infrarot
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INFRAROT I N F R A R O T – F Ü R I N N O V A T I V E L Ö S U N G E N Wärmeprozesse für die Kunststoffverarbeitung Heraeus Noblelight GmbH Wärme für Kunststoffe Gebrauchsgegenstand oder Kunst- Wärme spielt bei der Formgebung und Infrarot-Wärme erfüllt objekt, High-Tech-Gerät oder Spiel- Verarbeitung von Kunststoffen, vor allem alle Anforderungen zeug, Verpackungsmaterial oder bei Thermoplasten, eine zentrale Rolle. ● Die Wärmeübertragung ist einfach – Konstruktionswerkstoff – Kunst- Zum Erweichen, Formen – Biegen, sie erfordert keinen Kontakt zum stoffe kommen in den unterschied- Strecken, Blasen, Tiefziehen und Prägen, Material und kein Medium wie Luft lichsten Erscheinungs- und Anwen- zum Verpacken – Entkeimen, Schrump- oder Wasser. dungsformen in unserer Umgebung fen, Verschweißen, Kaschieren, zum vor. In der Raumfahrt und im Haus, Tempern, Härten, Kleben, Trocknen, tragen werden – Folien, Platten und in Kleidung und für Lebensmittel, bis hin zum Aufbereiten von Kunststoff- andere Formen werden in Sekunden in Medizin und zum Schutz der abfällen. erwärmt. Umwelt – Kunststoffe ersetzen nicht Infrarot-Strahlung bietet viele Möglich- nur andere Werkstoffe, sondern keiten, Wärme in den Verarbeitungs- den Fertigungsprozess ein – durch ermöglichen oftmals erst die Lösung prozess zu übertragen. passende Strahlerformen oder ● Es können große Leistungen über- ● Der Erwärmungsprozess fügt sich in konstruktiver Probleme. In allen Strahlerhauben erfolgt die Erwärmung Branchen werden Kunststoffe als mit dem Verarbeitungsschritt. Teil oder zum Schutz der eigenen ● Der Prozess ist wirtschaftlich – Produkte verarbeitet. durch geeignete Strahler erreicht der Erwärmungsprozess einen hohen Wirkungsgrad. Außerdem ist der Heraeus bietet alles Infrarot-Strahler Energieverlust an das Umfeld gering, aus einer Hand für gezielte Anwendungen da die Erwärmung auf das Material ● Infrarot-Strahler, die bei Heraeus ent- In enger Zusammenarbeit mit Kunden begrenzt wird. ● Infrarot-Prozesse benötigen wenig Platz. ● Infrarot-Wärme kann gezielt dort eingesetzt werden, wo sie gebraucht wird. Große Oberflächen werden ebenso bestrahlt wie kleine Teilflächen, gekrümmte Oberflächen oder massive Kunststoffmaterialien. ● Infrarot-Strahlung ist sicher, sie kann einfach an- und abgeschaltet werden. ● Gezielte Infrarot-Wärme ist innovativ. wickelt werden. ● Infrarot-Module und komplette werden neue Strahler und Strahlerformen entwickelt, die die Anwendung Infrarot-Systeme, nach Kunden- der Infrarot-Technik weiter vereinfachen anforderung konstruiert. und neue Verarbeitungstechnologien ● Die Regelung und Steuerung für möglich machen. Module und Systeme. ● Ein Technikum für Untersuchungen von Infrarot-Anwendungen. ● Langjährige Erfahrung aus vielen hundert installierten Anwendungen. ● Ausführliche Beratung und Betreuung unserer Kunden. Fertigungsprozesse können neu gestaltet werden. Trocknen von Druckfarbe Infrarot-Strahlung – Natürliche Wärme UV 250 sichtbares Licht Kunststoffe absorbieren je nach Materialeigenschaften einen Teil der Infrarot-Strahlung, reflektieren einen geringen Teil an ihrer Oberfläche und lassen einen Teil der Strahlung durch. Durch Auswahl von Strahlern