Постепенное развитие техники покраски и роста производительности вынуждают пользователей как больших промышленных, так и небольших частных покрасочных линий к использованию более производительных технологий просушки жидких и порошковых покрытий.
 
Время отверждения покрытия напрямую связано с производительностью. Чтобы получить качественное покрытие и не нарушить экологические требования, нужно использовать более совершенные методы просушки лакокрасочных покрытий. Всё чаще производители оборудования предлагают комплексные проекты лакокрасочных линий с возможностью использования очень эффективной технологии ИК излучения.
Как показывает практика, использование ИК излучения позволяет снизить капиталовложения в производство, главным образом из-за уменьшения длины проходных печей, повышения качества покрытия за счёт более быстрой реакции полимеризации для порошковых красок, или лучшего испарения растворителей, в случае жидких красок.
Процесс нагревания базируется на одном из следующих физических явлений: непосредственном теплообмене, конвективном теплообмене и лучистом теплообмене. Непосредственный теплообмен является результатом прямого взаимодействия двух тел при относительно невысокой температуре, поэтому такое явление не имеет для нас никакого значения.
В случае конвективного теплообмена, энергия, необходимая для нагревания деталей, передается от горячего циркулирующего воздуха.
Лучистый теплообмен -- это явление переноса тепловой энергии с помощью электромагнитного излучения.
Различные материалы поглощают излучаемую энергию в различной степени. В облучаемом материале в тепло превращается только поглощенная часть энергии. Солнечное излучение наиболее известный пример такого явления.
 Под излучением мы понимаем перенос энергии с помощью электромагнитных волн различной длины. Чем меньше длина излучаемой волны, тем больше энергии она может перенести. При этом огромное значение имеет правильный подбор типа излучателя, необходимо также принимать во внимание коэффициент поглощения нагреваемого материала.
Существуют следующие типы излучателей: коротковолновые, средневолновые и длинноволновые. На рис.1 показано, как количество переносимой энергии зависит от длинны излучаемых волн.
ИК излучатели можно успешно использовать как в порошковой, так и в жидкой покраске. В то же время, на отдельных этапах просушки, степень воздействия ИК излучения на покрытия из жидких или порошковых красок во многом отличаются.
 Порошковые краски
Отверждение порошковых красок в обычных конвекционных печах, проходного или тупикового типа, в основном происходит при температуре 130-200 Со и длится около 20 минут.
Нагрев изделия в таких печах во многом зависит от циркуляции горячего воздуха и связан с неизбежными потерями энергии, которая идёт на нагрев воздуха и всей конструкции печи, а это автоматически удлиняет время просушки покрытия и увеличивает стоимость эксплуатации, особенно для проходных печей. Если говорить о порошковых красках, то перед отверждением покрытия, сначала должен произойти процесс полимеризации.
ИК излучения позволяет отверждать порошковые покрытия меньше, чем за 1 мин., причём время отверждения во многом зависит от вида и толщины подложки. Исследования с использованием ИК излучателей фирмы “Heraeus” проводились на уже существующих покрасочных линиях, а также на линиях известных производителей покрасочного оборудования, все они показали уменьшение времени полимеризации для порошковых красок.
 Определённое значение имеет и тот факт, что плотность энергии зависит от длины излучаемой волны. Сделав анализ характеристик поглощения ИК излучения различными типами полимеров (рис.2), можно сказать, что наиболее полезный коэффициент поглощения имеют волны средней длины. Тесты подтвердили, что наименьшее время для расплавления порошковой краски достигается при использовании средневолновых излучателей, несмотря на то, что у коротковолновых излучателей плотность энергии больше. Но в некоторых случаях такая большая плотность энергии просто необходима, например, чтобы быстро нагреть подложку, особенно при использовании проходной печи. При отдалении средневолнового излучателя от нагреваемой поверхности, эффективность снижается больше, чем у коротковолновых излучателей. Этот факт может иметь значение, если нагреваемые изделия имеют сложную конфигурацию, например, газовые баллоны различного диаметра. Коротковолновые излучатели лишены такого недостатка и имеют огромный запас энергии.
Существует интересная разновидность коротковолновых излучателей – галогенные, излучение которых находится в видимой области спектра наиболее близко к солнечному свету и имеет длину волны 0,78-1,0 мм. Поэтому очень часто такое излучение называют “около инфракрасным” (NIR). Необходимо учитывать только тот факт, что видимый свет может составлять большую часть излучения, а это автоматически означает потери энергии для ИК излучения, являющегося носителем тепла. Но, несмотря на это, галогенныее излучатели охотно используются, потому что из-за высокой плотности излучаемой энергии их можно использовать в случаях, когда нагреваемые изделия имеют различные габариты, причём время нагрева покрытия составляет около 1 секунды, и цена на такие излучатели относительно низкая.
Фирма “Heraeus” предлагает стандартные галогенные излучатели мощностью 500, 1000, 1600, 2000, 2500, 3000, 3650 Вт в различном исполнении (без рефлектора, с жёлтым или белым рефлектором).
Средневолновые излучатели, из-за низкой температуры спирали, имеют большее время использования (больше 18000 часов). Для таких излучателей воздух оказывает меньшее окисляющее влияние на спираль, чем для коротковолновых излучателей, спираль которых нагревается до высоких температур. Поэтому кварцевые лампы для коротковолновых излучателей должны быть вакуумными или заполненными аргоном. Нарушения герметичности такой лампы равнозначно ее разрушению. Время использования кварцевых ламп для коротковолновых излучателей составляет около 7000 часов.
Еще одним преимуществом ИК излучения является возможность направленного нагрева изделия, что позволяет передавать объекту максимум энергии. Это преимущество позволяет создавать зоны нагрева с различной температурой, что практически невозможно для конвективных нагревателей, работающих в области длинноволнового ИК излучения. Зона нагрева состоит из одного или нескольких излучателей и ею можно управлять с помощью полупроводникового реле. Но необходимо помнить, что уменьшение уровня управления в зависимости от величины номинального напряжения, приводит к увеличению длины волн излучения.
Несомненным преимуществом ИК излучения является быстрое расплавление порошковой краски без участия горячего циркулирующего воздуха, при этом отсутствует отрицательный эффект сдувания еще не расплавленного порошка. Но этот метод отверждения идеально подходит только для изделий, которые можно оборачивать. Для деталей сложной конфигурации, участки изделия, которые находятся в тени, в разной степени подвергаются воздействию ИК излучения. В таких случаях полезно дополнять зону ИК излучения, которая позволяет быстро расплавлять порошковую краску и нагревать подложку, зоной конвективного нагрева в которой происходит равномерное нагревание и отверждение покрытия на любом участке изделия.
 
