Wärme statt Gas - fmp technology gmbh

MARKTBERICHT | Trends in der Beschichtungstechnik
Wärme statt Gas
FMP Technology präsentiert eine neue Generation von Trocknern, die
80 % der Energie tatsächlich für die Trocknung nutzen soll
I
n der Beschichtungstechnik werden
heute nahezu durchweg Konvektionstrockner eingesetzt. Sie arbeiten mit
heißer Luft, um dem zu trocknenden
Flüssigkeitsfilm die notwendige Wärme
zu- und gleichzeitig die Lösemitteldämpfe,
die dem Film entweichen, aus dem
Trocknerbereich abzuführen. Die Effizienz
dieser Trockner ist jedoch umstritten.
So zeigen numerische Messmethoden,
mit denen die Nutzung der eingesetzten
Wärmeenergie untersucht werden kann,
dass maximal 20 % der eingesetzten
Energie für die eigentliche Trocknung
verwandt wird. Das bedeutet im Umkehrschluss: Vierfünftel der eingesetzten
Energie werden nicht direkt für die
Trocknung genutzt und verpuffen.
Nachteile der Konvektions­
trockner beseitigen
Die FMP Technology GmbH hat auf
der ICE 2011 erstmals einen neuartigen
Diffusionstrocknung vorgestellt, der sowohl
bei der Trocknung von Papier, Kunststofffolien und Textilien als auch Metallbändern
eingesetzt werden kann. „Ziel unser
Bemühungen war es“, so Prof. Dr. Franz
Durst, Geschäftsführender Gesellschafter
des Unternehmens, das sich in den
letzten Jahren besonders auf dem Gebiet
innovativer Techniken und Lösungen im
Bereich der Strömungsmechanik einen
Namen gemacht hat, „einen Trockner
zu entwickeln, der die bestehenden
Nachteile herkömmlicher Trockner beseitigt
und eine deutlich verbesserte Effizienz
aufweist.“ Herausgekommen ist ein
Trockner, der – so versichern die Erlanger
Experten – eine Energieeffizienz von ca.
80 % bietet, d.h. um Faktor 4 höher liegt
als herkömmliche Konvektionstrockner.
Die Innovation von FMP unterscheidet
sich bereits in seinem grundlegenden
Funktionsprinzip von gängigen Trocknern:
Denn anders als in Konvektionstrocknern
üblich wird die Flüssigkeit nicht durch
Anströmen des Fluidfilms mit einem
Trocknungsgas verdampft, sondern mittels
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Prof. Dr. Franz Durst und Martin Gillert
einer dem Subtrat gegenüberliegenden
Wärmequelle. Zusätzlich kommt Wärme,
die dem Subtrat über die Unterseite
zugeführt wird, zum Einsatz.
„Damit entfällt der Aufwand zum
Aufheizen und Trocknen des Trocknungsgases und auch dessen Reinigung, um
den Niederschlag von Staubteilchen
auf der Schicht zu verhindern“, betont
Martin Gillert, Geschäftsführer von
FMP. Die verdampfte Flüssigkeit wird
durch einen Temperaturgradienten über
der Filmoberfläche abgeführt, der in
Richtung der Wärmequelle gerichtet ist.
Somit strömt die verdampfte Flüssigkeit
im Wesentlichen senkrecht von der
Fluidoberfläche ab. Auf diese Weise wird
eine parallel zur Fluidoberfläche gerichtete
Strömung vermieden und die so genannte
„Wolkigkeit“ des Fluidfilms („Meliereffekt“)
gehört der Vergangenheit an.
Die Temperaturdifferenz
ist das Geheimnis
Wie funktioniert der Diffusionstrockner
von FMP genau? Eine dem Substrat
zugewandte Wärmequelle, nennen wir sie
„Nr. 1“, wird in einem definierten Abstand
von der freien Oberfläche bzw. Grenzfläche
des auf das Substrat aufgetragenen
Fluidfilms angeordnet. So wird der Fluidfilm
vorwiegend mittels direkter Wärmeleitung
– und nicht durch Wärmeübertragung
mittels Konvektion – aufgeheizt. „Auf diese
Weise ist eine homogene Erwärmung
des Fluidfilms und eine gleichmäßige
Verdampfung der Flüssigkeit garantiert“,
erläutert Durst. Die Temperatur dieser
Wärmequelle kann genau geregelt werden.