mit geeigneten Spektren wird der größte Teil der Strahlung im Material absorbiert und in Wärme umgewandelt. Bestrahlungsstärke (relative Einheiten) Die wärmende Kraft der Sonne ist das natürliche Vorbild. Es ist die Infrarot-Strahlung, die wir im Sonnenlicht als Wärme empfinden. Wie das Licht ist Infrarot-Strahlung elektromagnetische Strahlung und wird ebenso schnell und mit nahezu unbegrenzter Leistung übertragen. Mit der Infrarot-Technik setzen wir die Strahlungsleistung und das Infrarot-Spektrum kontrolliert ein. Heraeus Strahler liefern die Infrarot-Strahlung, die im Material in Wärme umgewandelt wird. Zwillingsrohrstrahler erreichen eine besonders hohe Bestrahlungsstärke. kurzwellig mittelwellig langwellig Halogen 2600 °C 200 Kurzwelle 2200 °C 150 schnelle Mittelwelle 1600 °C Carbon 1200 °C 100 Mittelwelle 900 °C 50 0 0 1 2 Wellenlänge (µm) 3 4 5 Infrarot hat viele Spektren größeren Wellenlängen. Die Lage des Infrarot-Strahlen sind elektromagnetische Maximums im Spektrum gibt den Absorbiert wird das Strahlungsspektrum, Schwingungen ebenso wie sichtbares Strahlern ihren Namen – kurzwellige, das mit der Wellenlänge der Molekül- Licht. In Glühlampen und Halogenstrah- mittelwellige und langwellige Strahler. schwingung im Material übereinstimmt. lern wird Infrarot-Strahlung zusammen Durch Auswahl geeigneter Heizleiter Je nach Material haben Moleküle und mit Licht erzeugt. Schwingende Atome lassen sich Infrarot-Strahler mit opti- Molekülstrukturen spezifische Wellen- oder Moleküle in (heißer) Materie strah- malen Eigenschaften für diese Wellen- längen, bei denen sie absorbieren. Wird len elektromagnetischen Wellen ab. Die längenbereiche herstellen. die Strahlung absorbiert, gibt sie Energie vielen unterschiedlichen Schwingungen an das Molekül ab, das Material erwärmt erzeugen ein breites Spektrum von Absorbiert wird nur sich. Wellenlängen – vom sichtbaren Licht die passende Infrarot-Strahlung Kunststoffe absorbieren Infrarot-Strah- bis zum langwelligen Infrarot. Das breite Spektrum der IR-Strahlung lung vorwiegend im Wellenlängenbereich Die Temperatur des Strahlers bestimmt wird wie Licht zum Teil am Material oberhalb von 2 µm. Wirksam sind vor die spektrale Verteilung der Wellenlängen. reflektiert, ein Teil im Material absorbiert, allem C-H-Bindungen, die bei Wellen- Mit abnehmender Temperatur des Strah- und ein Teil durchdringt das Material. längen zwischen 3,2 µm und 3,5 µm lers verschiebt sich das Spektrum zu Der reflektierte Teil ist meist gering. absorbieren. 100 % Kurzwelle Kurzwelle 100 % Wasser 50 % PVC 0,02 mm Absorption Absorption 50 % 0 0 1 2 Wellenlänge (µm) Mit telw elle Mit telw elle Polyethylen 0,1 mm 3 4 0 5 Die Absorptionsspektren von Polyethylen und Polyvinylchlorid zeigen starke Absorption für Infrarot-Strahlung zwischen 2,5 µm und 4 µm. Für diese Materialien haben mittelwellige Strahler einen höheren Wirkungsgrad als kurzwellige Strahler oder Halogenstrahler. 