Folien aus Kunststoff werden sehr vielseitig genutzt, zur Abdichtung von Dächern, als Lebensmittelverpackung, als Dekorfolien auf Möbeln oder Funktionsfolien im Auto-Innenraum. Die Folien werden dafür lackiert, bedruckt, geprägt, laminiert oder kaschiert und alle diese Prozesse profitieren von innovativen Infrarot-Systemen. Sehr dünne Folien sind eine Herausforderung für Wärmeprozesse. Hier haben sich Infrarot-Strahler sehr gut bewährt, denn sie können genau so ausgelegt werden, dass sie Kunststoffe vor allem an der Oberfläche optimal erwärmen.
Wenn die Prozessgeschwindigkeit bei der Verarbeitung von Folien gesteigert werden soll, kommen konventionelle Heizmethoden schnell an ihre Grenzen. Große, tonnenschwere Walzen müssen lange aufgewärmt werden, kühlen bei einem unerwarteten Bandstopp nur langsam ab und können so Probleme verursachen. Heißluft lässt die Folien flattern und die Wärmeübertragung ist nicht optimal, sodass Heißluftöfen sehr groß geplant werden müssen, wenn höhere Bandgeschwindigkeiten erreicht werden sollen. Dagegen überträgt Infrarot-Strahlung die Energie kontaktfrei und sehr effizient. Carbon Infrarot-Strahler geben mittlere Wellenlängen ab und erwärmen so die Folien vor allem an der Oberfläche. Sie können sehr gut gesteuert werden, denn sie reagieren innerhalb von Sekunden. Das minimiert Schäden bei plötzlichem Bandstopp.
Tests zeigen, dass genau angepasste Infrarot-Systeme Folien gezielter erwärmen, ohne dabei Energie zu verschwenden. (Copyright Excelitas 2024)
Infrarot trocknet individuelle Bedruckung
Folien kommen beim Hausbau ebenso zum Einsatz wie in der Landwirtschaft. Die NOW Contec GmbH & Co.KG konfektioniert als Lohndienstleister Kundenmaterial nach deren Vorgaben und Spezifikationen. Schwerpunkt bildet die Konfektionierung von bahnförmigen Materialien für den Gebäudeschutz als Unterspannbahnen, Dampfsperren, Fassadenbahnen oder Geotextilien. Diese Folienbahnen werden mit Logos, Sicherheitshinweisen und ähnlichem nach Kundenwunsch bedruckt. Bei der Suche nach einer effizienten Trocknung der Bedruckung zeigte sich, dass Heißluft für die dünnen Folien keine Option gewesen wäre, denn diese flattern im Luftzug. Zudem hätte ein Heißluftofen bei der nötigen Bandgeschwindigkeit in riesigen Dimensionen gebaut werden müssen. Die Wahl fiel daher auf eine Infrarot-Trocknung, mit mittelwelligen Infrarot-Strahlern. Kurzwellige Strahlung strahlt einfach durch eine Folie hindurch, während mittelwellige Strahlung Folien sehr effizient vor allem an der Oberfläche erwärmt. Carbon Infrarot-Strahler vereinen mittelwellige Strahlung mit sehr kurzen Reaktionszeiten, das hilft Schäden zu minimieren bei einem unerwarteten Bandstopp. Jürgen Hüther, Geschäftsführer bei NOW Contec ist sich sicher: „Lufttrocknung hat uns nicht überzeugt, mit der Infrarot-Lösung sind wir nun aber sehr zufrieden!“
Folien werden kaschiert
Türen, Mittelkonsole oder Instrumententafel eines Autos bestehen aus Trägerteilen aus Kunststoff- oder Naturfasern, die mit einer Folie überzogen werden. Dies geschieht oft mittels der Vakuumkaschiertechnologie. Das Klebstoffsystem wird dabei vorab auf die Folie oder das Trägerteil appliziert. 3CON entwickelt und fertigt innovative Werkzeug- und Anlagentechnik zur Fertigung von Automobil-Innenausstattungen, wie Türverkleidungen, Instrumententafel und vielen weiteren Bauteilen für alle namhaften OEM und TIER 1 der Automobilbranche.
Bedruckung auf Folien wird schnell getrocknet (Copyright Excelitas 2024)
3CON setzte als erster Hersteller von Vakuumkaschieranlagen für Automobilanwendungen Noblelight Infrarot-Strahler zur Aufheizung von TPO- und PVC-Folien ein. Im Gegensatz zu den konventionellen Quarzgutstrahlern bieten die Noblelight Infrarot-Strahler enorme Vorteile. Sie durchwärmen die Folien schneller, reduzieren die Taktzeiten und sparen gleichzeitig Energie, was einen technologischen Quantensprung für diese Anwendung darstellt.
Dem Einsatz der schnellen mittelwelligen Infrarot-Strahler gingen langfristige Versuchsreihen zur Ermittlung der optimalen Strahlungswellenlänge voraus. Getestet wurden speziell PVC- und TPO-Folien und deren Durchwärmverhalten. Ein Ziel war, die optimale Wellenlänge zu ermitteln, die ein gleichmäßiges und schnelles Eindringen der Infrarot-Strahlung in das jeweilige Material ermöglicht. Excelitas fertigt die Noblelight Infrarot-Strahler so, dass sie genau zu den Kundenvorgaben passen. Die von 3CON entwickelte Strahleransteuerung gestattet darüber hinaus, die Wellenlänge der Strahler den Materialerfordernissen genau anzupassen. Neben Prozessvorteilen ergibt sich hieraus eine Verkürzung der Aufheizzeit bzw. der Taktzeit um etwa 5 Sekunden.
