12. Jun 2018

Stahlbandtrocknung nach Vorbehandlung mit Infrarot-Strahlungsporenbrenner ©Bild: Gogas Goch GmbH & Co. KG

Forschungsprojekt ECCO: Weniger heisse Luft beim Lackieren und Trocknen

(KIT) Durch ein neuartiges Ofendesign lässt sich bei der industriellen Stahlbandtrocknung die Energieeffizienz deutlich erhöhen und die Anlagengrösse drastisch reduzieren. Die Investitions- und Produktionskosten können mit dem geplanten Verfahren um mindestens 40 Prozent gesenkt werden. Erreicht wird dies durch den Einsatz von Infrarot-Strahlungsbrennertechnologie.


Diese energetisch effiziente Methode zu realisieren, ist Ziel des auf vier Jahre angegelegten Projekts ECCO, welches das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) koordiniert und das von der Europäischen Union mit rund acht Millionen Euro gefördert wird.

Viel heisse Luft für Trocknungs- und Aushärteverfahren
Industriell werden dünne auf Rollen gewickelte Stahlbleche beispielsweise für Garagentore lackiert. Der Lack besteht dabei aus einem Gemisch aus Farbpigmenten, chemischen Komponenten und den notwendigen Lösungsmitteln. In einem kontinuierlichen Verfahren wird die Stahlbandrolle ausgerollt, der Lack auf das Stahlband aufgebracht und anschliessend in einem Ofen getrocknet und ausgehärtet, bevor das Band wieder gekühlt und zusammengerollt wird. Dieses Trocknungs- und Aushärteverfahren wird grosstechnisch mit grossen Mengen heisser Luft betrieben, da die aus dem Lack entweichenden Lösungsmittel brennbar sind. Damit während des Prozesses kein brennbares Gemisch aus Lösungsmittel und Luft entsteht, müssen die Lösungsmitteldämpfe mit Luft auf eine nicht entzündliche Konzentration verdünnt werden. Dies setzt grosse Luftmengen und Produktionsanlagen voraus.

Infrarot-Strahlung als Alternative
Um diese grossen Luftmengen zu erwärmen, ist ein hoher Energiebedarf notwendig. Zudem müssen aus umwelttechnischen Gründen die Lösungsmittel, die in niedriger Konzentration in der Trocknungsluft vorliegen, mit erhöhtem technischem Aufwand entfernt werden. An dieser Stelle des Herstellungsverfahrens wird das Forschungsprojekt ECCO nun eine energetisch effizientere Methode für den Ofenbetrieb realisieren. „Die zum Trocknen und Aushärten der lackierten Stahlbänder notwendige Wärme stellt das neue Verfahren in Form von Infrarot-Strahlung über Strahlungsbrenner bereit“, sagt Professor Dimosthenis Trimis.

Diese Strahlungsbrenner befinden sich in der Brennersektion des Ofens. Sie ist von der Trocknungs- und Aushärtesektion durch Materialien getrennt, die für Infrarot-Strahlung durchlässig ist. In der Trocknungssektion entsteht durch Verdampfen eine im Gegensatz zum konventionellen Verfahren sehr hohe Lösungsmittelkonzentration, die nicht entflammbar ist, weil die Verbrennungsluft fehlt. Diese Lösungsmittelatmosphäre wird aus der Trocknungs- und Aushärtesektion herausgezogen, den Strahlungsbrennern als Brennstoff zugeführt und vollständig verbrannt. „So entfallen die grossen Mengen heisser Trocknungsluft und das Entfernen der Lösungsmittel aus dieser Luft am Ende des Verfahrens“, so Trimis.

Schweizer Beteiligung
Das Teilinstitut Verbrennungstechnik des Engler-Bunte Instituts am KIT koordiniert das Forschungsprojekt, das im Oktober 2017 gestartet ist und eine Laufzeit von vier Jahren hat. Beteiligt sind zwölf Partner aus der Industrie und weiteren akademischen Einrichtungen aus Deutschland, Italien, Portugal, Schweden, Griechenland, Belgien und der Schweiz.

Text: Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

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