Die Lackhärtung nach aufwendigen Beschichtungsprozessen ist energieintensiv und stellt Anwender vor viele Herausforderungen. Anwendungsoptimiert kann die Kombination aus UV-Strahler, UV-LED-Systemen sowie Infrarot-Wärmelösungen effiziente Ansätze zur Lacktrocknung bieten. Dabei sind jedoch der jeweilige Anwendungsfall und die einzustellenden Parameter zu beachten.

UV-Härtung im Einsatz

Bei einem UV-Härtungsprozess, der Polymerisation, werden Photoinitiatoren durch intensives UV-Licht aktiviert, um sich zu vernetzen. Damit wird das Material schnell gehärtet, die Oberfläche ist trocken, abriebfest und lässt sich sofort weiterverarbeiten. Wellenlängen, UV-Lichtintensität und –Dosis müssen auf die Photoinitiatoren der Lackformulierung beziehungsweise der Beschichtung abgestimmt sein. Die unterschiedlichen UV-Systeme emittieren dabei UV-Licht im Wellenlängenspektrum von 200 bis 400 nm.

Pulverlacktrocknung Quelle: Heraeus

Vor dem Auftrag der Beschichtung kann mittels VUV Strahlung (Vakuum UV) die Oberflächenspannung der zu beschichtenden Fläche gesenkt und deren Oberflächenenergie gesteigert werden. Mit den daraus resultierenden, veränderten Benetzungseigenschaften sind Materialen besser und schneller weiterverarbeitbar. Anschließend wird die UV-Beschichtung gehärtet. Hierbei ist der Einsatz intensiver mikrowellen-angeregter UV-Mitteldrucksysteme möglich, wenn sie eine entsprechende Dotierung haben. Ebenfalls denkbar sind UV LED-Systeme. Zudem sind Zwischenhärtungsschritte bei Auswahl der geeigneten UV-Lösung umsetzbar. Zum Abschluss kann die Oberfläche nochmals mit einem speziellen UVC Cure-System verbessert werden. Diese emittiert, ähnlich wie UV LEDs, monochromatische UV-Strahlung im UVC Bereich. Oberflächen werden somit deutlich kratzfester. Je nach Prozessschritt können unterschiedliche UV-Lösungen verwendet werden, wie sie Hereaus Noblelight bietet.

Der Einsatz fortschrittlicher UV-LED Technologie ist eine vielversprechende Option zur Verringerung des Energieverbrauchs und Hitzeeintrages. UV-LEDs sind Ozonfrei und besitzen eine lange Lebensdauer. Das vereinfacht Wartung und spart Kosten. Durch die aktuellen Entwicklungen von UV LED Beschichtungen und Farben ist eine Härtung mit UV LEDs trotz des monochromatischen Spektrums möglich.

Infrarot-Strahlung zur Lacktrocknung

Umfangreiche Versuche zeigen, dass ein Carbon Infrarot-Strahler bis zu 30 % weniger Energie für den Trocknungsprozess benötigt als ein herkömmlicher kurzwelliger Infrarot-Strahler. Diese speziellen Strahler vereinen wirksame mittelwellige Strahlung mit hohen Flächenleistungen und beschleunigen die Trocknung wasserhaltiger Farben und Lacke bei hohem Wirkungsgrad. Die Wellenlänge der Infrarot-Strahlung hat dabei einen erheblichen Einfluss auf die Trocknung. Da Wasser mittelwellige Strahlung sehr gut absorbiert und in Wärme umsetzt, wird dieser Strahlungsbereich bei der IR-Trocknung von Wasserlacken eingesetzt. Somit verdunstet das Lösungsmittel besonders schnell. 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 auf diese Weise verhindert. Die Wärmeübertragung erfolgt kontaktfrei und effizient, mit Hilfe von elektromagnetischen Wellen. Auf diese Weise ist es möglich, das Anhaften störender Partikeln im empfindlichen Lack während der Trocknung zu minimieren.

Kombination von Infrarot-Wärme und UV-Technologie

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, Materialien vor der UV-Vernetzung gezielt zu erwärmen. Zudem kann Infrarot-Wärme eingesetzt werden, 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 kann folglich zu einer Energieeinsparung und somit zu einem effizienteren Lackierprozess führen.

Ulrich Schneider
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