WO2020058163A1 - Infrared heating unit for drying inks or paints in a printing machine, and infrared emitter module for a printing machine - Google Patents

Infrared heating unit for drying inks or paints in a printing machine, and infrared emitter module for a printing machine Download PDF

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WO2020058163A1
WO2020058163A1 PCT/EP2019/074644 EP2019074644W WO2020058163A1 WO 2020058163 A1 WO2020058163 A1 WO 2020058163A1 EP 2019074644 W EP2019074644 W EP 2019074644W WO 2020058163 A1 WO2020058163 A1 WO 2020058163A1
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WO
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infrared
heating
reflector
heating unit
base body
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/074644
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German (de)
French (fr)
Inventor
Lotta Gaab
Thomas Piela
Christoph STERNKIKER
Jürgen Weber
Thomas Bieniakowski
Larisa Von Riewel
Simone GANZ
Original Assignee
Heraeus Noblelight Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F23/00—Devices for treating the surfaces of sheets, webs, or other articles in connection with printing
    • B41F23/04—Devices for treating the surfaces of sheets, webs, or other articles in connection with printing by heat drying, by cooling, by applying powders
    • B41F23/0403—Drying webs
    • B41F23/0406—Drying webs by radiation
    • B41F23/0413—Infra-red dryers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
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    • B41F23/044—Drying sheets, e.g. between two printing stations
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    • B41F23/045—Drying sheets, e.g. between two printing stations by radiation
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    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/20—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
    • G03G15/2003—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat
    • G03G15/2007—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using radiant heat, e.g. infrared lamps, microwave heaters

Definitions

  • Infrared heating unit for drying inks or varnishes in a printing machine, as well as infrared heater module for a printing machine
  • the invention relates to an infrared heating unit with a housing in which at least two infrared emitters are arranged adjacent to one another, each infrared emitter having a plate-shaped base body with a heating conductor track made of a resistance material applied to a contact surface of the base body and having an electrical contact for the supply of a heating current is connected.
  • the invention also relates to an infrared radiator module, in particular for use in an infrared heating unit.
  • Such infrared heating units and infrared radiators are used for thermal treatment in the printing industry, for curing lacquers or for drying inks.
  • a large-area radiation zone with a high area power density is desired, which can be generated by a parallel arrangement of several elongated infrared radiators.
  • Digital printing machines offset printing machines, lithographic printing machines, rotary printing machines or flexographic printing machines are used, for example, for printing sheet-like or web-shaped printing materials made of paper, paper, film or cardboard with printing inks.
  • Typical ingredients of printing inks are glycols, oils, resins, water and binders.
  • UV-curable printing inks curing and adhesion on the substrate are based on polymer tion, which is triggered by photoinitiation using UV light.
  • drying is required, which can be based on both physical and chemical drying processes. Physical drying processes include the evaporation of solvents and their diffusion into the substrate, which is also known as “knocking away”. Chemical drying means the oxidation or polymerization of printing ink ingredients.
  • DE 10 2006 026 652 A1 describes an IR dryer for a sheet-fed printing press, to which an air weir is assigned, which guarantees an air layer “standing” over the IR dryer, which prevents the IR dryer from coming into direct contact with it
  • the radiator field of the IR dryer comprises a large number of individual heat tiles, which are arranged in rows and columns of a grid next to each other and above the substrate.
  • DE 10 2005 046 230 A1 discloses a rotary printing press with a printing unit for printing on a printing sheet and with a device for drying the printed printing sheet.
  • the drying device comprises several IR color dryers which emit electromagnetic radiation with an emission spectrum which covers the absorbing spectral range of the printing ink.
  • DE 10 2010 046 756 A1 describes a dryer module and a dryer system composed of several dryer modules for printing machines for printing on sheet or roll material.
  • the dryer system consists of several dryer modules arranged transversely to the transport direction, each of which has an elongated infrared radiator oriented towards the printing material to be dried, the longitudinal axis of which extends perpendicular to the transport direction of the printing material.
  • An air flow is generated by means of an adjustable ventilation system, which acts on the infrared emitter and on the substrate.
  • the infrared emitter is arranged within a process space for the printing material.
  • the supply air is fed to a supply air collecting space and heated therein by means of a heating device.
  • the air heated by the infrared heater is removed by means of a fan, added to the heated supply air and the infrared heater is thereby cooled.
  • the heated supply air from the supply air collecting space enters the process room via gas outlet nozzles.
  • the gas outlet nozzles are arranged on both sides of the infrared radiator, the front nozzle in the transport direction for the printing substrate being inclined to the substrate with an orientation opposite to the transport direction, and the rear nozzle in the transport direction likewise being oblique to the substrate plane with an orientation in the transport direction.
  • the degree of inclination of the gas outlet nozzles can be changed by a motor.
  • DE 10 2015 119 763 A1 discloses a tiled infrared surface radiator in which a substrate is in contact with a conductor track made of a resistance material.
  • the substrate material is preferably quartz glass, in which an additional component absorbing infrared radiation is embedded in a fine distribution.
  • the additional component is preferably elemental silicon.
  • a heating filament made of carbon or tungsten in the form of a coil or ribbon is enclosed in an emitter tube filled with inert gas, which is usually made of quartz glass.
  • the heating filaments are connected to electrical connections that are inserted through one end or both ends of the heater tube.
  • the heating filaments themselves have a very low thermal mass and therefore a fast response time in the range of 1 to 2 seconds. However, it can take several minutes until the entire IR dryer system consisting of quartz tube, filament, electrical connections and a reflector is in thermal equilibrium. Since the printing stock runs at a web speed of 3 to 5 m / s in modern rotary printing presses and this speed is already available at the beginning, up to 1500 m of printing stock can be lost until thermal equilibrium is reached. With changing individual printing processes, these losses arise again with each printing process.
  • the increase in output not only increases the amount of energy emitted by the infrared radiator, which can lead to overheating of the heating material, but also changes the main wavelength of the given radiation that shifts in the direction of the short-wave spectral range. Since the quartz glass almost completely absorbs long-wave radiation from approx. 3300 nm and significant absorption already occurs from approx. 2500 nm, such emitters can only be used effectively for short- and medium-wave radiation.
  • the distance between the surface heater and the substrate should be at least 1.5 times the center distance between the individual heater tubes. This comparatively high minimum distance between the surface radiator and the heating material leads to a low effective radiation intensity on the heating material level, which extends the reaction time within which the required radiation power is applied to the heating material, such as a printing material.
  • a fast response time is particularly necessary with multi-color printing, before the substrate is either printed with the next color or refined by applying a varnish or before it is turned in the printing machine for the purpose of printing the back. Because of the relatively short time in which the printing material stays between the printing units, the required IR radiation power must act on the printing material without the print image being damaged by overheating.
  • infrared radiators must be actively cooled, particularly in confined spaces, in order to protect them from overheating.
  • a cooling air stream is often generated for this purpose, which blows the infrared radiators directly.
  • cooling air flowing past the infrared radiator interacts with warm process air, which among other things serves to remove moisture and thereby change the temperature at the substrate and reduce the removal of moisture.
  • the temperature of the infrared heater has a significant influence on the result of the infrared treatment. Therefore a locally and temporally reproducible and generally uniform temperature distribution is desirable.
  • the invention is therefore based on the object of providing an infrared heating unit which is distinguished by a homogeneous radiation intensity and rapid response.
  • the invention is based on the object of specifying an infrared radiator module which enables simple spatial adaptation of an emitting surface with a uniform temperature distribution to given requirements and simple integration into an infrared system.
  • the infrared heating unit comprises several identical infrared radiators lined up within a housing in a predetermined grid. These have a plate-shaped base body which is polygonal in plan view, preferably rectangular, with a heating conductor track applied to a contacting surface of the base body.
  • the heating conductor track is connected to an electrical contact via which it can be connected to a circuit.
  • the power supply for the heating conductor tracks of the infrared radiators of the infrared heating unit and thus the temperature of the individual infrared radiators can be set independently of one another by means of control electronics. As a result, each individual infrared radiator can be brought to a predetermined target temperature and kept at this temperature. This ensures that the desired emission spectrum remains constant even when the ambient temperature changes. Overheating of the infrared emitters is also prevented, so that neighboring infrared emitters can also be installed without any significant distance from one another, without overheating due to accumulation heat.
