Aktualności i przegląd rynku

Innowacyjne zastosowanie techniki podczerwieni zwiększa efektywność i zmniejsza zużycie energii

Selektives Transformiertes InfraRot (z niemieckiego STIR) może przy ogrzewaniu i suszeniu powierzchni skrócić trwanie procesu i przyczynić się do polepszenia właściwości lakierowania. Na uniwersytecie w Würzburgu zmierzono intensywności promieniowania różnych emiterów, w zależności od długości fal i zestawiono wyniki.

Okazało się, że STIR (Selektives Transformiertes Infrarot - selektywny dobór promieniowania podczerwieni) jest bardziej efektywna przy procesach obróbki termicznej materiałów niż konwencjonalnie stosowane technologie, ponieważ umożliwia ona bardziej wydajną i zróżnicowaną obróbkę lakierów i tworzyw sztucznych o zróżnicowanej strukturze i różnych właściwościach mechanicznych. Dzięki tej technologii można skrócić czasy suszenia i sieciowania oraz zredukować nakład energii. Przekłada się to również na zwiększenie jakości tak wytworzonych warstw. Wykres, który zamieszczony jest na następnej stronie, wyraźnie pokazuje możliwości zastosowania technologii STIR na przykładzie części z tworzywa sztucznego pokrywanych lakierami samochodowymi. Podkład malarski (grunt) i lakier bazowy są produktami wodorozcieńczalnymi, natomiast emalia transparentna jest lakierem zawierającym rozpuszczalnik. Kolumny po lewo - oznaczone jako KW (konvektiver Wärme) przedstawiają czasy, które zwykle uzyskuje się za pomocą ciepła konwekcyjnego. Czasy przedstawione za pomocą kolumn po prawej stronie (STIR) uzyskuje się w zastosowaniach przemysłowych omawianej metody.

Lakiery proszkowe i składniki lakierów wodorozcieńczalnych albo rozpuszczalnikowych składają się często z żywicy epoksydowej, poliestrowej lub akrylowej albo innych tworzyw sztucznych. Mają one służyć ochronie i poprawie jakości powierzchni metali, tworzyw sztucznych, drewna lub materiałów budowlanych. W tym celu powinny ulec stabilnemu związaniu zarówno wewnątrz, jak i na powierzchni podłoża. Zwiększa się przez to trwałość wobec ekstremalnych warunków atmosferycznych oraz działania światła ultrafioletowego. Strata połysku po standardowym czasie działania 300 godz. jest bardzo mała. Także przy sieciowaniu można uzyskać znaczne przyspieszenie czasów obróbki.

Metoda optymalizuje właściwości lakierowania

Lakiery proszkowe z żywicy akrylowej ogrzewane zwykle za pomocą ciepła konwekcyjnego osiągają na powierzchni do 130 st. C i polimeryzowane są w ciągu 20 minut. Dzięki metodzie STIR proces ten następuje w zależności od struktury barwników, gęstości promieniowania, zastosowanego chłodzenia i rodzaju substratu w czasie od 7 sekund do 5 minut. Testy wykazały, że dzięki technologii STIR można zwiększyć przyczepność i odporność mechaniczną powłoki (wytrzymałość, odporność na zginanie, odporność udarnościową itd.). Znacznie skrócony czas działania bardzo zmniejsza również obciążenie termiczne podłoży czułych na temperaturę. Ma to duże znaczenie np. przy płytach pilśniowych MDF z powodu zagrożenia odgazowywania i możliwego w związku z tym uszkodzenia warstwy lakieru. Testy w Instytucie Technologii Drewna w Dreźnie pokazały, że przy lakierowanych płytach MDF wszystkie parametry warstw lakieru uzyskanych metodą STIR spełniają zadane normy odnośnie trwałości, przyczepności, rozszerzania liniowego, udarności, zdolności rozszerzania przy gięciu itd.

Przy podłożach stalowych odporność przeciwkorozyjna jest nawet lepsza niż przy zwykłym lakierowaniu. Dotyczy to odporności na wilgoć, testu w komorze solnej, testu na stabilność przy ekstremalnych warunkach pogodowych (szok termiczny) i odporności na światło ultrafioletowe. Pierwotne odcienie barwy pozostają i nie pojawiają się odbarwienia. Także farby i lakiery rozpuszczalne w wodzie mogą być szybko osuszane i polimeryzowane emiterami STIR. Technologia ta przyspiesza również procesy przy ogrzewaniu tworzyw sztucznych dla m.in. formowania termicznego, laminowania, obkurczania. STIR przyczynia się ponadto do zmniejszenia zużycia energii. Standardowy nakład energii spada ze 100 proc. przy KIR (konwencjonalna metoda podczerwieni) aż do 29 proc. przy metodzie STIR.

Technika znajduje zastosowania w praktyce

Technologia jest dopracowana technicznie i już sprawdza się w praktyce. Obecnie producent realizuje ze swoimi poddostawcami pojazdów techniczne rozwiązanie dla produkcji seryjnej. Przy tym należy po raz pierwszy kompletnie wysuszyć metodą STIR warstwy lakieru na częściach z tworzywa sztucznego. Promieniowanie zwykle stosowanych jasnych radiatorów (promienników wysokotemperaturowych) na podczerwień jest często niewystarczająco wyłapywane przez wiele materiałów podłoża np. przez tworzywa sztuczne, ponieważ emisja radiatora i absorpcja tworzywa sztucznego mają tylko niewielki stopień zgodności. Następstwem tego jest to, że większa część wytwarzanego promieniowania i w związku z tym część włożonej energii pozostaje bez działania. Natomiast zgodne z absorpcją promieniowanie oddaje energię w długościach fal, które są konieczne dla obróbki i w ten sposób umożliwia krótsze czasy obróbki przy mniejszym nakładzie energii. Odpowiednio obowiązuje to dla wszystkich procesów, które odnoszą się do ogrzewania albo suszenia powierzchni, jak np. odkształcanie, formowanie, sieciowanie, lakierowanie proszkowe, laminowanie, sklejanie kilku warstw, wulkanizowanie albo obkurczanie.