0 1 2 Wellenlänge (µm) 3 4 5 Absorptionsspektrum von Wasser. Auch für die Trocknung haben mittelwellige Strahler einen deutlich höheren Wirkungsgrad als kurzwellige Strahler. Wellenlänge Der Strahlungsumwandler absorbiert die Die Bestrahlungsstärke passend zum Material transmittierte Infrarot-Strahlung, heizt sich bestimmt die Wärmemenge Dünne Materialien (Folien) werden von in sekundenschnelle auf 500 – 600 °C Die auf das Material übertragene Wärme- kurzwelliger Infrarot-Strahlung, die nur auf und strahlt dann mittel- und lang- menge wird durch die Leistung der einen geringen Strahlungsanteil passend wellige Strahlung zurück. Strahler, durch ihre Temperatur und zum Absorptionsspektrum des Materials Bei massiven Materialien dringt kurz- durch den Abstand zum Material liefert, kaum erwärmt. Das Material ist wellige Strahlung wegen der geringen beeinflusst. Durch die Auswahl des für die Infrarot-Strahlung transparent, Absorption tief in das Material ein und Spektrums ist die Temperatur und damit hier hat kurzwellige Infrarot-Strahlung sorgt für gleichmäßige Durchwärmung. auch die elektrische Leistung der einen geringen Wirkungsgrad. Mittel- Mittelwellige Strahlung wird bereits in der Strahler festgelegt. Um die übertragene wellige Strahlung dagegen wird stärker äußeren Schicht absorbiert und erwärmt Wärmemenge zu steigern, wird die absorbiert und erwärmt die Folie bei dadurch vor allem die Oberfläche. Bestrahlungsstärke – die Strahlungs- gleicher elektrischer Leistung wesentlich Mit den richtigen IR-Strahlern lässt sich leistung pro Fläche – erhöht. schneller. Damit bei besonders dünnen die Erwärmung von Kunststoffmaterialien Die Bestrahlungsstärke lässt sich steigern Materialien möglichst keine Strahlung entsprechend den Anforderungen durch die Anordnung der Strahler, durch verloren geht, bietet Heraeus einen steuern. Pigmente in gefärbten Kunst- Verwendung von Zwillingsrohrstrahlern Strahlungsumwandler aus einer Platte stoffen erhöhen die Absorption der und durch den Einsatz von Reflektoren. mit Mineralfasern an. Diese nimmt die Infrarot-Strahlung. restliche Strahlung auf und strahlt sie mit veränderter Wellenlänge auf das Material zurück. sichtbares Licht Bestrahlungsstärke (relative Einheiten) UV 250 kurzwellig mittelwellig langwellig Halogen 2600 °C 200 Kurzwelle 2200 °C 150 schnelle Mittelwelle 1600 °C Carbon 1200 °C 100 Mittelwelle 900 °C 50 4 5 Infrarot-Spektren verschiedener Heraeus Strahler. Die Kurven zeigen die Bestrahlungsstärke in den verschiedenen Wellenlängenbereichen bei gleicher elektrischer Leistung. Während der Halogenstrahler im kurzwelligen Bereich die höchste Leistung abstrahlt, haben Carbonstrahler und mittelwellige Strahler bei Wellenlängen oberhalb 2 µm deutlich höhere Strahlungsleistung. Kurzwelle 3 Halogen Kurzwelle/NIR 0 1 2 Wellenlänge (µm) Halogen Kurzwelle/NIR 0 Infrarot-Strahler – für jede Anwendung Heraeus bietet als einziger Her- Die Aufheiz- und Abkühlzeiten der Infrarot-Strahler können durch ihre hohe steller eine breite Palette von Infra- Strahler sind für die Regeleigenschaften, mechanische Stabilität in jeder erforder- rot-Strahlern, die für unterschiedliche für die Abschaltung zwischen Prozess- lichen Länge bis zu 6 m angefertigt Materialien und Prozesstechniken schritten und für die Prozesssicherheit werden. entwickelt wurden. Die richtige Aus- wichtig. Kurzwellige Strahler, schnelle Reflektor – Heraeus rüstet alle Strahler wahl bedeutet Energieeinsparung, mittelwellige Strahler und Carbonstrahler auf Wunsch mit Goldreflektoren aus. Es kürzere Erwärmungszeit und