Der Quarzreflektor macht es möglich, die Vorteile der Infrarotwärmetechnologie für Prozesse im Vakuum, für reine Produkte oder für Hochtemperaturprozesse zu nutzen. Infrarotstrahlung erzeugt ohne ein Zwischenmedium die Wärme direkt im Material. So können schnell große Energiemengen übertragen werden. Strahler aus Quarzglas, ausgestattet mit einem Reflektor aus opakem Quarzglas, helfen, Kontaminationen zu minimieren, da keine Metalle ausdampfen können.
Die Erwärmung bei Produktionsprozessen unter extremen Bedingungen ist eine echte Herausforderung. Nicht jede Wärmequelle bleibt lange intakt, wenn die Umgebung stark sauer oder basisch ist. Besonders die Reflektoren, die die Wärmestrahlung gezielt auf das Produkt oder den Prozess richten, können dann leicht korrodieren. Auch Anwendungen unter Vakuum oder hohen Temperaturen erfordern besondere Maßnahmen.
Heraeus bietet Infrarotstrahler mit einem Reflektor an, der nicht aus Gold oder Metalloxiden, sondern aus opakem Quarzglas besteht. Säuren, Laugen und viele andere Chemikalien greifen metallische Reflektoren an, Quarzglas ist jedoch äußerst hitzebeständig und weitgehend resistent gegen den Angriff der meisten dieser Stoffe.
Messungen haben gezeigt, dass das opake Quarzmaterial eine Reflektivität von etwa 60 bis 70 % besitzt. Damit ist es zwar schwächer als Gold, aber ähnlich der Reflektivität eines hochpolierten Aluminiumreflektors. Ein Aluminiumreflektor verliert seine Reflektivität nach und nach, da sich an seiner Oberfläche im Laufe der Zeit Aluminiumoxid bildet, eine so genannte Passivierungsschicht. Quarzglas dagegen bildet auch im Dauereinsatz keine solche Oxidschicht.
Strahler, die einen Reflektor aus opakem Quarzmaterial benötigen, werden im Laufe ihrer Fertigung mit einer Halbschale aus diesem Material punktuell verschweißt. So entsteht eine stoffschlüssige Verbindung, die hohe mechanische Stabilität garantiert. Der Reflektor sitzt direkt am Strahler und daher ist, anders als bei einem externen Reflektor, kein zusätzlicher Aufwand nötig, um ihn zu positionieren.
Das Quarzglas des Infrarotstrahlers und das seines Reflektors sind sich so ähnlich, dass später im Prozess keine Probleme mit thermischer Ausdehnung entstehen. Während Reflektoren aus Metallen gekühlt werden müssen, ist ein Quarzreflektor bis zu 1000 °C langzeitbelastbar. Derzeit sind Strahler mit Reflektor aus opakem Quarzglas bis zu einer Länge von 2,5 m möglich.
Die richtige Wellenlänge
Die Wellenlänge der Infrarotstrahlung hat einen erheblichen Einfluss auf den Wärmeprozess. Kurzwellige Strahlung dringt tief in massive Materialien ein, mittelwellige Strahlung wird bereits in der äußeren Schicht absorbiert und erwärmt vor allem die Oberfläche. Viele Materialien, Lösemittel und Wasser erwärmen sich durch eine Bestrahlung mit mittelwelligen Infrarotstrahlern besonders schnell. Grund dafür ist, dass mittelwellige Strahlung in diesen Stoffen am besten absorbiert und dadurch direkt in Wärme umgesetzt wird. Es ist also wichtig, den richtigen Strahler für Material und Prozess auszuwählen. Ein Quarzreflektor kann auf Strahler aller Wellenlängen aufgebracht werden.
Verschiedene Anwendungen
In Tests im hauseigenen Anwendungszentrum und bei Anwendern vor Ort wurde ermittelt, wo der Einsatz des Reflektors Vorteile bringt. So müssen beispielsweise für manche Reinigungsprozesse Säuren erwärmt werden, etwa in Metallwaschanlagen. Infrarotstrahler mit Quarzreflektor können dies direkt tun, indem man den Strahler in die Säure taucht. Das Quarzmaterial ist unempfindlich gegen die meisten Flüssigkeiten und Gase.
In der Lebensmittelindustrie ist ein Einsatz dieser Strahler überall dort sinnvoll, wo Fettspritzer oder ähnliche Verschmutzungen vorkommen. Fettspritzer können einem metallischen Reflektor schaden, den Quarzreflektor beeinträchtigen sie dagegen nicht. Für das Anbräunen von Fertiggerichten und das Braten von Fleisch wird der Reflektor bereits verwendet.
Weitere Anwendungsbeispiele sind:
- Coil Coating mit Pulverlack benötigt hohe Leistungsdichten, hier herrschen hohe Temperaturen, die der Quarzreflektor gut verträgt. So ist keine Luftkühlung des Strahlers nötig. Die Gefahr von Luftzug wird durch den Einsatz des Reflektors verringert. Luftzug führt bei Pulverlack zu Verwirbelungen, die die Qualität des Lackes beeinträchtigen.
- Herkömmliche Carbon-Infrarotstrahler werden bereits für das Entkeimen von Lebensmitteln eingesetzt. Quarzglas ist ein sehr reines Material und durch die Verwendung von Quarzglas-Infrarot-strahlern mit einem Quarzglasreflektor werden bei hochreinen Prozessen Verunreinigungen minimiert.
- Infrarotstrahler mit Quarzreflektor kommen bei der Herstellung von Solarzellen zum Einsatz. Sie erwärmen Trägermaterialien vor oder während der Beschichtung effektiv, da diese Prozesse im Vakuum oder bei hohen Umgebungstemperaturen stattfinden. Der Reflektor sorgt für eine effizientere Leistungsübertragung.
cav 494
Heraeus-Produktbroschüre:“Infrarotstrahler für industrielle Prozesse“
Heraeus Quarzglas
Unsere Webinar-Empfehlung
Die Websession „Wasserstoff in der Chemie – Anlagen, Komponenten, Dienstleistungen“ (hier als Webcast abrufbar) zeigt technische Lösungen auf, die die Herstellung und Handhabung von Wasserstoff in der chemischen Industrie sicher machen und wirtschaftlich gestalten.
Ob effizienter…
Teilen:
