Energie sparen bei hohen Temperaturen - Infrarot-Strahlung und Quarzglas machen es möglich

technology report online, Januar 2017

Medikamente, Tabletten oder Kügelchen werden häufig in kleinen Glasfläschen oder Ampullen verpackt. Die Herstellung dieser komplexen Formen ist aber ein zeit- und energieintensiver Prozess: thermische Spannungen im Glas müssen über einen kontrollierten Wärmeprozess abgebaut werden. Gegenüber konventionellen Öfen spart die IR-Methode dabei erheblich an Platz, Zeit und Energie.

Die Glasgefäße werden heißgeformt und enthalten dadurch eine thermische Spannung. Diese muss durch Tempern wieder entfernt werden. Dafür werden die Gläser auf 600 °C erhitzt und anschließend langsam abgekühlt. Für diesen Prozess werden häufig konventionelle Öfen eingesetzt, die für das Aufheizen und Abkühlen mehrere Stunden brauchen und somit hohe Energiekosten verursachen. Abhilfe schafft ein MAX Ofen , der mit Infrarot-Strahlung und Nanoreflektoren aus Quarzglas fünfmal schneller aufheizt und wieder abkühlt und so über 90 Prozent der Energie einspart.

"MAX Infrarot-Öfen ermöglichen signifikante Energieeinsparungen gegenüber konventionellen Öfen."

Drei Fragen an Jürgen Weber, Entwicklungsleiter Infrarot bei Heraeus Noblelight

Jürgen Weber, Entwicklungsleiter Infrarot bei Heraeus Noblelight, erklärt den Kundenutzen des neuen MAX Infrarot-Ofen.
„Unsere Abschätzungen ergaben, dass man potentiell mit diesem Ofen innerhalb einer Stunde mit nur 15 kW etwa 1000 Gläser tempern könnte!“

Welche Industriebereiche können vom MAX Ofen profitieren?

Überall dort, wo hohe Temperaturen und damit viel Energie, gebraucht wird. Bei energieintensiven Anwendungen sind Energieeinsparungen ein zentrales Thema. Dazu zählt etwa die Oberflächenveredelung hochwertiger Kontaktbleche für die Sensorik in der Automobilindustrie oder die Verzinnung von Kupferwerkstoffen im Reflow-Verfahren. Beim Reflow-Verfahren folgt auf die galvanische Verzinnung eine Wärmebehandlung bei der wieder geschmolzen wird. Auch in der Glasindustrie werden energieintensive Öfen eingesetzt, um bei hohen Temperaturen Glasampullen thermisch zu entspannen. MAX Infrarot-Öfen von Heraeus ermöglichen signifikante Energieeinsparungen gegenüber konventionellen Öfen.

Was ist denn das Besondere am MAX Ofen im Vergleich zu herkömmlichen Methoden?

Der MAX Ofen vereint Infrarot-Strahlung mit optimaler Reflektion und Konvektion im Ofenraum. Durch die Kombination von Infrarot-Strahlung mit speziellen Quarzglas-Bauteilen wird diese Leistungssteigerung erreicht. Quarzglas hat sehr gute optische Eigenschaften, es ist hochrein und bestens für sensible Produkte geeignet. Darüber hinaus ist es extrem wärmeschockbeständig und ermöglicht sehr schnelle Aufheiz- und Abkühlzeiten. Es ist dank der hohen mechanischen Stabilität und guten Verarbeitbarkeit möglich, den MAX Ofen innen komplett mit Quarzglas auszukleiden.

Woher kommt denn das besondere Quarzglas im MAX Ofen und was bringt es?

Vor einigen Jahren entwickelten Heraeus Noblelight und Heraeus Quarzglas den QRC®-Reflektor (QRC = quartz reflective coating), das im Jahr 2008 mit dem Heraeus Innovationspreis ausgezeichnet wurde. Das QRC-Material besteht aus weißem, opakem Quarzglas, das die Infrarot-Strahlung in Millionen Streuzentren in Mikro- und Nanogröße sehr effektiv spiegelt. Hochtemperaturprozesse lausen dadurch deutlich stabiler ab, da Prozessparameter wie Temperatur und Einwirkzeit besser eingehalten werden. Das senkt die Kosten und steigert die Energieeffizienz einer Anlage erheblich.

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