DER KONSTRUKTEUR 11-12/2024

WERKSTOFF- UND

WERKSTOFF- UND VERBINDUNGSTECHNIK WÄRME EFFIZIENT ÜBERTRAGEN Folien werden mithilfe von Infrarot-Wärme und Vakuum kaschiert Kunststofffolien dienen als Lebensmittelverpackung, zur Abdichtung von Dächern oder auch als Funktionsfolien im Auto-Innenraum. Bei der Folienverarbeitung haben sich Infrarot-Strahler bewährt, denn sie können so ausgelegt werden, dass sie Kunststoffe vor allem an der Oberfläche erwärmen. PRODUKTE UND ANWENDUNGEN 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. Excelitas bietet Noblelight Infrarot-Systeme, die genau an Produkt und Prozess angepasst sind. BEDRUCKUNGEN TROCKNEN 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 Geotextili- Dr. Marie-Luise Bopp, Head of Marketing, Excelitas Noblelight GmbH, Kleinostheim en. 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, da diese im Luftzug flattern. 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, die die Folien sehr effizient vor allem an der Oberfläche erwärmt. Carbon Infrarot-Strahler vereinen mittelwellige Strahlung mit sehr kurzen Reaktionszeiten, das hilft Schäden bei einem unerwarteten Bandstopp zu minimieren. 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 KASCHIEREN 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. 3Con setzte als erster Hersteller von Vakuumkaschieranlagen für Automobilanwendungen Noblelight Infrarot-Strahler zur Aufheizung von TPO- und PVC-Folien ein. Im Gegensatz zu den 48 DER KONSTRUKTEUR 2024/11-12 www.derkonstrukteur.de

WERKSTOFF- UND VERBINDUNGSTECHNIK 01 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 beziehungsweise der Taktzeit um etwa fünf Sekunden. Zusätzlich sparen die eingesetzten mittelwelligen IR-Strahler gegenüber den bisher verwendeten Quarzgutstrahlern Platz und Energie. Eine Standby-Ansteuerung wie bei Quarzgutstrahlern, die eine permanente Vorheizung von circa 30 Prozent 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 01 Die Bedruckung auf Folien wird schnell getrocknet 02 Angepasste Infrarot-Systeme erwärmen Folien gezielt, ohne dabei Energie zu verschwenden 02 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 circa 6 m2 erübrigen sich ebenso beim Einsatz von schnellen mittelwelligen Infrarot-Strahlern. IMD-VERFAHREN PROFITIERT VON INFRAROT-STRAHLERN 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 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 Kunst- stoffgussteile. 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 IRund 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. PRÄGEPROZESSE BEI FOLIEN VERBESSERN API Foils Ltd in Großbritannien 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. Ein Carbon Infrarot-System hilft API Foils beim Heißprägen von holografischen Folien die Produktionsgeschwindigkeit zu erhöhen und den Prägeprozess besser zu kontrollieren. Die Produktion holografischer Folie hängt vom heißen Prägen des polyesterbasierten Films ab. Dies wird normalerweise mithilfe 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 sich API, nach alternativen Methoden zu suchen. Schnell war klar, dass ein Vorheizen der Folie eine zügige und einfache Methode sein würde, um die Prägetemperatur 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 83 kW 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. Bilder: Aufmacher 3CON, sonstige Excelitas www.noblelight.com www.derkonstrukteur.de DER KONSTRUKTEUR 2024/11-12 49