aufschmelzen. Bei einem UV-Härtungsprozess, der Polymerisation, werden Photoinitiatoren durch intensives UV-Licht aktiviert, um sich im Bruchteil von Sekunden zu vernetzen.

Damit wird das Material schnell gehärtet, die Oberfläche ist trocken, abriebfest und lässt sich sofort weiter verarbeiten oder verpacken.

In einigen Anwendungen kann die Lackhärtung durch eine Kombination von Infrarot-Wärme mit UV-Strahlung optimiert und effizienter gestaltet werden. Hierzu zählen beispielsweise hochglänzende Lacke, und ebenso Oberflächen, die kratzfest ausgestattet werden sollen.

Oberflächen aus Kunststoff werden mit einem kratzfesten Lack versehen, der ihnen eine spiegelnde Oberfläche verleiht. Anti-Fingerprint Ausstattung verhindert, dass Fingerabdrücke die hochglänzende Optik stören oder etwa Handcremes und Sonnenmilch die Kunststoffe angreifen können.

Solche Lacke sind häufig UV-Lacke, die UV-Strahlung zur Initiierung der Vernetzung benötigen. Diese Vernetzungsreaktion erfolgt jedoch besser bei höheren Temperaturen oder kann durch eine Vor- oder Nacherwärmung weiter optimiert werden. Deshalb werden etwa Kunststoffteile für Radioblenden, Schalthebel oder Lippenstifthülsen in vielen Fällen mit Infrarot-Strahlung vorerwärmt. Dies führt zu einer Verbesserung der Lackeigenschaften.

Infrarot-Strahler härten Lack auf vielen Materialien besonders effizient
Infrarot-Wärme hat sich bei der Trocknung von Beschichtungen bereits
bewährt, denn Infrarot-Strahlung dringt je nach Lacksystem mehr oder weniger tief in das Material ein und trocknet den Lackfilm von innen nach außen. Haut- oder Blasenbildung auf der Oberfläche wird verhindert, und die Trocknung des Lackes beschleunigt. Das Ergebnis ist eine brillante Oberflächenqualität. Infrarot-Strahler übertragen Wärme kontaktfrei und effizient, mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen, die die Wärme erst im Material erzeugen. Anders als bei Heißluft, wird so das Anhaften von störenden Partikeln im empfindlichen Lack während der Trocknung minimiert.

Strahlung, die genau auf Produkt und Beschichtung abgestimmt ist, wird dort rasch in Wärme umgesetzt, Wasser oder andere Lösungsmittel verdunsten, während Material und Umgebung kühler bleiben. So wird beispielsweise mittelwellige Infrarot-Strahlung besonders gut von Wasser aufgenommen. Dadurch kann sie wasserbasierende Beschichtungen ganz gezielt trocknen.

Ideal anwendbar ist die IR-Wärmestrahlung bei bahnförmigen Substraten wie Papier, Textil oder Folie, wobei die IR-Wärme innerhalb von Sekunden für die Trocknung der Beschichtung sorgt. IR-Wärme trocknet große dreidimensionale Objekte wie etwa Motorblöcke oder Gehäuse aus Metall schneller als etwa Heißluft, denn Metall leitet Wärme sehr gut und Infrarot-Strahler übertragen große Energiemengen in kurzer Zeit.

UV-Lampen härten in Sekunden ganz gezielt

UV-Strahlung lässt UV-Farben, -Lacke und -Kleber schlagartig härten. Im Gegensatz zu konventionellen Beschichtungen enthalten UV-Rezepturen keine oder nur sehr geringe Mengen an Lösungsmitteln.

Bei einem UV-Härtungsprozess, der Polymerisation, werden Photoinitiatoren durch intensives UV-Licht aktiviert. Chemische Verbindungen werden zunächst aufgespalten und vernetzen sich anschließend wieder zu neuen Verbindungen. Im Bruchteil von Sekunden ist das vernetzte System trocken und abriebfest und lässt sich sofort weiter verarbeiten.

Auch heute schon kommen dabei unterschiedliche, mit Gallium oder Quecksilber dotierte, Lichtquellen zum Einsatz. Ihre Wellenlängen bestimmen den Ort der Härtung: in der Tiefe oder an der Oberfläche.