  • the temperature setting is based, for example, on resistance-controlled voltage control of the heating conductor tracks. Or it is based on temperature control using temperature sensors, which are preferably applied to the contact surface.
  • the infrared radiators are each equipped with at least one temperature sensor, the infrared heating unit preferably comprising at least one electronic control unit for setting at least one heating current for at least one of the infrared radiators on the basis of a temperature measurement by means of the respective temperature sensor.
  • the individual, plate-shaped or tiled base bodies of the infrared heaters of the infrared heating unit which are lined up have, opposite to their contacting surface, the actual radiation surface which emits infrared radiation in the direction of the heating material to be treated thermally.
  • the radiation surface is flat, but it can also have a structure and a flat geometric shape that deviates from the flatness.
  • the emitted radiation intensity profile essentially corresponds to the geometry of the radiation surface: In particular, there is no pronounced local temperature maximum, which enables the setting of a short distance between the heating material and the radiation surface. This makes it possible to provide a higher radiation output per unit area and to generate a homogeneous radiation and a uniform temperature field. This contributes to the homogeneity and speed of the thermal treatment of the heating material.
  • the individual infrared radiators are generally arranged within the housing of the infrared heating unit in such a way that their radiating surfaces form a common total radiating surface. This is carried out, for example, if all of the individual radiation surfaces have a common extension plane and a common surface normal.
  • the total radiation area of the infrared heating unit produces an equally flat radiation intensity profile.
  • a spatially curved total radiation area results in an equally shaped radiation intensity profile, which can be adapted, for example, to the geometry of the heating material to be treated.
  • the infrared radiators are preferably each designed to achieve a surface power density of at least 100 kW / m 2 , in particular with an emission main wavelength of at least 2600 nm and / or a color temperature of the radiator of 700 ° C.
  • the area power density is the “electrical area power density”, defined as the electrical connected load of the conductor track based on the contact area occupied by the conductor track.
  • the main emission wavelength of the infrared radiator used for drying is preferably above 2700 nm, in particular 3000 nm ⁇ 200 nm, particularly preferably 3000 nm ⁇ 100 nm.
  • the infrared heating unit is therefore preferably equipped with a plate-shaped base body with a plate thickness of less than 10 mm.
  • the resistance material of the heating conductor is preferably temperature resistant up to at least 1000 ° C, ideally also in an oxidative environment. It is electrically conductive and that its electrical conductivity does not change significantly with temperature or the change in resistance is known. These conditions are met in particular:
  • the preferred resistance material in this regard consists of at least 50 atom%, preferably at least 95 atom%, of platinum group elements.
  • the platinum group includes the following precious metals: Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt. These are in pure form or as an alloy with one another or with one or more other metals, in particular with Au, Ag.
  • Resistance material made of high-temperature steel, tantalum, a ferritic FeCrAI alloy, an austenitic CrFeNi alloy, silicon carbide, molybdenum disilicide or a molybdenum base alloy.
  • These materials in particular silicon carbide (SiC), molybdenum disilicide (M0S12), tantalum (Ta), High-temperature steel or a ferritic FeCrAI alloy are resistant to oxidation in air and less expensive than platinum group metals.
  • the heating conductor track is preferably produced as a thick film layer, for example from resistance paste by means of screen printing or from metal-containing ink by means of ink jet printing, and then baked at high temperature.
  • the heating conductor track runs, for example, in a spiral or meandering line pattern.
  • the contact surface with the heating conductor track thereon is at least partially covered with a primary reflector, in particular a reflector layer made of porous quartz glass.
  • the reflector layer acts as a diffuse reflector for infrared radiation and thus contributes to the efficiency of the temperature treatment.
  • the reflector layer serves for mechanical protection and for stabilizing the heating conductor. It is generated from a dispersion that contains amorphous Si0 2 particles in a liquid. This is applied to the contact surface, dried to a green layer and sintered at high temperature. The sintering of the green sheet and the baking of the conductor track are preferably carried out in one and the same heating process.
  • the reflector layer is also referred to below as the “primary reflector”.
  • a secondary reflector facing the contact area in particular a reflector component arranged at a distance from it, is additionally provided.
  • the individual infrared radiators are generally arranged within the housing of the infrared heating unit in such a way that their contacting areas form a common flat or curved total contacting area.
  • the additional reflector component is assigned to each individual infrared radiator or a series of several or all infrared radiators. Accordingly, the reflector component faces an individual contact area, or it faces the total contact area of several or all infrared emitters in a row.
  • the distance between neighboring infra- red spotlights as low as possible.
  • a short circuit must be avoided.
  • the distance between adjacent infrared radiators is therefore less than 10 mm, preferably at most 5 mm, in particular at most 2.5 mm.
  • the distance can be greater than 0.5 mm, preferably at least 1 mm, in particular at least 1.5 mm. For example, the distance is 2.0 mm ⁇ 0.15 mm.
  • the reflector component is made in one piece or it is composed of several components and it is preferably designed with a reflecting reflector surface, for example made of polished aluminum.
  • the reflector component is also referred to below as the “secondary reflector”
  • the secondary reflector can be used to a small extent Distance to the infrared emitter or the infrared emitters. This distance is preferably in the range from 5 to 50 mm. This reduces the heating of other areas and components within the housing, so that active cooling can also be omitted there.
  • a metallic secondary reflector which can be electrically at ground or another electrical potential, a short circuit must be avoided.
  • the distance is therefore less than 10 mm, preferably at most 5 mm, in particular at most 2.5 mm.
  • the distance can be greater than 0.5 mm, preferably at least 1 mm, in particular at least 1.5 mm. For example, the distance is 2.0 mm ⁇ 0.15 mm.
  • the interplay between the primary reflector and the secondary reflector can be described as follows.
  • the primary reflector directs most of the total radiation power towards the heating material. The remaining radiant power
  • Radiation loss is directed towards the rear in the direction of the secondary reflector, which in turn can reflect back a large part (up to 99%) of the incoming loss radiation, so that a large part of the loss radiation hits the infrared radiator again.
  • the infrared heater would be hotter, but this is prevented by the individual temperature control, so that the infrared heater only uses less current (less voltage). It has been shown that the combination of primary reflector and secondary reflector in the thermal equilibrium of the infrared emitters of the heating unit can achieve up to 80% lower energy consumption than when the infrared emitters are heated. Since the radiation loss contributes to the self-heating of the infrared radiators, higher heating rates can be achieved.
  • a cooling media supply unit for generating at least one cooling media stream, preferably at least two cooling media streams, in particular at least one on the secondary reflector and possibly another on an outer wall of the housing.
  • the central cooling medium supply unit By means of the central cooling medium supply unit, two separate cooling medium flows (for example cooling air flows or cooling water flows) and thus both secondary reflector cooling and housing outer wall cooling are realized. In this way, an optimal temperature at the secondary reflector is achieved as well as a housing temperature below the contact limit (60 ° C) with a common coolant supply system.
  • the two cooling medium flows are preferably divided by dividing a central cooling medium inlet flow into spatially separate flow channels within the housing of the infrared heating unit, one of which flow channel runs along the secondary reflector and the other flow channel along at least one Part of the outer wall of the housing. This spatial separation in flow channels is also referred to in the following as "double-walled housing structure".
  • the cooling medium flow in the direction of the secondary reflector is preferably designed as a cooling air flow and the reflector component (the secondary reflector) as a fin cooler with a polished underside surface.
  • the cooling air flows through the fin area of the fin cooler, the underside of which is mirror-polished Surface of the secondary reflector forms.
  • thermosensors on the individual infrared radiators and / or on the secondary reflector and / or on the stranded contacts of the infrared radiators (terminal box) enables the cooling air quantity to be controlled depending on the current operating conditions, which contributes to noise-minimized operation of the infrared heating unit.
  • the plate-shaped base bodies of the infrared emitters in particular in combination with the double-walled housing structure, enable the infrared heater to have a low overall height.
  • This is preferably characterized by a housing that has an overall height of less than 15 cm.
  • the base body consists of a composite material in which elemental silicon is embedded in a quartz glass matrix. It is characterized by high emissivity after thermally activated occupation of the conduction band in Si atoms. It shows a normal emissivity in the wavelength range from 2 pm to 4 pm above 0.6 at a temperature of 600 ° C, and a normal emissivity in the same wavelength range above 0.75 at a temperature of 1,000 ° C.
  • the regulation of the radiator temperature can replace the otherwise necessary radiator cooling.