Органорастворимые и водорастворимые краски.
Из-за высокого коэффициента поглощения ИК излучения различными видами жидких красок и шпаклевочных смесей, наиболее оптимальными в использовании являются быстродействующие, средневолновые излучатели, состоящие из двух кварцевых ламп с жёлтыми рефлекторами. Такие двухламповые излучатели (рис. 3) позволяют увеличить плотность излучаемой энергии, и при этом увеличивается срок их использования. Качественное кварцевое стекло гарантирует идеальные условия для передачи ИК излучения, а правильно установленный жёлтый рефлектор позволяет направлять излучение прямо на поверхность изделия, увеличивая производительность излучателя.
Чтобы избежать ослепления во время процесса просушки, на лампы излучателя тонким слоем нанесено специальное покрытие рубинового цвета.
Обычно у быстродействующих средневолновых ИК излучателей длина волн в среднем составляет 1,6 нм, что позволяет применять их для просушки всех видов красок, особенно водоэмульсионных, потому что вода имеет наибольший коэффициент поглощения ИК излучения такой длины. 
Вода испаряется медленней, чем растворители, поэтому производительность, при использовании водоэмульсионных красок, падает. В этом случае, используя для просушки средневолновые излучатели, мы можем ускорить просушку покрытий.
Излучатели такого типа позволяют достичь высокой производительности даже при использовании экологически безопасных водоэмульсионных красок.
Системы просушки возможны как в стандартном, так и специальном исполнении, в виде самостоятельного устройства с электронным управлением полностью приспособленном для конкретных потребностей клиента.
В зависимости от вида выполняемых работ, предлагаются системы просушки различной сложности.
А именно:
· системы просушки туннельного типа с модульными излучателями, покрытыми кварцевым стеклом;
· мобильные конвейерные системы с излучателями, которые установленны на стенах и потолке;
· стационарные, мобильные установки со стандартными излучателями, а также специальные установки, приспособленные к геометрии и размерам нагреваемых изделий;
· переносные, ручные ИК излучатели для выборочной просушки;
 