Zusätzlich sparen die eingesetzten schnellen mittelwelligen IR-Strahler gegenüber den bisher verwendeten Quarzgutstrahlern Platz und Energie. Eine Standby-Ansteuerung wie bei Quarzgutstrahlern, die eine permanente Vorheizung von ca. 30 % erfordern, ist nicht erforderlich. Infrarot-Strahler werden nur dann eingeschaltet, wenn Wärme benötigt wird. Dadurch wird die Peripherie der Anlage nicht unnötig erwärmt und eine erhebliche Energieeinsparung realisiert. Das früher notwendige Herausfahren des Unterheizkörpers zur Vermeidung einer möglichen Überhitzung entfällt ebenfalls, da Infrarot-Strahler aufgrund geringer Masse nach dem Ausschalten sofort kalt sind. Die zusätzliche Parkposition und der entsprechende Platzbedarf mit ca. 6m² erübrigen sich ebenso beim Einsatz von schnellen mittelwelligen Infrarot-Strahlern.
Infrarot-Wärme und UV-Technologie für dekorative Kunststoffteile im IMD-Verfahren
Folien werden mit Hilfe von Infrarot-Wärme und Vakuum kaschiert (Copyright 3CON 2024)
Dekorative Leisten im Auto, Schalter in Metalloptik oder hochglänzende Armaturen werden aus Kunststoff-Spritzguss hergestellt und außen beschichtet. Dies geschieht häufig im IMD-Verfahren, der sogenannten In-Mold-Dekoration oder auch Folienhinterspritzung.
Excelitas arbeitet in der IMD-Technik mit dem Spezialisten für Dünnschichttechnologie Leonhard Kurz zusammen. Die Leonhard Kurz Stiftung & Co. KG entwickelt und produziert faszinierende Lösungen für die Oberflächenveredelung und funktionale Beschichtungen, die auf Träger aufgebracht und für eine Vielzahl von Produkten eingesetzt werden, in Fahrzeugen ebenso wie in Elektronikprodukten, Haushaltsgegenständen oder Möbeln. Dabei kommt auch die IMD-Technik zum Einsatz, bei der Spritzguss und Kunststoffdekoration in einem einzigen Arbeitsschritt kombiniert werden.
Beim IMD-Verfahren wird ein Trägerprodukt mit Dekorlack innerhalb der Spritzgussform platziert. Während die Form mit Kunststoff gefüllt wird, heftet sich Lack oder Farbe an die Oberfläche der Kunststoffgussteile. Beim Öffnen der Form löst sich dann der Lack vom Träger und bleibt am Kunststoffteil. Das beschichtete Teil kann nun entnommen werden.
Der gesamte Prozess profitiert von IR- und UV-Technologie. Das beschichtete Transferprodukt lässt sich wesentlich besser verarbeiten, wenn es durch Infrarot-Strahlung vorgewärmt und so verformbar wird. Der Lack wird nach dem Spritzguss durch UV-Strahlung gehärtet und damit besonders kratzfest.
Infrarot-Wärme verbessert Prägeprozess bei Folien
Infrarot-Strahler heizen Folien vor dem Prägen (Copyright Excelitas 2024)
Ein Carbon Infrarot-System hilft API Foils Ltd in Großbritannien, beim Heißprägen von holografischen Folien die Produktionsgeschwindigkeit zu erhöhen und den Prägeprozess besser zu kontrollieren. API Foils ist weltweit aktiv in der Produktion einer breiten Palette von Stanzfolien für Briefpapier, Weinetiketten, Lebensmittelverpackungen, Bilderrahmen und vieles mehr. Das Unternehmen stellt auch holografische Folien her und diese werden später eingesetzt, um 2D- oder 3D-Effekte auf Kreditkarten oder Logos, zu Dekoration- oder Sicherheitszwecken zu erreichen. Die Produktion holografischer Folie hängt vom heißen Prägen des polyesterbasierten Films ab, und dies wird normalerweise mit Hilfe von prägenden Rollen erreicht, die mit heißem Öl gefüllt sind. Diese Technologie lässt sich jedoch nur schlecht kontrollieren. Um dem abzuhelfen, aber auch, um die Produktionsgeschwindigkeit zu erhöhen und verschiedenartige Materialen auf der gleichen Linie prägen zu können, entschied API, nach alternativen Methoden zu suchen.
Es war bei API schnell klar, dass ein Vorheizen der Folie eine schnelle und einfache Methode sein würde, um die Prägetemperatur wirklich zu kontrollieren, und dass Infrarot-Wärme das beste Mittel dafür war. Nach erfolgreichen Tests, wurde ein Carbon Infrarot-System von Excelitas in die Produktionslinie integriert. Das mittelwellige 83kW Carbon System wurde direkt nach der Filmrollenabwicklung und direkt vor der Prägestation installiert. Durch ein optisches Pyrometer kann die Temperatur der Folie vor der Prägung exakt kontrolliert und eingestellt werden. Zudem stellen die schnellen Reaktionszeiten der Carbon Strahler sicher, dass bei einem unerwarteten Bandstopp der Ausschuss minimiert wird.
Textquelle: Excelitas
Aufmacherbild: Kurz