  • the optimal emission wavelength can be maintained regardless of the ambient conditions, in particular the ambient temperature.
  • the use of flat infrared emitters enables both a more homogeneous radiation due to the grid arrangement of the radiation surfaces of several infrared emitters and the associated higher surface power densities at lower temperatures, as well as a flat design of the heating unit.
  • Radiator cooling with cooling air can be dispensed with, so that a homogeneous emission can be achieved with minimal convection losses.
  • the temperature control of the individual infrared emitters enables the optimum emission wavelength to be maintained even under various installation conditions and ambient conditions. Since the individual radiation surfaces of the infrared emitters can be strung together practically without any distance from one another, this is a homogeneous one radiant surface realizable, which makes it possible to bring the surface to be irradiated very close to the infrared heating unit.
  • the distance is preferably less than 15 mm. The small distance enables high surface power densities of at least 80 kW / m 2 , at least 100 kW / m 2 or even 200 kW / m 2 .
  • the area power density in the operation of the infrared heating unit is preferably at most 200 kW / m 2 , in particular at most 180 kW / m 2 , particularly preferably at most 150 kW / m 2 or at most 130 kW / m 2 .
  • a high starting area power density in particular in the range between 120 kW / m 2 and 200 kW / m 2, can be preferred for a short time (at most 5-10 minutes, in particular at most 6 minutes, at most 4 minutes or at most 2 minutes) .
  • the area power density is the electrical power density, defined as the electrical connection power of the conductor track based on the contact area occupied by the conductor track.
  • infrared radiator module With regard to the infrared radiator module, the object specified above is achieved by an infrared radiator module with the features of patent claim 9.
  • the infrared heater module enables a modular assembly in one unit from several identical infrared heater modules. It is particularly suitable for use in an infrared heating unit according to one of claims 1 to 8.
  • the infrared emitter module comprises a module frame) with a polygonal cross-section and at least three delimitation sides, in or on which are arranged:
  • coupling means which are designed to produce a positive mechanical connection between at least two of the boundary sides and in each case a further, adjacent module frame.
  • the infrared radiator module (short: IR module) is equipped with an infrared radiator which comprises a tiled or plate-shaped base body which is polygonal, preferably triangular, rectangular or diamond-shaped, with a heating conductor track applied to a contact surface of the base body. Opposite the contacting surface is the actual radiation surface, the infrared radiation in the direction of that to be thermally treated
  • Heating material emitted It is flat and, in the simplest case, flat, but it can also have a structure and a spatial, flat shape that deviates from flatness.
  • the flat shape of the radiation surface results in an equally flat radiation intensity profile - that is, without a pronounced temperature maximum - which enables the setting of a short distance between the heating material and the radiation surface. This makes it possible to provide a higher radiation output per unit area and to generate a homogeneous radiation and a uniform temperature field. This contributes to the homogeneity and speed of the thermal treatment of the heating material.
  • the heating conductor track is connected to an electrical contact via which it can be connected to a circuit.
  • the temperature of the radiation surface is adjustable.
  • the temperature setting is based, for example, on resistance-controlled voltage control of the heating conductor. Or it is based on a temperature control using a temperature sensor, which is preferably applied to the contacting surface, or of several temperature sensors.
  • the IR module is preferably designed to achieve an area power density of at least 80 kW / m 2 , preferably at least 100 kW / m 2 .
  • the contacting area with the heating conductor track thereon is at least partially covered with a reflector layer made of porous quartz glass.
  • This reflector layer acts as a diffuser for infrared radiation and thus contributes to the efficiency of the temperature treatment.
  • the reflector layer serves for mechanical protection and for stabilizing the heating conductor.
  • the reflector layer is also referred to here as the "primary reflector”.
  • a reflector component which faces the contact surface and is spaced apart therefrom.
  • the reflector component is made in one piece or it is composed of several components and it is preferably made with a reflecting reflector surface, for example made of polished aluminum.
  • This reflector component is also referred to here as a “secondary reflector”.
  • the secondary reflector is preferably positioned at a small distance on the back to the base body; the distance is preferably in the range from 5 to 50 mm.
  • the primary reflector directs most of the total radiant power towards the heating material.
  • the reflector component (secondary reflector) is in contact with a heat sink.
  • This is designed, for example, as a coolant flow or as a mechanical cooler.
  • the cooling medium stream preferably flows through a cooling channel, of which the reflector component can form a wall.
  • the secondary reflector is preferably designed as a fin cooler with a polished underside surface.
  • the side of the secondary reflector designed as a fin cooler forms part of the cooler and the polished underside surface forms the mirror-polished surface of the secondary reflector.
  • the IR module has coupling means for establishing a positive mechanical connection between each boundary side of the polygonal base body and a further IR module, so that at least one base body boundary side of the one IR module is connected to a base body boundary side of another IR module directly or while leaving a small gap in the range of 0 to 2 mm.
  • the coupling means are designed to produce a positive mechanical connection to an air supply unit or an air extraction unit.
  • the IR module may have its own duct section for supply air or extract air, just like the supply air or extract air unit.
  • the duct sections on both sides are connected to one another.
  • the relevant channel section is open on both sides.
  • the channel section is closed on one side.
  • the IR edge modules designed for the edge of the radiation surface and for the termination of an emitter unit can have a design which differs from the IR module arranged in the center of the emitter unit and which takes into account the edge position or the necessary termination with respect to the surroundings.
  • the supply air unit or the exhaust air unit By means of the supply air unit or the exhaust air unit, components of the meat material that have passed into the gas phase can be swirled and extracted. Which can improve efficiency, especially when drying.
  • the emitting surface is borderless.
  • additional infrared radiator modules can be attached to at least two, preferably on all boundary sides of the frame, by means of the coupling means, and can thus be combined to form a larger, almost seamless and therefore particularly homogeneous emitting radiation surface.
  • the plate thickness of the plate-shaped base body is preferably less than 10 mm.
  • the flat base bodies enable the infrared heater module to have a low overall height. This is characterized by a total height, which is preferably less than 10 cm. The total height is calculated without any connection means for the media supply.
  • the infrared emitter module can be used particularly advantageously for drying water-based inks.
  • the requirements of inkjet printing in particular are a particular challenge in the printing industry.
  • the inks are developed with a very high water content (approx. 80%) in order to guarantee printability on the print heads at very high speeds (up to 6 m / s).
  • Water has a strong absorption band at a wavelength in the wavelength range of approximately 2.75 to 3 pm.
  • NIR emitters have high area power densities of around 250 kW / m 2 in the NIR wavelength range. It is primarily the color pigments of the ink that absorb the NIR radiation, but this also depends on their color. This problem is exemplified by a strong wavelength mismatch in color pigments for black (black) and yellow (yellow).
  • the emission wavelength of the infrared radiator module preferably corresponds to an absorption wavelength spectrum of water. It is preferably in a range in which conventional color pigments show little or no absorption bands, so that the color differences of the pigments have no effect on the drying behavior.
  • the infrared radiator modules still have a high area power density of approx. 100 kW / m 2 .
  • Comparable medium-wave IR emitters can only achieve significantly lower surface power densities at a comparable coil temperature.
  • medium-wave IR emitters at a coil temperature in the range of 700-800 ° C have an optical surface power density of approximately 20 to 30 kW / m 2 , and carbon emitters of approximately 60 kW / m 2 .
  • FIG. 1 shows a printing press with a printing unit and an infrared
  • Dryer system and a printing material transported along a transport path and in a transport direction in a schematic illustration
  • FIG. 2 shows a spatial representation of an embodiment of an IR module with a double-walled housing as part of the dryer system of the printing press of FIG. 1 in a section along the substrate transport direction,
  • Figure 3 is a spatial representation of the embodiment of the IR module of
  • FIG. 2 in a section perpendicular to the substrate transport direction
  • Dryer module as part of a dryer system for a printing press in a longitudinal section in the substrate transport direction in a schematic representation, (b): a section of the dryer system in a top view of the radiators of the IR modules in the direction of arrow X of FIG. 4 (a).
  • FIG. 5 shows an embodiment of an infrared emitter unit in combination with a fan as part of a dryer system for a printing press in a longitudinal section in the substrate transport direction
  • FIG. 6 shows the infrared radiator unit from FIG. 5 in a section in the direction of the arrow y from FIG. 5 perpendicular to the substrate transport direction
  • FIG. 7 block diagrams with heating rates of black and yellow pigments of a printing ink when treated by means of various IR drying systems according to the prior art in comparison with treatment by means of an IR module according to the invention.