Конвейерные и стационарные системы просушки производства фирмы “Heraeus” c успехом используются для исправления дефектов покрытий на польском заводе фирмы “Opel” (г. Гливице).
Установленные под потолком модульные излучатели могут свободно двигаться вдоль и поперёк на специальных полозьях, делая возможным одновременную подачу питания. Кроме того, с помощью специального крепления можно установить под требуемым углом и на заданной высоте вспомогательный модуль. На панели управления существует возможность установки времени просушки в двух фазах: фаза аккуратной предварительной просушки (50% мощности) и фаза отверждения (100% мощности).
  Дополнительно система просушки может снабжаться коробкой для модульных излучателей (parking box), защищая их от вредного влияния распыленной в воздухе краски.
После окончания процесса нанесения краски, модульный излучатель размещается на расстоянии 60 см от детали и начинается ранее запрограмированый процесс просушки. Звуковой сигнал информирует о завершении процесса просушки, а цифровой экран показывает время, которое осталось до завершения этого процесса. Просушенные изделия готовы к полированию сразу же после остывания. В стандартном исполнении конвейерная система просушки состоит из двух или четырёх излучательных модулей.
Для устранения дефектов или обновления покрытия в труднодоступных местах идеально использовать стационарные установки с одним или двумя модульными излучателями. Мобильность такой установки гарантирует гибкий блокирующийся штатив.
Встроенная линейка позволяет устанавливать излучательные модули на требуемом расстоянии от поверхности изделия. Системы управления аналогичны системам управления для конвейерных систем.
Электронные блоки управления мощностью излучателей связаны с встроенными термодатчиками (сигнал которых на выходе 0-20 мА), которые используются для бесконтактного измерения температуры на поверхности изделия. Этот позволяет очень точно управлять мощностью ИК излучателя, поддерживая требуемую температуру. Кроме того, в память можно записать определенное количество программ просушки с несколькими температурами, характерными для данного цвета, краски или вида подложки (что актуально для автомобильной промышленности), это позволяет даже не очень квалифицированному персоналу управлять системой просушки.
Для устранения небольших дефектов покрытия и местной просушки небольших поверхностей, например профилей для внутреннего использования, особенно полезны ручные ИК излучатели с защитными экранами и термостойкими кабелями.
ИК излучатели, предназначенные для профессиональных покрасочных робот, используются для просушки нижних слоев покрытия перед заключительным этапом покраски и значительно сокращают время просушки изделия. Сама просушка происходит только на отдельном участке изделия, остальная поверхность не нагревается. Используя быстродействующие средневолновые ИК излучатели можно достичь высокой производительности при равномерном просушивании поверхности, начиная от подложки.
Кроме того системы ИК излучения полностью исключают возможность загрязнения покрытия пылью, которая появляется во время циркуляции горячего воздуха.
Качественные и экономические показатели подтверждают эффективность использования ИК излучения при постоянно увеличивающихся требованиях к производству.
 
 Heraeus
 
ПП 1(1)2003