速度在任何行业都是至关重要的。在精加工操作中，线速度决定了加工效率，固化所需的时间在很大程度上决定了线速度。固化过程越快，产量就越大，利润就越高。一种基于近红外(NIR)热处理的新技术通过大幅缩短固化时间来改善表面处理领域。该系统应用了欧洲空间计划研究中发展出来的技术，几乎可以立即固化水性、溶剂型和粉末涂料。

速度在任何行业都是至关重要的。在精加工操作中，线速度决定了加工效率，固化所需的时间在很大程度上决定了线速度。固化过程越快，产量就越大，利润就越高。

一种基于近红外(NIR)热处理的新技术通过大幅缩短固化时间来改善表面处理领域。该系统应用了欧洲空间计划研究中发展出来的技术，几乎可以立即固化水性、溶剂性和粉末涂料，只需对标准商业配方进行最小的更改。

该技术涉及在红外光谱附近辐射的高能量源(超过90%的发射能量低于2 μ m)。所实现的密度是高性能感应系统的两倍，至少是传统短波红外系统所达到的最大密度的4到6倍。通过这些和其他优点，该系统实现了极高的流程效率和系统可靠性。

技术基础知识

短波光谱的近红外部分刚好高于可见光谱。这是电磁辐射波长达到其最大能量密度和最佳物理特性的地方。

对于传统的红外(IR)系统和气体对流烤箱，涂层系统的高吸收限制了渗透深度。能量几乎完全被表面吸收了。干燥和固化过程是由涂层固有的缓慢的层升温和热冷凝决定的。这些过程可能需要30秒到45分钟或更长时间，典型效率低于60%(超过40%的能量浪费在干燥/固化过程中)。

近红外热处理技术将瞬时功率动态应用于整个涂层系统，而不仅仅是表面。它允许能量密度高达16兆瓦/平方英尺(最高32兆瓦/平方英尺) ² 具有双面辐射)或聚焦线几何形状，最高可达100兆瓦/英尺 ² 使用特别聚焦的反射器。这种高能量密度实现直接渗透到涂层层，同时加热涂层，允许在几秒钟内完全干燥或固化。通常干燥或固化过程是在基材完全加热之前完成的。因此，近红外技术可与在线工艺一起使用，实现高达80%的工艺效率。

在某些情况下，加工时间的显著减少允许应用传统技术会导致严重的热损伤或材料降解，例如在木材或塑料上使用粉末涂料。表1列出了各种应用程序的典型处理时间。

该技术还实现了定义和精确控制的加热和干燥/固化过程，可应用于危险(例如，爆炸)环境中固化溶剂型涂料，以及可控气氛。

近红外技术的另一个好处是它的设计最小化了维护要求。辐射发射器，可产生高灯丝温度(3,000至3,500 K)和1,000至1,500 kW/m的热强度 ² ，确保在各种应用配置(水平、垂直或角度)下稳定运行，不会出现灯丝退化。它们的平均使用寿命为5000至6000小时，大约相当于在一个三班倒、24小时工作的生产设施中，每年更换一组发射器。正在进行的系统优化和开发工作表明，未来发射器的性能可以延长到8000小时。

当前的应用程序

近红外技术最常见的应用是在金属基材上固化涂层。其他潜在的应用包括陶瓷、塑料、玻璃、木质甚至混合材料三明治组件。下面描述的应用说明了该技术的广阔潜力。

涂层安全气囊气体发生器。 用于在撞击时立即自我充气的气体发生器充满了空气/氩气混合物，压力约为300巴或4350 psi。为确保长期(至少15年)的耐腐蚀性能，压力组件的焊接区域应涂有水性锌涂层。由于发电机还含有炸药，用于迅速打开薄膜，使安全气囊充气，因此它自然是温度敏感的。250°F以上的爆炸风险排除了使用传统的高温气体对流固化工艺，这需要至少300°F的空气温度和30分钟的固化时间。在全自动生产系统中，常规涂层工艺的固化间隔为5秒，这需要不可接受的长生产线。使用近红外技术，固化可以在不到3秒的时间内完成，确保最高组件温度不超过140°F，系统不超过一个普通的鞋盒(见图1)。在这种配置下，全自动涂层和固化设备(包括处理和油漆制备)不超过16 x 16英尺 ² ．