  • FIG. 1 schematically shows a printing press in the form of a roll inkjet printing press, to which reference number 1 is assigned overall.
  • the material web 3 from a printing material such as paper, for example, arrives at a printing unit 40.
  • This comprises a plurality of ink jet print heads 4 arranged one behind the other along the material web 3, through which the solvent-containing and in particular solvent-containing material is applied to the printing material - Re water-based printing inks are applied.
  • the material web 3 then passes from the printing unit 40 via a deflection roller 6 to an infrared dryer system 70.
  • This is equipped with a plurality of infrared dryer modules 7, which are designed for drying or knocking the solvent away into the material web.
  • the further transport path of the material web 3 goes via a traction roller 8, which is equipped with its own traction drive motor and via which the web tension is set, to a winding roller 9.
  • each of the dryer modules is equipped with several infrared heaters.
  • the dryer modules 7 are arranged in pairs in the dryer system 70 in the transport direction 5 next to and behind one another.
  • the pair of dryer modules 7 arranged side by side covers the maximum format width of the printing press 1.
  • the dryer modules 7 and the individual infrared emitters can be electrically controlled separately from one another in accordance with the dimensions and color assignment of the printing material.
  • the transport speed of the material web 3 is set to 5 m / s. This is a comparatively high speed, which is made possible by optimizing the individual processing steps and which, in particular, requires a high drying rate.
  • the drying process required to achieve this requirement and the dryer module 7 used for this purpose are explained in more detail below with reference to FIGS. 2 to 6.
  • FIG. 2 shows a spatial representation of an embodiment of the infrared radiator module (IR module) 7 according to the invention for use as a dryer module 7 in the printing press 1.
  • IR module infrared radiator module
  • the IR module 7 has a housing 21 in which a radiator unit 22, a cooling air supply unit 23 and an exhaust air unit 24 are accommodated.
  • the housing 21 is also provided with connections 21 c for power and data lines, such as a patch current, a temperature sensor and control electronics.
  • a tiled infrared radiator 25 is arranged in the radiator unit 22, which has a plate-shaped base body 25c with a flat radiation surface (underside 25b) and also a flat top 25a.
  • a conductor track which in turn is embedded in a reflector layer, is applied to the base body upper side 25a.
  • the base body 25c has a rectangular shape with a plate thickness of 2.0 mm and lateral dimensions of 4 cm x 40 cm. It consists of a composite material with a quartz glass matrix in which phase areas made of elementary silicon are homogeneously distributed. The weight fraction of this Si phase is 2.5% and the maximum dimensions of the Si phase areas are on average (median) in the range from about 1 to 10 pm.
  • the composite material is gas-tight, it has a density of 2.19 g / cm 3 and it is in air up to a temperature of about 1200 ° C stable. At high temperatures, it shows a high absorption of heat radiation and a high emissivity.
  • the conductor track is produced from a platinum resistance paste on the upper side 25a of the base body 25c. Lines or clamps for feeding in electrical energy are welded onto both ends.
  • the conductor track shows a meandering course, with a uniform distance of 2 mm remaining between adjacent conductor track sections.
  • the conductor track has direct contact with the upper side 25a of the base body 25c so that the greatest possible heat transfer is achieved.
  • the infrared radiator 25 is used, the opposite underside 25b serves as a radiation surface for the heat radiation into a substrate treatment room 27.
  • the radiation direction is indicated by the directional arrows 28 and the substrate transport direction by the directional arrow 5.
  • the reflector layer consists of opaque quartz glass and has an average layer thickness between 1.0 mm and 1.5 mm. It is characterized by freedom from cracks and a high density of about 2.15 g / cm 3 and it is thermally resistant up to temperatures above 1100 ° C.
  • the reflector layer completely covers the conductor track and thus shields it from chemical or mechanical influences from the environment.
  • the infrared radiator 25 is designed to achieve an area power density of 100 kW / m 2 .
  • the cooling air supply unit 23 of each IR module 7 comprises a cooling air supply nozzle 31 arranged in the center of the housing 21, which opens into a cooling air collecting chamber 35, from which an upper cooling air flow 33a into an upper cooling channel 33 and a lower one is made by means of perforated plates 32 Cooling air flow 34a can be branched into an upper cooling duct 34.
  • the upper cooling channel 33 runs on both sides to the cooling air supply nozzle 31 along the top of the housing 21 a, and the upper cooling air flow 33 a serves to cool the housing 21 and in particular the top of the housing 21 a.
  • the lower cooling duct 34 likewise runs on both sides to the cooling air supply connection 31 below the upper cooling duct 33 and along an underside of the housing 21 b.
  • Both cooling channels (33; 34) open into air discharge ports 38, which are arranged on both longitudinal sides of the housing 21 and which belong to the exhaust unit 24.
  • the cooling ducts (33; 34), which run parallel to each other, are separated from one another by a partition wall 36, which extends through the entire central structure of the housing 21, starting from the cooling air plenum 35 to the air discharge nozzle 38, so that this design also here as a “double wall” of the Ge - House is called.
  • the underside of the fin cooler 26 facing away from the lower cooling air flow 34a is in the form of a highly polished aluminum plate which serves as a reflecting module reflector 26b.
  • the module reflector 26b faces the base body upper side 25a and runs parallel to it at a distance.
  • the housing height, measured from the base body bottom 25b to the housing top 21a, is 13 cm.
  • a direct flow onto the radiator unit 22 and the base body 25c with a cooling medium is not necessary and is not provided, so that the substrate treatment space 27 is in this respect unaffected by flows of cooling medium for radiator cooling.
  • latching means 29 for mechanically positive and releasable connection, each with a further IR module 7, are attached.
  • the lower cooling air flow 34a from the cooling air supply connection 31 reaches the area of the fin cooler 26 through perforated plates 32, which area completely fills the lower cooling channel 34.
  • the base body 25c of the infrared radiator 25 extends over the entire format width of the printing material 3.
  • the module reflector 26 has the same lateral dimensions (4 cm ⁇ 40 cm) as the base body 25, and the two components (25; 26) are Aligned to each other so that the top 25a of the base body 25c is completely covered by the module reflector 26. All infrared emitters 25 of the IR module 7 are equipped with an individual temperature control, which is based on a resistance-controlled voltage control of the heating conductor.
  • FIG. 4 (a) shows schematically a section of a dryer module consisting of several identical IR modules 7 as part of a dryer system for a printing press 1 in a longitudinal section in the substrate transport direction 5. If identical reference numbers are used as in FIGS. 2 and 3, the same or equivalent components and parts of the IR module are thus designated.
  • the module housing 21 encloses a treatment room
  • a temperature sensor is attached to the upper side of each base body 25c facing away from the printing material 3, the measured value of which is fed to a controller 41a, 41b, which is part of the electrical control 42, 42b of the respective infrared radiator 25.
  • the electrical controls 42a, 42b of the infrared radiators 25 of the dryer module are designed so that the heating currents of the respective infrared radiators 25 can be set independently of one another.
  • FIG. 4 (b) shows that the housing 21 has a rectangular shape. It is provided on all sides with coupling means in the form of latching means for positive connection with further IR modules or with supply air units 44 or with exhaust air units 45.
  • a further identical IR module is arranged on the two long sides of the IR modules 7 (not shown in the figure) and either an air supply unit 44 or an air extraction unit 45 is mounted on the transverse sides (viewed in the direction 5). This results in a paired arrangement of supply air unit 44 and exhaust air unit 45 between each IR module 7.
  • Exhaust unit 45 leads to gas turbulence in the immediate vicinity of the substrate surface, which causes a disturbance, reduction or even detachment of the fluid dynamic laminar flow boundary layer that the moisture resulting from the action of infrared radiation can be converted into the gas phase and removed more effectively
  • the embodiment of the IR module 50 shown in FIGS. 5 and 6 is equipped with water cooling.
  • a radiator unit 52, a water cooling unit 53 and a supply and exhaust air unit 54 are accommodated in a housing 51.
  • the radiator unit 52 comprises a tile-shaped infrared radiator 55, which has a base body with a rectangular shape and a heating conductor track applied to the top side of the base body, which is embedded in a reflector layer, as described above with reference to FIG. 1.
  • the front ends of the infrared radiator 55 are clamped between ceramic elements 56.