Mit einer zweiten, temperaturbeaufschlagten Wärmequelle Nr. 2 kann die
Transportfläche unterhalb des Substrats so
geregelt werden, dass sie stets kleiner als
die Temperatur der ersten Wärmequelle ist.
„Die Differenz zwischen der ersten
und der zweiten Temperatur kann nun so
eingestellt werden, dass sich entlang der
Transportvorrichtung eine vorgegebene
Temperaturdifferenz (Temperaturgradient)
einstellt“, erläutert Gillert. „Je größer der
Temperaturgradient ist, desto effektiver ist
die Verdampfung der Flüssigkeit.“ Daher
kann es beispielsweise sinnvoll sein, die
zweite Temperatur der Transportfläche auf
Raumtemperatur zu halten oder sogar die
Transportfläche zu kühlen. Da die Menge
der zu verdampfenden Flüssigkeit in
Transportrichtung abnimmt, kann sich die
Temperaturdifferenz zwischen erster und
zweiter Temperatur entlang der Transportrichtung in vorgegebener Weise ändern.
Bei Bedarf kann der Temperaturgradient – ergänzend zur Regelung der
ersten und zweiten Temperatur – auch
durch eine Änderung des Abstands der
Wärmequelle von der Oberfläche des
Fluidfilms eingestellt und geändert werden.
Auch ein anderes Problem sehen die
FMP-Experten gelöst: „Die Tatsache, dass
wir eine durchströmbare Wärmequelle
verwenden und die verdampfte Flüssigkeit
durch die Wärmequelle hindurch abgeführt
wird, hat sich als besonders vorteilhaft
erwiesen. Denn damit kann die verdampfte
Flüssigkeit im Wesentlichen senkrecht von
der Oberfläche des Fluidfilms abgeführt
werden. Eine unerwünschte Strömung der
verdampften Flüssigkeit parallel zum Fluidfilm können wir von vornherein vermieden.“
Dezember 11 / Januar 12 | COATING & CONVERTING | C2 Deutschland
Trends in der Beschichtungstechnik | MARKTBERICHT
Ein Trocknungsbooster wird für die Installation in einer Industrieanlage mit einer Arbeitsbreite
von 500 mm vorbereitet
Mobile Booster kombinieren
Diffusionstrocknung und
Düsenbeschichtung
Um bereits bestehende Industrie- und
Technikumsanlagen in den Bereichen
Energieeffizienz und Trocknerleistung
aufrüsten zu können, bietet FMP die
neuen Diffusionstrockner als modulare
Beschichtungs-Trocknungstrolleys, so
genannte „Trocknungsbooster“, an. „Durch
die Kombination aus Düsenbeschichtung
und Diffusionstrocknung lassen sich mit
Hilfe der Booster superdünne Schichten
als Nass- und Trockenfilm sehr gut
reproduzieren und in höchster Genauigkeit
und mit der gewünschten Wirtschaftlichkeit herstellen“, erläutert Durst.
„Da mit unserer neuen Trocknerlösung
Störungen der beschichteten Oberflächen,
die durch die hohen Luftgeschwindigkeiten
herkömmlicher Konvektionstrockner
verursacht werden, vermieden werden
können, eignen sie sich besonders gut
für hochwertige und anspruchsvolle
Produkte wie Dünnschichtsolar-Module,
Printed Electronics, optische Folien
oder Membrane“, unterstreicht Durst.
Die „Booster“ sind für unterschiedlichste Fluid-Substrat-Kombinationen,
so z. B. für Schichten auf Folien,
Papieren und etc., erhältlich. „Sie können
anstelle eines ersten Trocknersegments
problemlos in bestehende Anlagen
integriert werden und ermöglichen
kleine kompakte Trocknereinheiten, die
teilweise mehrere Meter kürzer sind als
herkömmliche Konvektionstrockner.“
Stand # 2147
KONT INUIER L IC HE S
BE S C HIC HTEN
B E S C H IC H T E N , T RO C K N E N U N D L A M I N I E R E N –
DI E G RU N D F U N K T IO N E N D E S «K T F - S »
Für kleinere Musterlängen rechnet sich
der Einsatz einer Produktionsmaschine nicht. Die kontinuierliche,
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Marktleader nutzen bereits heute Mathis Technologie mit Erfolg.
C2 Deutschland | COATING & CONVERTING | Dezember 11 / Januar 12
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