höhere haben die kürzesten Zeiten und damit handelt sich um eine Goldbeschichtung, Produktivität. die günstigsten Regeleigenschaften. die etwa 95 % der IR-Strahlung reflektiert Strahlungsleistung – die maximale und die wirksame IR-Strahlung damit Leistung, die von Infrarot-Strahlern fast verdoppelt. abgestrahlt werden kann, liegt zwischen Blendfreie IR-Strahler – aus Sicher- Kriterien für die Auswahl 2 von Infrarot-Strahlern 1 MW/m für Halogenstrahler und heitsgründen ist es für manche An- Infrarot-Spektren bestimmen die 20 – 80 kW/m2 für mittelwellige Strahler. wendung sinnvoll, die intensive Licht- Wärmeverteilung in Kunststoffen. Baulänge und Stabilität – Halogen- strahlung auszufiltern. Das wird durch Durch die Anpassung des Spektrums strahler werden mit einer beheizten eine besondere Strahlerbeschichtung werden Prozessablauf, Aufheizzeit und Länge bis zu 1 m und Carbonstrahler erreicht. Energiebedarf optimiert. bis zu 3 m hergestellt. Zwillingsrohr- Mittelwelle Carbon Twin Carbon Rundrohr schnelle Mittelwelle Strahlerformen – Heraeus als Kurzwellige Zwillingsrohrstrahler (1,5 sec.) und sind gut für schaltbare Hersteller von Quarzmaterialien bietet sind im Spektrum vergleichbar zu Prozesse geeignet. Sie haben das Spek- Zwillingsrohr- und Rundrohrstrahler auch Halogen-Strahlern. Sie werden dort ein- trum mittelwelliger Strahler und damit in gebogener Form an. Damit wird der gesetzt, wo eine schnelle Aufheizung einen hohen Wirkungsgrad für Kunst- Wärmeprozess direkt an den Fertigungs- wichtig ist. Durch die stabile Bauweise stofferwärmung und in Trocknungs- vorgang angepasst – gezielte Wärme. als Zwillingsrohr lassen sich größere prozessen. Baulängen bis 3 m. Baulängen (bis zu 2,4 m) herstellen. Mittelwellige Strahler zeichnen sich Die Strahler erreichen durch die stärkere durch hohe Wirtschaftlichkeit, Stabilität Infrarot-Strahler Heizwendel doppelte Lebensdauer. und Lebensdauer aus. Das Spektrum ist und ihre Eigenschaften Schnelle mittelwellige Strahler sind für Erwärmungsprozesse in den meisten InfraLight Halogen-Strahler NIR Zwillingsrohrstrahler mit einem Spektrum Materialien gut geeignet. Ihre Baulängen werden als kostengünstige Standard- zwischen kurz- und mittelwelligen betragen bis zu 6 m. strahler in handelsüblichen Abmessungen Strahlern. Die Strahler werden mit einer Strahler für gezielte Wärme – darüber in vielen Infrarot-Geräten für Erwärmungs- Baulänge bis zu 6 m angeboten. Die hinaus bietet Heraeus eine Reihe von und Trocknungsprozesse verwendet. Strahler sind für große Module geeignet. kleinen Strahlern an, mit denen Klein- Neu sind Halogen-Infrarot-Strahler mit Sie erreichen eine deutlich höhere Flächen- teile, Teilflächen oder gekrümmte Flächen Goldreflektor. Das Spektrum ist kurz- heizleistung als mittelwellige Strahler. erwärmt werden. Diese Strahler bedeu- wellig mit hohem Lichtanteil, es ist zur Carbon Infrarot-Strahler CIR sind ten eine echte Integration der Wärme Erwärmung von Platten und massiven neu entwickelte Strahler mit einem in die Fertigung. Mit solchen Strahler- Kunststoffmaterialien geeignet. Carbonband als Heizleiter. Die Strahler formen ist es möglich, Fertigungsschritte Baulänge maximal 1 m. erreichen sehr kurze Aufheizzeiten neu zu gestalten und zu vereinfachen. Blasformen von PET-Flaschen PTFE-Folien schneiden Trocknen auf Folien Infrarot-Module – Prozesswärme nach Maß Infrarot-Technik gelöst. Sie sind anschlussfertig zum Einbau in bestehende Anlagen oder zur Ausrüstung neuer Projekte. Infrarot-Module von Heraeus sind Module – Systeme – komplette Strahlerleisten, kleine prozessgerecht gestaltet komplette Wärmeprozesse und große Strahlerhauben, mobile Ausgangspunkt ist das Heraeus KR- Auf Wunsch werden Module als Trocknersysteme oder IR-Trockner Modul, ein festgelegtes Grundkonzept. komplette Infrarot-Systeme ausgerüstet kombiniert mit einem intensiven Daraus werden Infrarot-Module für die mit automatischer Regelung der Luftstrom. jeweilige Anwendung individuell und Strahlerleistung und der Produkt- prozessgerecht gebaut und ausgerüstet. Sie werden in den Abmessungen passend zur Kundenanlage gefertigt, mit maßgeschneiderten Infrarot-Strahlern und der für den Prozess erforderlichen Leistung. In ihnen sind alle technischen Fragen wie Strahlerauslegung, Halterungen, thermische und mechanische Stabilität, Sicht- und Berührungsschutz, Luftführung und andere Fragen der IR-Modul mit gebogenen Strahlern für Kaschier- und Prägeprozesse Schmelzen von Polypropylenfasern für Bodenbelag temperatur, mit Temperaturmessung Trocknen von Granulat am Produkt, elektronischer Steuerung gewünschten Temperaturprofil (Strahlerverteilung), den Sicherheitsanforderungen. und komplettem Schaltschrank. In der hohe Flächenleistung und an jeden Sie werden bei Heraeus nach den indivi- Ausstattung der Module und Systeme Regelungsbedarf. duellen Kundenanforderungen geplant verbinden sich anspruchsvolle Infrarot- und gebaut. Die notwendigen Daten Technik und breites Anwendungs-Know- Anwendungen werden vorher gemeinsam erarbeitet how. Unterschiedliche Prozessabläufe und oder im Heraeus-Technikum bestimmt. die große Palette unterschiedlicher Alle Möglichkeiten Materialien lassen jede Anwendung, Wichtigstes Maß für die Konstruktion jedes Modul anders aussehen. Durch- der Module ist die produktive Lösung laufende Materialbahnen – von Teppich- für das jeweilige Wärmeproblem. Durch böden bis zu dünnen Folien, zum Kleben das modulare Konzept können praktisch oder Prägen, Platten zum Kaschieren, beliebig große Heizfelder realisiert werden bewegtes Granulat zum Trocknen, Blas- mit Strahlerlängen bis zu 6 m. Die Flexi- formen von Flaschen, sich drehende bilität der Abmessungen, der Strahler- Rohre vor dem Verformen, und Schuh- auslegung, der Regelung und Steuerung sohlen mit Kleber sind wenige Beispiele macht eine Anpassung an fast jede zum Einsatz von Strahlerhauben. wärmetechnische Aufgabe möglich: Die Module sind dem Material (Spektrum) an variable Warenbahnbreiten ebenso angepasst, dem Energiebedarf, der Pro- wie an besondere Temperaturprofile, an duktionsgeschwindigkeit (Leistung), dem Wir lösen Ihr Wärmeproblem. Kunststoff erwärmen mit einem Omega-Strahler Flächenstrahler Heißnietstrahler Gezielte Wärme – die andere Infrarot-Technik Ein echte Herausforderung sind oder zum Heißnieten von Kunststoffstiften. Fertigungsprozesse, bei denen All diesen Strahlern gemeinsam ist ihre nur sehr kleine oder gekrümmte Ausrichtung in Bauform, Größe und Flächen, Ränder, Kanten oder Spektrum auf den gewünschten bestimmte Konturen der Produkte Prozess. Wärme wird ganz gezielt dort Wärme benötigen. erzeugt, wo sie gebraucht wird. Energie- Konturstrahler bilden Kanten oder verluste an die Umgebung sind so denk- Ränder von Werkstücken nach und bar gering. ermöglichen so gezielte Biegeprozesse Heraeus schafft die Voraussetzungen für oder das lokale Aktivieren von Klebern. Lösungen, die ganz auf die Anforderun- Kleine Flächenstrahler erwärmen gen des Anwenders abgestimmt sind. komplizierte Geometrien. Die Entwicklung von Strahlern orientiert Omegastrahler und Heißniet-Strahler sich an den Erfordernissen der Kunden sind optimal zum Verformen von Rohren und dem neuesten Stand der Technik. Kleber aktivieren auf einer Gummimanschette Verschweißen von Kunststoffrohren Versuche mit einem Leihmodul vor Ort Die Heraeus Vertriebsingenieure beraten in einem ersten Schritt bei der Gestaltung des Wärmeprozesses, Die Partner für Wärmeprozesse bei der Abschätzung der erforderlichen elektrischen Leistung und bei der Auswahl der optimalen Strahler. Heraeus- Die komplette Wärmetechnik kommt Mitarbeiter können auf Erfahrungswerte aus einer Hand: eine auf den Ver- aus unzähligen Anwendungen in allen arbeitungsprozess und das Material ab- Branchen während der vergangenen Für Untersuchungen vor Ort stehen gestimmte Infrarot-Technologie – vom 30 Jahre zurückgreifen. Leihgeräte zur Verfügung. Strahler bis hin zum kompletten Strahlerfeld mit allen Details der Wärmetechnik. Ein Technikum steht bereit für Unter- Heraeus liefert Infrarot-Strahler, suchungen an individuellen Materialien Module oder komplette Systeme und Formen mit den erforderlichen maßgeschneidert für Anlagenbauer, Anlagen. Untersuchungen über die die die Wärmetechnik selbst gestalten; Wirkung der Infrarot-Strahlung, Einfluss Infrarot-Module passend für den Einbau der verschiedenen Spektren, Messung in neue oder vorhandene Anlagen, die der Temperaturverteilung, Bestimmung der Betreiber selbst mit der Steuerung der erforderlichen Leistung und anderer ausrüstet; komplette betriebsbereite Betriebsparameter gehören zur Konzep- Systeme konstruiert nach den Anforde- tion eines neuen Wärmeprozesses. rungen der Kunden. Versuche im Heraeus Anwendungszentrum Weltweite Kompetenz von Ultraviolett bis infrarot Heraeus Noblelight GmbH ist Teil des Heraeus Technologie Konzerns mit Vertriebsniederlassungen und Fertigungsstätten in Europa, Amerika, Asien und Afrika. ● Niederlassungen und ● Händler beraten und betreuen InfrarotKunden weltweit. Heraeus Noblelight fertigt Speziallampen für den gesamten Bereich des technischen Lichtes von Ultraviolett bis Infrarot. Für die Kunststoffverarbeitung werden Strahler und Module in verschiedenen Anwendungen eingesetzt: BlueLight® UV-Systeme für die Druckfarbenhärtung – Trocknen ohne Wärme ist vorteilhaft für Folien und andere temperaturempfindliche Materialien. UV-Strahler zum Härten von Farben, Lacken, Kunststoffen und Klebstoffen BlueLight® UV-Module für die Entkeimung von Packstoffen UV-Strahlung sorgt für längere Haltbarkeit von Lebensmitteln in Folien und Bechern. Oberflächenaktivierung mit UV-Strahlung – ein Prozess, der die Oberflächenspannung von Kunststoffolien erhöht und die Haftung verbessert. Reg. No. 39254