  • the water cooling unit 53 comprises a coolant circuit with cooling plates 58 which surround the radiator unit 52 and which simultaneously form the housing of the IR module 50. Round grooves 59 for receiving copper pipes (not shown) for the cooling water line are partly incorporated into the cooling plates 58.
  • the inner sides of the cooling plates 58 facing the radiator unit 52 are mirrored or mirror-polished by means of a coating, so that they act as a “secondary reflector”. The thermal mass of the cooling plates 58 supports the cooling effect.
  • the supply air and exhaust air unit 54 comprises an supply air duct 62 and an exhaust air duct 60.
  • the ducts (60; 62) run on both sides of the long sides of the radiator unit 52 and are each equipped with a number of fans 61 which are arranged in a row . Seen in the transport direction 5 of the printing material 3 to be dried, the radiator unit 52 is preceded by the supply air duct 62 and the exhaust air duct 60.
  • the flow directions of supply air and exhaust air indicate the directional arrows 66.
  • the gases and vapors released by the infrared radiation from the printing material 3 are removed via the exhaust air duct 60.
  • All infrared emitters 55 of the IR module 50 are equipped with an individual temperature control, which is based on a resistance-controlled voltage control of the heating conductor.
  • the sectional view of the infrared radiator unit 50 perpendicular to the substrate transport direction (the transport direction is perpendicular to the paper plane) according to FIG. 6 shows that the infrared radiators 55 extend over the entire format width of the substrate 3.
  • the row of fans 61 which can be seen in this illustration is to be assigned to the ventilation (exhaust air duct 60). All fans (60; 61) of this series are used to remove the gases and vapors released by the upstream infrared radiator 55 from the printing material 3.
  • the infrared radiator unit 52 is a vent (air duct 62; see Figure 5) upstream.
  • the order of the components or the procedural measures carried out in the transport direction 5 of the printing material 3 is thus ventilation, IR drying, venting.
  • the sequence is repeated venting, IR drying, venting, venting, IR drying venting, etc.
  • the diagram in FIG. 7 shows a comparison of the heating rates of black and yellow color pigments in the CMYK color system with the customary color inks for yellow (Y) and black (B) when treated by means of different IR drying systems.
  • the average heating rate R in K / s for the temperature range between 40 ° C and 110 ° C is plotted on the Y axis.
  • the heating system (A) an infrared emitter emitting in the near infrared was used, in the heating system (B) a medium-wave carbon radiator and in the heating system (C) a temperature-controlled IR module according to the present invention.
  • All heating systems have a similarly high heating rate for black pigments (B), which is also higher than the heating rate for yellow pigments (Y).
  • B black pigments
  • Y yellow pigments
  • the heating rate difference (based in each case on the heating rate of the black pigments (B)) is 168% smaller.
  • the carbon heater (heating system (B)) there is a heating rate difference of 82%. If the IR module in the heating system (C) is set and regulated at a temperature of 700 ° C, the result is the same smallest heating rate difference of only about 17% between the heating rates of the black pigments (B) and the yellow pigments (Y).
  • yellow and black pigments absorb approximately equally, so that the color differences of the pigments have no effect on the drying behavior.

Abstract

A known infrared heating unit comprises a housing, in which at least two infrared emitters are arranged adjacent to one another, each infrared emitter comprising a planar base body with a heating conducting track applied to a contacting surface of the base body, which heating conducting track is made of a resistance material and is connected to an electrical contacting means for supplying heating current. The aim of the invention is to provide, proceeding therefrom, an infrared heating unit that is also characterized by homogeneous radiation intensity and high responsiveness. This aim is achieved, according to the invention, in that control electronics are provided, by means of which the heating currents for the infrared emitters can be set independently of one another.

Description

Infrarot-Erwärmungseinheit zum Trocknen von Tinten oder Lacken in einer Druckmaschine, sowie Infrarotstrahler-Modul für eine Druckmaschine  Infrared heating unit for drying inks or varnishes in a printing machine, as well as infrared heater module for a printing machine
Beschreibung description
Technischer Hintergrund Technical background
Die Erfindung betrifft eine Infrarot- Erwärmungseinheit mit einem Gehäuse, in dem mindestens zwei Infrarotstrahler benachbart zueinander angeordnet sind, wobei jeder Infrarotstrahler einen plattenförmigen Basiskörper mit einer auf einer Kontak- tierungsfläche des Basiskörpers aufgebrachten Heizleiterbahn aus einem Wider- standsmaterial, die mit einer elektrischen Kontaktierung für die Zufuhr eines Heiz- stroms verbunden ist, aufweist.  The invention relates to an infrared heating unit with a housing in which at least two infrared emitters are arranged adjacent to one another, each infrared emitter having a plate-shaped base body with a heating conductor track made of a resistance material applied to a contact surface of the base body and having an electrical contact for the supply of a heating current is connected.
Außerdem geht es in der Erfindung um ein Infrarotstrahler-Modul, insbesondere zum Einsatz in einer Infrarot-Erwärmungseinheit.  The invention also relates to an infrared radiator module, in particular for use in an infrared heating unit.
Derartige Infrarot-Erwärmungseinheiten und Infrarotstrahler werden zur thermi- schen Behandlung in der Druckindustrie, beim Aushärten von Lacken oder beim Trocknen von Farben.  Such infrared heating units and infrared radiators are used for thermal treatment in the printing industry, for curing lacquers or for drying inks.
Bei Infrarotstrahlern für thermische Heizprozesse sind in der Regel Flächenleis- tungsdichten oberhalb von 100 kW/m2 erforderlich, um einen schnellen Heizpro- zess mit kurzer Bestrahlungsdauer zu gewährleisten. In the case of infrared heaters for thermal heating processes, surface power densities above 100 kW / m 2 are generally required in order to ensure a fast heating process with a short irradiation time.
Bei vielen dieser Anwendungen ist eine großflächige Bestrahlungszone mit hoher Flächenleistungsdichte erwünscht, die durch eine Parallelanordnung mehrerer langgestreckter Infrarotstrahler erzeugt werden kann.  In many of these applications, a large-area radiation zone with a high area power density is desired, which can be generated by a parallel arrangement of several elongated infrared radiators.
Stand der Technik State of the art
Zum Bedrucken bogenförmiger oder bahnförmiger Bedruckstoffe aus Papier, Pap- pe, Folie oder Karton mit Druckfarben werden beispielsweise Digitaldruckmaschi- nen, Offset-Druckmaschinen, lithographische Druckmaschinen, Rotationsdruck- maschinen oder Flexo-Druckmaschinen eingesetzt. Typische Inhaltsstoffe von Druckfarben sind Glycole, Öle, Harze, Wasser und Bindemittel. Bei UV-härtbaren Druckfarben beruhen Härtung und Haftung auf dem Bedruckstoff auf Polymerisa- tion, die durch Photoinitiation mittels UV-Licht ausgelöst wird. Bei lösungsmittelhal- tigen und vor Allem wasserhaltigen Druckfarben und Lacken ist ein Trocknen er- forderlich, das sowohl auf physikalischen als auch auf chemischen Trocknungs- prozessen beruhen kann. Physikalische Trocknungsprozesse umfassen das Ver- dunsten von Lösungsmitteln und deren Diffusion in den Bedruckstoff, was auch als „Wegschlagen“ bezeichnet wird. Unter chemischer Trocknung wird die Oxidation beziehungsweise Polymerisation von Druckfarben-Inhaltsstoffen verstanden. Digital printing machines, offset printing machines, lithographic printing machines, rotary printing machines or flexographic printing machines are used, for example, for printing sheet-like or web-shaped printing materials made of paper, paper, film or cardboard with printing inks. Typical ingredients of printing inks are glycols, oils, resins, water and binders. In the case of UV-curable printing inks, curing and adhesion on the substrate are based on polymer tion, which is triggered by photoinitiation using UV light. In the case of solvent-based and, above all, water-based printing inks and varnishes, drying is required, which can be based on both physical and chemical drying processes. Physical drying processes include the evaporation of solvents and their diffusion into the substrate, which is also known as “knocking away”. Chemical drying means the oxidation or polymerization of printing ink ingredients.
Die DE 10 2006 026 652 A1 beschreibt einen IR-Trockner für eine Bogendruck- maschine, der ein Luftwehr beigeordnet ist, das eine über dem IR-Trockner„ste- hende" Luftschicht gewährleistet, die den IR-Trockner vor einem Direktkontakt mit der vorbei strömenden Umgebungsluft schützt. Das Strahlerfeld des IR-Trockners umfasst eine Vielzahl einzelner Wärmekacheln, die in Zeilen und Spalten eines Rasters nebeneinander und oberhalb des Bedruckstoffs angeordnet sind.  DE 10 2006 026 652 A1 describes an IR dryer for a sheet-fed printing press, to which an air weir is assigned, which guarantees an air layer “standing” over the IR dryer, which prevents the IR dryer from coming into direct contact with it The radiator field of the IR dryer comprises a large number of individual heat tiles, which are arranged in rows and columns of a grid next to each other and above the substrate.
Die DE 10 2005 046 230 A1 offenbart eine Rotationsdruckmaschine mit einem Druckwerk zum Bedrucken eines Druckbogens und mit einer Vorrichtung zum Trocknen des bedruckten Druckbogens. Die Trocknungsvorrichtung umfasst meh- rere IR-Farbtrockner, die elektromagnetische Strahlung mit einem Emissions- spektrum emittieren, das den absorbierenden Spektralbereich der Druckfarbe ab- deckt.  DE 10 2005 046 230 A1 discloses a rotary printing press with a printing unit for printing on a printing sheet and with a device for drying the printed printing sheet. The drying device comprises several IR color dryers which emit electromagnetic radiation with an emission spectrum which covers the absorbing spectral range of the printing ink.
Die DE 10 2010 046 756 A1 beschreibt ein Trocknermodul und ein aus mehreren Trocknermodulen zusammengesetztes Trocknersystem für Druckmaschinen zum Bedrucken von Bogen- oder Rollenmaterial. Das Trocknersystem besteht aus mehreren quer zur Transportrichtung angeordneten Trocknermodulen, von denen jedes einen auf den zu trocknenden Bedruckstoff ausgerichteten langgestreckten Infrarotstrahler aufweist, dessen Längsachse senkrecht zur Transportrichtung des Bedruckstoffs verläuft. Mittels eines regelbaren Lüftungssystems wird eine Luft- strömung erzeugt, die auf den Infrarotstrahler und auf den Bedruckstoff einwirkt. Der Infrarotstrahler ist innerhalb eines Prozessraums für den Bedruckstoff ange- ordnet. Die Zuluft wird einem Zuluftsammelraum zugeführt und darin mittels einer Heizeinrichtung erwärmt. Außerdem wird mittels eines Ventilators die vom Infra- rotstrahler erwärmte Luft abgeführt, der erwärmten Zuluft hinzugefügt und der Inf- rarotstrahler dadurch gekühlt. Aus dem Zuluftsammelraum gelangt die erwärmte Zuluft über Gasaustrittsdüsen in den Prozessraum. Die Gasaustrittsdüsen sind beidseitig des Infrarotstrahler ange- ordnet, wobei die in Transportrichtung für den Bedruckstoff vordere Düse schräg zur Bedruckstoffebene mit einer Orientierung entgegen der Transportrichtung, und die in Transportrichtung hintere Düse ebenfalls schräg zur Bedruckstoffebene mit einer Orientierung in Transportrichtung verlaufen. Der Grad der Schrägstellung der Gasaustrittsdüsen ist motorisch veränderbar. DE 10 2010 046 756 A1 describes a dryer module and a dryer system composed of several dryer modules for printing machines for printing on sheet or roll material. The dryer system consists of several dryer modules arranged transversely to the transport direction, each of which has an elongated infrared radiator oriented towards the printing material to be dried, the longitudinal axis of which extends perpendicular to the transport direction of the printing material. An air flow is generated by means of an adjustable ventilation system, which acts on the infrared emitter and on the substrate. The infrared emitter is arranged within a process space for the printing material. The supply air is fed to a supply air collecting space and heated therein by means of a heating device. In addition, the air heated by the infrared heater is removed by means of a fan, added to the heated supply air and the infrared heater is thereby cooled. The heated supply air from the supply air collecting space enters the process room via gas outlet nozzles. The gas outlet nozzles are arranged on both sides of the infrared radiator, the front nozzle in the transport direction for the printing substrate being inclined to the substrate with an orientation opposite to the transport direction, and the rear nozzle in the transport direction likewise being oblique to the substrate plane with an orientation in the transport direction. The degree of inclination of the gas outlet nozzles can be changed by a motor.
Aus der DE 10 2015 119 763 A1 ist ein kachelförmiger Infrarot-Flächenstrahler bekannt, bei dem ein Substrat in Kontakt mit einer Leiterbahn aus einem Wider- standsmaterial steht. Das Substrat-Material ist vorzugsweise Quarzglas, in das in feiner Verteilung eine Infrarotstrahlung absorbierende Zusatzkomponente eingela- gert ist. Die Zusatzkomponente ist bevorzugt elementares Silizium.  DE 10 2015 119 763 A1 discloses a tiled infrared surface radiator in which a substrate is in contact with a conductor track made of a resistance material. The substrate material is preferably quartz glass, in which an additional component absorbing infrared radiation is embedded in a fine distribution. The additional component is preferably elemental silicon.
Technische Aufgabenstellung Technical task
Bei üblichen Infrarotstrahlern ist ein Heizfilament aus Carbon oder Wolfram in Wendel- oder Bandform in ein inertgasgefülltes Strahlerrohr eingeschlossen, das meist aus Quarzglas gefertigt ist. Die Heizfilamente sind mit elektrischen An- schlüssen verbunden, die über ein Ende oder beiden Enden des Strahlerrohres eingeführt werden.  In conventional infrared radiators, a heating filament made of carbon or tungsten in the form of a coil or ribbon is enclosed in an emitter tube filled with inert gas, which is usually made of quartz glass. The heating filaments are connected to electrical connections that are inserted through one end or both ends of the heater tube.
Die Heizfilamente selbst haben zwar eine sehr geringe thermische Masse und damit eine schnelle Reaktionszeit im Bereich von 1 bis 2 Sekunden. Bis jedoch das gesamte IR-Trocknersystem aus Quarzrohr, Filament, elektrischen Anschlüs- sen und einem Reflektor im thermischen Gleichgewicht ist, können mehrere Minu- ten vergehen. Da der Bedruckstoff in modernen Rotationsdruckmaschinen mit ei- ner Bahngeschwindigkeit von 3 bis 5 m/s läuft und diese Geschwindigkeit zu Be- ginn bereits vorhanden ist, können bis zum Erreichen des thermischen Gleichge- wichts bis zu 1500 m Bedruckstoff verloren gehen. Bei wechselnden individuellen Bedruckprozessen entstehen diese Verluste bei jedem Druckvorgang neu.  The heating filaments themselves have a very low thermal mass and therefore a fast response time in the range of 1 to 2 seconds. However, it can take several minutes until the entire IR dryer system consisting of quartz tube, filament, electrical connections and a reflector is in thermal equilibrium. Since the printing stock runs at a web speed of 3 to 5 m / s in modern rotary printing presses and this speed is already available at the beginning, up to 1500 m of printing stock can be lost until thermal equilibrium is reached. With changing individual printing processes, these losses arise again with each printing process.
Je höher die elektrische Leistung der Quarzrohrstrahler ist, umso schneller errei- chen sie ihre Soll-Temperatur. Die Erhöhung der Leistung erhöht aber nicht nur die vom Infrarotstrahler abgestrahlte Energiemenge, was zu einer Überhitzung des Heizguts führen kann, sondern sie verändert auch die Hauptwellenlänge der ab- gegebenen Strahlung, die sich in Richtung des kurzwelligen Spektralbereichs ver- schiebt. Da das Quarzglas langwellige Strahlung ab ca. 3300 nm nahezu vollstän- dig absorbiert und eine signifikante Absorption bereits ab ca. 2500 nm eintritt, sind derartige Strahler effektiv nur für zur kurz- und mittelwellige Strahlung einsetzbar.The higher the electrical output of the quartz tube radiators, the faster they reach their target temperature. The increase in output not only increases the amount of energy emitted by the infrared radiator, which can lead to overheating of the heating material, but also changes the main wavelength of the given radiation that shifts in the direction of the short-wave spectral range. Since the quartz glass almost completely absorbs long-wave radiation from approx. 3300 nm and significant absorption already occurs from approx. 2500 nm, such emitters can only be used effectively for short- and medium-wave radiation.
Häufig bilden mehrere nebeneinander liegende Infrarot-Strahlerrohre einen Flä- chenstrahler. Um dabei eine homogene Abstrahlung auf dem Heizgut zu erhalten, sollte der Abstand zwischen dem Flächenstrahler und dem Bedruckstoff mindes- tens dem 1 ,5-fachen Mittenabstand zwischen den Einzel-Strahlerrohren betragen. Dieser vergleichsweise hohe Mindestabstand zwischen Flächenstrahler und Heizgut führt zu einer geringen effektiven Strahlungsintensität auf der Heizgut- Ebene, was die Reaktionszeit verlängert, innerhalb der die erforderliche Strah- lungsleistung auf dem Heizgut, wie beispielsweise einem Bedruckstoff aufgebracht ist. Often, several infrared emitter tubes lying side by side form a surface emitter. In order to obtain a homogeneous radiation on the heating material, the distance between the surface heater and the substrate should be at least 1.5 times the center distance between the individual heater tubes. This comparatively high minimum distance between the surface radiator and the heating material leads to a low effective radiation intensity on the heating material level, which extends the reaction time within which the required radiation power is applied to the heating material, such as a printing material.
Eine schnelle Reaktionszeit ist aber insbesondere bei Mehrfarbendruck erforder- lich, bevor der Bedruckstoff entweder mit der nächsten Farbe bedruckt oder durch einen Lackauftrag veredelt wird oder in der Druckmaschine zum Zweck des Be- druckens der Rückseite gewendet wird. Denn aufgrund der relativ kurzen Zeit, in denen der Bedruckstoff zwischen den Druckwerken verweilt, muss die erforderli- che IR-Strahlungsleistung auf den Bedruckstoff einwirken, ohne das Druckbild durch Überhitzung beschädigt wird.  However, a fast response time is particularly necessary with multi-color printing, before the substrate is either printed with the next color or refined by applying a varnish or before it is turned in the printing machine for the purpose of printing the back. Because of the relatively short time in which the printing material stays between the printing units, the required IR radiation power must act on the printing material without the print image being damaged by overheating.
Dabei ist insbesondere die gleichzeitige Trocknung von schwarzer und gelber Druckfarbe aufgrund unterschiedlicher Absorptionsverhältnissen und Aufheizraten der Pigmente eine Herausforderung, die mit komplexen Konstruktionen mit mehre- ren Trocknungsstationen begegnet wird.  The simultaneous drying of black and yellow printing inks due to different absorption ratios and heating rates of the pigments is a particular challenge, which is met with complex designs with several drying stations.
Darüber hinaus müssen bekannte Infrarotstrahler insbesondere in engen Bauräu- men aktiv gekühlt werden, um sie vor Überhitzung zu schützen. Häufig wird dafür ein Kühlluftstrom erzeugt, der die Infrarotstrahler direkt anbläst. Es hat sich aber gezeigt, dass sich am Infrarotstrahler vorbeiströmende Kühlluft mit warmer Pro- zessluft, die unter anderem dem Abtransport von Feuchtigkeit dient interagiert und dadurch die Temperatur am Bedruckstoff verändert und den Abtransport von Feuchtigkeit vermindert. Grundsätzlich hat die Temperatur der Infrarotstrahler wesentlichen Einfluss auf das Ergebnis der Infrarot-Behandlung. Daher ist eine örtlich und zeitlich reprodu- zierbare und in der Regel gleichmäßige Temperaturverteilung erwünscht. In addition, known infrared radiators must be actively cooled, particularly in confined spaces, in order to protect them from overheating. A cooling air stream is often generated for this purpose, which blows the infrared radiators directly. However, it has been shown that cooling air flowing past the infrared radiator interacts with warm process air, which among other things serves to remove moisture and thereby change the temperature at the substrate and reduce the removal of moisture. Basically, the temperature of the infrared heater has a significant influence on the result of the infrared treatment. Therefore a locally and temporally reproducible and generally uniform temperature distribution is desirable.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Infrarot-Erwärmungseinheit bereitzustellen, die durch eine homogene Strahlungsintensität und Reaktions- schnelligkeit auszeichnet.  The invention is therefore based on the object of providing an infrared heating unit which is distinguished by a homogeneous radiation intensity and rapid response.
Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Infrarotstrahler-Modul anzugeben, das eine einfache räumliche Anpassung einer Abstrahlfläche mit gleichmäßiger Temperaturverteilung an gegebene Anforderungen und eine einfa- che Integration in eine Infrarot-Anlage ermöglicht.  In addition, the invention is based on the object of specifying an infrared radiator module which enables simple spatial adaptation of an emitting surface with a uniform temperature distribution to given requirements and simple integration into an infrared system.
Zusammenfassung der Erfindung Summary of the invention
Hinsichtlich der Infrarot-Erwärmungseinheit wird diese Aufgabe durch eine Infra- rot-Erwärmungseinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.  With regard to the infrared heating unit, this object is achieved by an infrared heating unit with the features of patent claim 1.
Die Infrarot-Erwärmungseinheit umfasst mehrere innerhalb eines Gehäuses in einem vorgegebenen Raster aneinandergereihte, baugleiche Infrarotstrahler. Die- se haben einen plattenförmigen in der Draufsicht polygonalen, vorzugsweise rechteckigen Basiskörper mit einer auf einer Kontaktierungsfläche des Basiskör- pers aufgebrachten Heizleiterbahn.  The infrared heating unit comprises several identical infrared radiators lined up within a housing in a predetermined grid. These have a plate-shaped base body which is polygonal in plan view, preferably rectangular, with a heating conductor track applied to a contacting surface of the base body.
Die Heizleiterbahn ist mit einer elektrischen Kontaktierung verbunden, über das sie mit einem Stromkreis verbindbar ist. Die Stromversorgung für die Heizleiter- bahnen der Infrarotstrahler der Infrarot-Erwärmungseinheit und damit die Tempe- ratur der einzelnen Infrarotstrahler ist mittels einer Steuerelektronik unabhängig voneinander einstellbar. Dadurch kann jeder einzelne Infrarotstrahler auf eine vor- gegebene Soll-Temperatur gebracht und auf dieser Temperatur gehalten werden. Dies sorgt dafür, dass das gewünschte Emissionsspektrum auch dann konstant bleibt, wenn sich die Umgebungstemperatur ändert. Auch ein Überhitzen der Infra- rotstrahler wird verhindert, so dass benachbarte Infrarotstrahler auch ohne nen- nenswerten Abstand zueinander montiert werden können, ohne durch Stauhitze zu überhitzen. Die Temperatureinstellung basiert beispielsweise auf widerstandsgeregelter Spannungsansteuerung der Heizleiterbahnen. Oder sie basiert auf einer Tempera- turregelung unter Einsatz von Temperatursensoren, die vorzugsweise auf der Kontaktierungsfläche aufgebracht sind. The heating conductor track is connected to an electrical contact via which it can be connected to a circuit. The power supply for the heating conductor tracks of the infrared radiators of the infrared heating unit and thus the temperature of the individual infrared radiators can be set independently of one another by means of control electronics. As a result, each individual infrared radiator can be brought to a predetermined target temperature and kept at this temperature. This ensures that the desired emission spectrum remains constant even when the ambient temperature changes. Overheating of the infrared emitters is also prevented, so that neighboring infrared emitters can also be installed without any significant distance from one another, without overheating due to accumulation heat. The temperature setting is based, for example, on resistance-controlled voltage control of the heating conductor tracks. Or it is based on temperature control using temperature sensors, which are preferably applied to the contact surface.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Infrarotstrahler mit je wenigstens einem Temperatursensor ausgestattet, wobei vorzugsweise die Infrarot- Erwärmungseinheit wenigstens eine Steuerelektronik zur Einstellung wenigstens eines Heizstromes für wenigstens einen der Infrarotstrahler auf Basis einer Tem- peraturmessung mittels des jeweiligen Temperatursensors umfasst.  In a preferred embodiment, the infrared radiators are each equipped with at least one temperature sensor, the infrared heating unit preferably comprising at least one electronic control unit for setting at least one heating current for at least one of the infrared radiators on the basis of a temperature measurement by means of the respective temperature sensor.