Der optimale Härtungsprozess wird von unterschiedlichen Faktoren beeinflusst. Emissionsspektrum und Intensität der UV-Lichtquelle, Beschaffenheit und Dicke des zu härtenden Materials, die Prozessgeschwindigkeit, der Arbeitsabstand zwischen Material und UV-Lichtquelle, Trägermaterial und Umgebungstemperatur und natürlich die chemische Zusammensetzung der Lacksysteme müssen in Betracht gezogen werden. Exakt auf den Prozess abgestimmte UV-Lichtquellen steigern sowohl die Zuverlässigkeit als auch die Durchlaufgeschwindigkeit, reduzieren die Belastung für das Material, sparen Kosten und vor allem Energie.

Wann ist eine Kombination von Infrarot-Wärme und UV-Technologie sinnvoll?
Wärme verbessert die Mobilität der Moleküle und damit das Ergebnis der Härtungsreaktion. Manche Prozesse tragen nur sehr wenig Wärme in die Lackmaterialien ein, etwa, wenn sie sehr schnell laufen. Dadurch kann es jedoch zu negativen Auswirkungen auf Haftung und Beständigkeit kommen.

UV-Härtung ist ein chemischer Vernetzungsprozess. Durch Vorwärmen des Substrats mit Infrarot-Strahlung haftet und vernetzt UV-Lack besser. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn Materialien vor der UV-Vernetzung gezielt erwärmt werden.

Des weiteren wird Infrarot-Wärme eingesetzt, um die Lösemittel von hochglänzenden UV-Lacken vor der Härtung auszutreiben. Besonders effizient erfolgt dies bei modernen wasserbasierenden UV-Nasslacken. Hier wird Infrarot-Wärme zum Verdunsten des Wassers eingesetzt, damit anschließend UV-Strahlung optimal den Lack vernetzen kann.

Eine Kombination von IR und UV ist also dann sinnvoll, wenn herausragende Qualität gefordert ist oder Energie gespart werden soll. Durch die innovative Kombination von Infrarot-Wärme mit UV-Technologien wird einerseits die Energieeffizienz der IR-Lackhärtung verbessert und andererseits Vernetzung von UV-Lacken optimiert.

Der Edelmetall- und Technologiekonzern Heraeus mit Sitz in Hanau ist ein weltweit tätiges Familienunternehmen mit einer mehr als 160-jährigen Tradition. Unsere Kompetenzfelder umfassen die Bereiche Edelmetalle, Materialien und Technologien, Sensoren, Biomaterialien und Medizinprodukte, Quarzglas sowie Speziallichtquellen. Im Geschäftsjahr 2012 erzielte Heraeus einen Produktumsatz von 4,2 Mrd. € und einen Edelmetallhandelsumsatz von 16 Mrd. €. Mit weltweit rund 12.200 Mitarbeitern in mehr als 100 Gesellschaften hat Heraeus eine führende Position auf seinen globalen Absatzmärkten.

Heraeus Noblelight GmbH mit Sitz in Hanau, mit Tochtergesellschaften in den USA, Großbritannien, Frankreich, China und Australien, gehört weltweit zu den Markt- und Technologieführern bei der Herstellung von Speziallichtquellen. Heraeus Noblelight wies 2012 einen Jahresumsatz von 92,5 Millionen € auf und beschäftigte weltweit 715 Mitarbeiter. Das Unternehmen entwickelt, fertigt und vertreibt Infrarot- und Ultraviolett-Strahler und -Systeme für Anwendungen in industrieller Produktion, Umweltschutz, Medizin und Kosmetik, Forschung und analytischen Messverfahren.

Heraeus Noblelight hat zum 31.01.2013 die Fusion UV Systems-Gruppe mit Hauptsitz in Gaithersburg, Maryland (USA) erworben.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an:

Hersteller: Heraeus Noblelight GmbH
Reinhard-Heraeus-Ring 7
D-63801 Kleinostheim
Tel +49 6181/35-8545, Fax +49 6181/35-16 8545
E-Mail hng-infrared@heraeus.com
Redaktion: Dr. Marie-Luise Bopp
Heraeus Noblelight GmbH,
Abteilung Marketing/Werbung
Tel +49 6181/35-8547, Fax +49 6181/35-16 8547
E-Mail marie-luise.bopp@heraeus.com

Dr. Marie-Luise Bopp | Heraeus Noblelight GmbH
Weitere Informationen:
http://www.heraeus-noblelight.com/infrared

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Digitalisierung von HR-Prozessen – tisoware auf der Personal Nord und Süd
21.03.2017 | tisoware Gesellschaft für Zeitwirtschaft mbH

nachricht Hochauflösende Laserstrukturierung dünner Schichten auf der LOPEC 2017
21.03.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise