Toepassingen van infraroodlampen

De infraroodlamp was revolutionair in meerdere opzichten, niet alleen was de ontdekking van het infrarode spectrum een doorbraak in de natuurkunde, maar ook gaf de uitvinding van de infraroodlamp een breed scala aan mogelijkheden voor de industrie. Tot op de dag van vandaag worden deze lampen in verschillende takken van de industrie gebruikt. Van droging van verschillende soorten textiel tot de praktische toepassingen in een laboratorium. Het gebruik van deze instrumenten brengt dan ook veel voordelen met zich mee.

Het drogen van lakken

Om te bepalen welke lak het beste droogt onder invloed van een infraroodlamp is er een test gedaan. Voor verschillende kleuren werden temperatuur-tijdmetingen gedaan, waarbij de laksamenstelling op de kleur na steeds hetzelfde was. Het blijkt daarbij dat zwart, groen en blauw de hoogste evenwichtstemperatuur bereiken, dat wil zeggen dat deze kleuren de straling het sterkst absorberen. Blanke kleuren zoals geel, wit en rood bereikte een gemiddelde evenwichtstemperatuur. Aluminium reflecteert de meeste straling. Ook bleken de zwarte en de blauwe lak het snelst hard te worden en achteraf de grootste hardheid te hebben. Tussen de overige kleuren valt weinig verschil te merken. Over het algemeen werden voor wit, rood en groen na tien minuten bestraling met een infraroodlamp gelijke hardheden gevonden als na 60 minuten bestralen.

Het drogen van textiel

De invoering van de stroomverwarming maakte de droging van textiel onafhankelijk van de atmosferische omstandigheden. Een ander voordeel was dat men tot verdergaande mechanisering, verbetering en versnelling van de fabricage kon over gaan. In de laatste decennia werden de weefsnelheden en daarmee de doorloopsnelheden door de drooginstallatie steeds groter. Hierdoor moest er naar methoden gezocht worden om een minder grote oppervlakte van de fabriekshal in beslag te nemen. Twee van deze methoden waren het overgaan op oververhitte stoom om de textiel te laten drogen en de infraroodverwarming gebruiken voor de droging.

In de textielindustrie komt de droging in het algemeen neer op verdamping van water uit het textiel. In de praktijk worden rendementen gevonden, 0,5 tot 0,8 kg verdampt water per kWh. Deze resultaten verschillen wel per soort textiel. Zo is het zo dat de laagste rendementen voor komen bij kunstzijde weefsels, terwijl wollen weefsels de hoogste rendementen hebben.

Wollen stoffen

Het blijkt zo te zijn dat het rendement voor wollen draden hoger is dan voor katoenen draden. Er zit namelijk een verschil van ongeveer 0,8 kg water per kWh. Dit is ook te verwachten gezien het feit dat vocht door wollen draden niet opgenomen wordt en door katoenen draden wel. Bij wol droging heeft men uitsluitend water te verdampen aan de buitenzijde van de vezel. Maar bij droging van katoenen draden moet ook het water wat zich tussen de vezels bevindt worden verdampt.

De draden moeten drie tot vijf keer het stralingspaneel passeren. Zo kan er zoveel mogelijk straling worden geabsorbeerd. De vochtigheid van gestrekte draden bedraagt na het bevochtigen gewoonlijk 100% ten opzichte van de absolute droog gewicht. Dit percentage moet teruggebracht worden tot het natuurlijke vochtgehalte wat lager ligt.

Carboniseren van wollen stoffen

Ook voor het carboniseren van wollen stoffen zijn infraroodlampen bijzonder geschikt. Na het weven bevatten wollen stoffen nog allerlei verontreinigingen die ook al in de losse wol aanwezig waren. Nadat de stof het weef toestel verlaten heeft wordt het door een zwak zuur gehaald en daarna gedroogd. De sterkte van het zuur wordt bij het drogen groter. Na het drogen wordt de temperatuur van de stof voor een korte tijd verhoogt tot boven de 100 graden Celsius, dan verkolen de verontreinigingen onder inwerking van de warmte en het zuur. Wol heeft van deze bewerking niets te lijden omdat het veel beter tegen zuren bestand is dan plantaardige vezels (waar de verontreinigingen vaak uit bestaan).

Met infraroodlampen heeft men nu een middel om op een snelle manier de juiste temperatuur te bereiken voor het carboniseren van de wol. De infraroodbestraling vindt onmiddellijk na het drogen plaats waardoor de temperatuur waarmee het wol de carbonisateur binnenkomt zo hoog mogelijk is. In de installatie gaat de stof door drie passages met twee panelen met infraroodlampen

Het gebruik van droogstralers in de papierindustrie

Een succesvolle toepassing van droogstralers in de papierindustrie is de droging van geverniste drukwerken. Doordat de droging in een zeer korte tijd plaats vindt, krijgt de vernis weinig gelegenheid in het papier door te dringen. Hierdoor hoeft er dus ook minder vernis op het papier worden aangebracht en dat bespaard weer. In bepaalde gevallen is dat zelfs een besparing van 40% aan vernis.

Om te voorkomen dat er kleine blaasjes in de vernislaag komen moet de bestraling met een matige intensiteit gebeuren. Verder is het ook handig om de bladeren niet onmiddellijk nadat het geverniste papier in de 'droger' is binnen gekomen te bestralen, maar een paar seconde tussenruimte te nemen zodat het papier langzaam op temperatuur komt. Na het einde van de installatie neemt de stralingsintensiteit sterk af. Nadat de bladen de drooginstallatie verlaten hebben komen ze langs een koele luchtstroom waardoor ze snel worden afgekoeld en op de stapel niet aan elkaar plakken.

Infrarood in het laboratorium

Elke wetenschapper of student die wel eens proefjes doet kent de moeilijkheden met het gebruik van gas vlammen in het laboratorium. Het brengt veel gevaren met zich mee: de steeds aanwezige open vlam, de moeilijkheid om deze te regelen en het voortdurende toezicht wat de gasvlam vereist. Dit maakt dat de gasvlam verre van ideaal is voor het verwarmen van verschillende stoffen. Verdamping of destillatie bij lage temperaturen wordt vaak uitgevoerd met behulp van waterbaden. Ook dit vereist voortdurend toezicht en lange voorbereidingen.

Wat betreft elektrische verwarming: de normale kookplaat is niet geschikt voor het gebruik met glazen kolven. Dit omdat het heel traag werkt, door deze traagheid is het lastig om het goed af te stellen. Al deze problemen werden opgelost toen de infraroodlamp op de markt werd gebracht.

Voordelen van de infraroodlamp

Als de te destilleren stof verwarmt zou worden door middel van infraroodlampen zou het de volgende voordelen hebben:

1. De energie die door de lamp wordt afgegeven kan worden beoordeeld naar de intensiteit van het uitgezonden licht. De temperatuur van de te destilleren stof is daarmee zeer praktisch regelbaar.
2. Omdat de warmte traagheid van de lamp verwaarloosbaar is krijgt men de warmte onmiddellijk na het inschakelen en verdwijnt het ook onmiddellijk na uitschakelen, wat de veiligheid en efficiëntie verhoogt.
3. Omdat men in dit geval geen open vlam heeft kan men met licht ontvlambare vloeistoffen werken zonder een waterbad te moeten gebruiken.
4. Als de kolf per ongeluk droog zou dampen, zal hij niet springen. Dit gebeurt dan niet omdat de straling die de infraroodlamp uitzendt voor het grootste gedeelte de kolf passeert en dus kan hij niet oververhitten.
5. Omdat de straling zeer gericht is, is het rendement van deze methode zeer hoog.

Infraroodlampen kunnen evengoed gebruikt worden voor indamping op bijvoorbeeld ovenschaaltjes, waarbij de lamp eenvoudig hangend in een statief wordt geklemd en het schaaltje met de in te dampen stof er onder wordt gezet. Ook voor apotheken zijn deze soort toepassingen zeer nuttig.

Leerdroging

De infraroodlamp heeft veel bijgedragen aan de leer- en schoenindustrie. Een voorbeeld hiervan is een nieuwe installatie waarin huiden na het lakken worden gedroogd, of een droogtunnel waarin schoenzolen gedroogd worden. Hiermee wordt niet alleen een enorme tijdsbesparing verkregen, maar ook een ruimtebesparing doordat de droogrekken weg gehaald konden worden.

Grote successen zijn ook behaald bij het verkleven van schoenzolen. Dit gebeurt nu door apparaten met twee of vier infraroodlampen waardoor de droging van de lijm sneller verloopt. Met deze apparaten kan zonder moeite bij een vermogen van slechts 0,75 – 1,0 kW een productie capaciteit van ongeveer 100 paar schoenen per werkdag bereikt worden. Dit proces was zo succesvol, dat zelfs speciale kleurstoffen voor infrarood-behandelingen zijn gefabriceerd.

Het lijmproces is nu teruggebracht op drie tot vier minuten bestraling en daarna ongeveer vijf minuten persen door de continuïteit in het proces krijgt men in de reparatie werkplaats een grote ruimtebesparing naast de tijdsbesparing.

Samenvattend

Het bovenstaande is slechts een greep uit de vele processen die de infraroodlampen gemakkelijker hebben gemaakt. Andere mogelijkheden zijn onder andere te vinden in koek- en biscuitbakkerijen, chocoladefabrieken (voor het verwarmen van de gietvormen van pastilles en bonbons om de laatste resten chocolade hieruit te verwijderen), melkfabrieken (voor het verwarmen van melkmonsters) en in apotheken.

Binnen de papierindustrie wordt het ook nog gebruikt voor het verwarmen van hardpapier, in de metaalindustrie voor het drogen van gietvormen, in de chemische en farmaceutische industrie voor de fabricage van pillen en tabletten, voor het drogen van medicinale kruiden, in de keramische industrie. En verder voor het drogen van bijna alles.

Lees verder

• Toepassingen van infraroodlampen als verwarming