Leistungsfähig: UV-LEDs für Holzbeschichtung

Sie sind kratzbeständig, bei Bedarf hochglänzend und blitzschnell auszuhärten: UV-Lacke haben in der Möbelindustrie schon länger einen hohen Stellenwert. Zusammen mit leistungsfähigen UV-LED-Modulen verbessern sich Effizienz und Substratschonung weiter.

Die UV-Härtung wird zur schnellen und energieeffizienten Aushärtung von Lacken und Beschichtungen in vielen Anwendungsfeldern immer interessanter, insbesondere bei temperatursensiblen Substraten – wie zum Beispiel in der Holz- und Möbelindustrie, wo zusätzlich sowohl hohe Oberflächenqualität als auch kurze Taktzeiten gefordert sind.

Eine neue Generation UV-LED-Systeme

Mit dem neuen UV-LED-Aushärtungssystem Phoseon VeriCure stellt Excelitas Technologies ein modernes, wassergekühltes Hochgeschwindigkeitssystem vor, das speziell für die Anforderungen der Holzbeschichtung konzipiert wurde. Die integrierte Semiconductor Light Matrix (SLM) liefert eine hohe und gleichmäßige UV-Dosis über große Flächen. Dabei sorgt ein präzises Thermomanagement mit Wasserkühlung für konstante Strahlungsleistung auch bei langem Dauerbetrieb.

Die LED-Module sind in verschiedenen Wellenlängen erhältlich (365, 395 und 405 nm) und lassen sich flexibel in moderne Fertigungslinien integrieren. Dank standardi-
sierter Kommunikationsprotokolle wie Modbus TCP/IP, Analog oder Phoseon CLIP ist eine einfache Anbindung an SPS-Systeme möglich. Das Gehäuse mit T-Nutenleiste vereinfacht die Installation. Bei Bedarf kann ein optionales zusätzliches Schutzglas vor flüchtigen volatilen Verbindungen (VOCs) schützen und so helfen sowohl Ausfallzeiten als auch Reparaturkosten zu minimieren.

Die UV-LED-Härtung bietet Herstellern von Produkten aus Holz zahlreiche Vorteile, eines der zentralsten Argumente ist jedoch häufig die Minimierung der Erwärmung des Sub-
strates. Denn die Wärme, die bei der Holzbeschichtung in das Substrat eingebracht wird, beeinflusst je nach Holzsorte das Verhalten während des Trocknungsprozesses erheblich und kann so für Oberflächendefekte und Ausschuss sorgen.

Hölzer reagieren unterschiedlich auf Hitze

Generell gilt, dass Holzsubstrate generell temperatursensitiver sind als Kunststoffe oder Metalle, aber auch hier gibt es Unterschiede. Vor allem harzige oder ölige Hölzer wie Kiefer, Tanne, Fichte und Mahagoni zeigen für eine Beschichtung nachteiliges Verhalten bei übermäßiger Erwärmung. Denn überschreitet ein harzhaltiges Holz eine bestimmte Temperatur, treten die Harze oder das Pech an die Oberfläche aus, was naturgemäß zu Problemen mit der Haftung der Beschichtung sowie zu Verfärbungen führen kann.

Der Wirkungsgrad der UV-LEDs bei der Umwandlung von elektrischem in optisches Licht ist wesentlich besser, außer-
dem benötigen die LEDs im Gegensatz zu einer Quecksilberdampflampe keine Aufwärmphase und lassen sich sekundengenau schalten – ideal für getaktete oder bedarfsorientierte Prozesse. Hinzu kommt, dass durch die geringere Wärmeentwicklung komplizierte Kühlmechanismen wie Kühlluftgebläse und Zuführungen sowie externe Jalousien zum Substratsschutz überflüssig werden. Herkömmliche UV-Systeme erfordern zudem eine Absaugungvon Ozon. All das resultiert in einer kombinierten Energieeinsparung von bis zu 90 %.
Weniger Wartungsaufwand, höhere Verfügbarkeit

LED-Systeme sind robust, langlebig und wartungsarm. Es entstehen keine ozonhaltigen Nebenprodukte, keine Quecksilberemissionen und keine aufwendigen Absauganlagen zur Kühlung. Das senkt die Betriebskosten und erhöht die Anlagenverfügbarkeit – ein erheblicher Vorteil im kontinuierlichen Produktionsbetrieb. Insofern bietet die UV-LED-Härtung spezifische Vorteile bei Hochgeschwindigkeitslinien mit Fördergeschwindigkeiten von bis zu 50 m/min, außerdem für empfindliche Substrate wie hitzeempfindliche Holzarten und Furniere.

Auch bei der Energieoptimierung bieten UV-LED-Systeme ein hohes Einsparpotenzial. Davon abgesehen ermöglichen sie kompaktere Anlagenlayouts, da der Wegfall aufwendiger Kühlsysteme und Absaugungen den Platzbedarf reduziert und das Anlagenengineering vereinfacht.

Substrataufheizung halbieren

Eine typische Beschichtungsanlage umfasst zwischen sechs und zehn Aushärtungsstationen. Jede Aushärtungsstation bewirkt dabei die Einstrahlung einer bestimmten Menge an Infrarot-Wärmeenergie und erhöht damit zwangsläufig die Substrattemperatur. Tests haben gezeigt, dass UV-LED-Härtungslampen mit optimierten Beschichtungsmaterialien die Temperatur des Werkstücks nach 10 Durchgängen von 20 °C auf 29 °C ansteigen lassen – eine mäßige Erhöhung um 45 %. Herkömmliche UV-Lampen heizen das gleiche Werkstück von 20 °C auf 60 °C auf, eine Erhöhung um satte 200 %. Dieser Vorteil der UV-LEDs beruht auf zwei Faktoren, erstens strahlen UV-LEDs keine Infrarotenergie ab, welche den größten Anteil an der Wärmezunahme im Substrat hat. Zweitens konzentriert sich die UV-LED-Energie auf einen kleinen, engen Wellenbereich des Lichtes und richtig formulierte Beschichtungen nutzen diese Energiemenge optimal im Photopolymerisationsprozess aus.

Fazit: Zukunftstechnologie mit breitem Einsatzpotenzial

Die Fortschritte in der UV-LED-Technologie haben das Anwendungsspektrum erheblich erweitert. Was vor wenigen Jahren noch als Nischentechnologie galt, ist heute eine leistungsfähige Alternative zur klassischen UV-Härtung geworden – mit Vorteilen in Energieeffizienz, Prozesssicherheit und Umweltverträglichkeit. Insbesondere in der Holz- und Möbelindustrie eröffnet UV-LED-Technologie neue Möglichkeiten, sensible Materialien prozesssicher und wirtschaftlich zu verarbeiten. Die stetige Verbesserung der LED-Leistung und die zunehmende Marktverfügbarkeit hochwertiger Systeme wie Phoseon VeriCure machen deutlich: Die UV-LED-Härtung ist auf einem guten Weg, sich weitere Einsatzfelder zu erarbeiten.

Die Tabelle veranschaulicht die Eigenschaften und Vorteile moderner UV-LED-Systeme gerade im Bereich Energieeffizienz und Kühlbedarf gegenüber klassischen UV-Lampen.

Excelitas Noblelight
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