门把手粉末固化。 通过集成近红外粉末固化站，实现了从铸造到包装的30英尺/分钟的全自动生产线(如图2所示)，将固化时间从3分钟多缩短到20秒以下(近红外技术将65英尺的燃气烤箱缩短到10英尺以下)。该系统根据不同的门把手几何形状保证了完整的过程控制。此外，烤箱的瞬时开关能力提供了大量的能源节约。

固化塑料部件。 通常，温度敏感的部件，如塑料，由于必要的低热固化条件，只能通过特殊的固化工艺进行适当的表面处理。烤箱时间通常在45分钟左右。采用近红外技术，可以在不到一分钟的时间内完成等效的固化过程。如此短的固化时间也可以用于像保险杠这样的三维表面，在这些表面上，加工时间可以大大减少。精确和高度复杂的近红外模块，路由和机器人控制，是必要的，以实现所需的一致的表面温度在整个组件的表面。

汽车表面缺陷现场修复。 用于修复汽车生产线后期检测到的表面缺陷(1%至2%的缺陷)的常规技术通常涉及10至20分钟的固化过程，其中使用红外(IR)面板加热器来确保正确固化和无起泡的表面。这种方法中断了连续的汽车生产过程，因为损坏的车辆必须从生产线上卸下来，放在专门的“现场修理”棚里。利用近红外技术，一种最初与巴伐利亚汽车制造商联合开发的小型手持设备，可以在15至45秒内实现对微点缺陷的等效固化过程，具体时间取决于缺陷类型、车身面积和车型。现场修复固化过程提供了完全可控的闭环热处理。它甚至可以确定特定缺陷所需的固化轮廓，确保生产线上表面缺陷的一致、高质量在线修复。

高容量线圈涂层。 作为线圈涂覆过程的重要组成部分，固化传统上对生产线容量施加了主要限制。几十年来，气体对流炉一直主导着这一过程。虽然红外和感应固化系统提供了显著的空间收益，但燃气和电力之间的成本差异导致了燃气加热烤箱的偏好。专为金属加工业苛刻的制造条件而设计的近红外技术的发展从根本上改变了这种情况。用于固化有机、溶剂型、水性和粉末涂料的近红外烘箱已安装在50多条线圈涂料生产线上。

最近，在欧洲领先的钢铁制造商之一的线圈涂层生产线上，一个在线近红外系统构成了行业中最强大的有机涂料固化烤箱。固化系统确保在600 fpm或高达120吨每小时的线速度下生产一致且无泡的面漆(高达20微米干膜厚度)。该系统允许在不到三秒的时间内完成固化过程。

图3显示了直列近红外系统的一个部分。近红外技术大大缩短和简化了固化过程，可以离线验证固化质量，其中使用一条试验线来模拟实际生产线的条件。这种技术允许对新涂层的可行性进行现实验证，并允许对固化炉的操作参数进行预先估计。这些功能消除了在使用传统烤箱时常见的生产调整。

时间问题

超高速干燥/固化解决方案不能仅仅通过替代现有组件(包括基于ir的替代品)来找到。一个优化的超高速干燥/固化过程包括定义和仔细控制的热强度，溶剂蒸发速率，烟雾排放和热空气/气体流量的轮廓-所有这些都可以通过定制近红外技术来实现特定的应用。

近红外热加工可以在速度、效率和盈利能力方面取得显著的进展。时间就是金钱，近红外技术可以节省时间和金钱。


*该技术可通过AdPhos北美提供nir -近红外线技术。有关近红外固化的更多信息，请访问www.eltosch.de。