Die einzelnen, platten- oder kachelförmigen Basiskörper der aneinandergereihten Infrarotstrahler der Infrarot-Erwärmungseinheit haben gegenüberliegend zu ihrer Kontaktierungsfläche die eigentliche Abstrahlfläche, die Infrarotstrahlung in Rich- tung auf das thermisch zu behandelnde Heizgut emittiert. Die Abstrahlfläche ist im einfachsten Fall eben ausgeführt, sie kann aber auch eine Struktur und eine von der Planheit abweichende flächige geometrische Form aufweisen. Das emittierte Strahlungsintensitätsprofil entspricht im Wesentlichen der Geometrie der Abstrahl- fläche: Insbesondere zeigt sich kein ausgeprägtes lokales Temperaturmaximum, was das Einstellen eines kurzen Abstandes zwischen dem Heizgut und der Ab- strahlfläche ermöglicht. Dadurch gelingt es, eine höhere Strahlungsleistung pro Flächeneinheit bereitzustellen und eine homogene Abstrahlung und ein gleichför miges Temperaturfeld zu erzeugen. Dies trägt zur Homogenität und Schnelligkeit der thermischen Behandlung des Heizguts bei.  The individual, plate-shaped or tiled base bodies of the infrared heaters of the infrared heating unit which are lined up have, opposite to their contacting surface, the actual radiation surface which emits infrared radiation in the direction of the heating material to be treated thermally. In the simplest case, the radiation surface is flat, but it can also have a structure and a flat geometric shape that deviates from the flatness. The emitted radiation intensity profile essentially corresponds to the geometry of the radiation surface: In particular, there is no pronounced local temperature maximum, which enables the setting of a short distance between the heating material and the radiation surface. This makes it possible to provide a higher radiation output per unit area and to generate a homogeneous radiation and a uniform temperature field. This contributes to the homogeneity and speed of the thermal treatment of the heating material.
Die einzelnen Infrarotstrahler sind innerhalb des Gehäuses der Infrarot- Erwärmungseinheit in der Regel so angeordnet, dass ihre Abstrahlflächen eine gemeinsame Gesamt-Abstrahlfläche bilden. Diese ist beispielsweise eben ausge- führt, wenn alle Einzel-Abstrahlflächen eine gemeinsame Erstreckungsebene und eine gemeinsame Flächennormale haben. In diesem Fall erzeugt die Gesamt- Abstrahlfläche der Infrarot-Erwärmungseinheit ein gleichermaßen ebenes Strah- lungsintensitätsprofil. Im Unterschied dazu ergibt eine räumlich gebogene Ge- samt-Abstrahlfläche ein gleichermaßen geformtes Strahlungsintensitätsprofil, das beispielsweise an die Geometrie des zu behandelnden Heizguts angepasst sein kann. Die Infrarotstrahler sind vorzugsweise jeweils zur Erzielung einer Flächenleis- tungsdichte von mindestens 100 kW/m2 ausgelegt, insbesondere bei einer Emissi- ons-Hauptwellenlänge von wenigstens 2600 nm und/oder einer Farbtemperatur des Strahlers von 700 °C. The individual infrared radiators are generally arranged within the housing of the infrared heating unit in such a way that their radiating surfaces form a common total radiating surface. This is carried out, for example, if all of the individual radiation surfaces have a common extension plane and a common surface normal. In this case, the total radiation area of the infrared heating unit produces an equally flat radiation intensity profile. In contrast to this, a spatially curved total radiation area results in an equally shaped radiation intensity profile, which can be adapted, for example, to the geometry of the heating material to be treated. The infrared radiators are preferably each designed to achieve a surface power density of at least 100 kW / m 2 , in particular with an emission main wavelength of at least 2600 nm and / or a color temperature of the radiator of 700 ° C.
Die Flächenleistungsdichte ist hierbei die„elektrische Flächenleistungsdichte“, definiert als elektrische Anschlussleistung der Leiterbahn bezogen auf die von der Leiterbahn belegte Kontaktierungsfläche.  The area power density is the “electrical area power density”, defined as the electrical connected load of the conductor track based on the contact area occupied by the conductor track.
Vorzugsweise liegt die Emissions-Hauptwellenlänge des zur Trocknung eingesetz- ten Infrarotstrahlers oberhalb von 2700 nm, insbesondere bei 3000 nm ±200 nm, besonders bevorzugt bei 3000 nm ±100 nm.  The main emission wavelength of the infrared radiator used for drying is preferably above 2700 nm, in particular 3000 nm ± 200 nm, particularly preferably 3000 nm ± 100 nm.
Infrarotstrahler mit dünnen Basiskörpern haben eine geringe Wärmekapazität und ermöglichen schnelle Temperaturwechsel. Im Hinblick auf eine möglichst kurze Reaktionszeit ist die Infrarot-Erwärmungseinheit daher vorzugsweise mit einem plattenförmigen Basiskörper mit einer Plattendicke von weniger als 10 mm ausge- stattet.  Infrared emitters with thin base bodies have a low heat capacity and enable rapid temperature changes. In view of the shortest possible reaction time, the infrared heating unit is therefore preferably equipped with a plate-shaped base body with a plate thickness of less than 10 mm.
Das Widerstandsmaterial des Heizleiters ist vorzugsweise bis mindestens 1000 °C temperaturbeständig, im Idealfall auch in oxidativer Umgebung. Es ist elektrisch leitfähig, und dass sich seine elektrische Leitfähigkeit mit der Temperatur nicht wesentlich verändert oder die Widerstandsänderung bekannt ist. Diese Bedingun- gen werden insbesondere erfüllt:  The resistance material of the heating conductor is preferably temperature resistant up to at least 1000 ° C, ideally also in an oxidative environment. It is electrically conductive and that its electrical conductivity does not change significantly with temperature or the change in resistance is known. These conditions are met in particular:
(1 ) von einem edelmetallhaltigen Widerstandsmaterial. Das in dieser Hinsicht bevorzugte Widerstandsmaterial besteht zu mindestens 50 Atom-%, vorzugsweise zu mindestens 95 At.-% aus Elementen der Platingruppe. Die Platingruppe um- fasst die folgenden Edelmetalle: Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt. Diese liegen in reiner Form oder als Legierung untereinander oder mit einem oder mehreren anderen Metallen vor, insbesondere mit Au, Ag.  (1) from a noble metal-containing resistance material. The preferred resistance material in this regard consists of at least 50 atom%, preferably at least 95 atom%, of platinum group elements. The platinum group includes the following precious metals: Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt. These are in pure form or as an alloy with one another or with one or more other metals, in particular with Au, Ag.
(2) von Widerstandsmaterial aus hochtemperaturfestem Stahl, Tantal, einer ferritischen FeCrAI-Legierung, einer austenitischen CrFeNi-Legierung, Silizi- umcarbid, Molybdändisilicid oder einer Molybdän-Basislegierung. Diese Werkstof- fe, insbesondere Siliziumcarbid (SiC), Molybdändisilicid (M0S12), Tantal (Ta), hochwarmfester Stahl oder eine ferritische FeCrAI-Legierung sind an Luft oxidati- onsbeständig und kostengünstiger als Platingruppenmetalle. (2) Resistance material made of high-temperature steel, tantalum, a ferritic FeCrAI alloy, an austenitic CrFeNi alloy, silicon carbide, molybdenum disilicide or a molybdenum base alloy. These materials, in particular silicon carbide (SiC), molybdenum disilicide (M0S12), tantalum (Ta), High-temperature steel or a ferritic FeCrAI alloy are resistant to oxidation in air and less expensive than platinum group metals.
Die Heizleiterbahn wird bevorzugt als Dickfilmschicht beispielsweise aus Wider- standspaste mittels Siebdruck oder aus metallhaltiger Tinte mittels Tintenstrahl- druck erzeugt und anschließend bei hoher Temperatur eingebrannt. Die Heizlei- terbahn verläuft beispielsweise in einem spiral- oder mäanderförmigen Linienmus- ter.  The heating conductor track is preferably produced as a thick film layer, for example from resistance paste by means of screen printing or from metal-containing ink by means of ink jet printing, and then baked at high temperature. The heating conductor track runs, for example, in a spiral or meandering line pattern.
Die Kontaktierungsfläche mit der Heizleiterbahn darauf ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Infrarot-Erwärmungseinheit ist die Kontaktfläche mindestens teilweise mit einem Primärreflektor, insbesondere einer Reflektorschicht aus porö- sem Quarzglas belegt.  In a preferred embodiment of the infrared heating unit, the contact surface with the heating conductor track thereon is at least partially covered with a primary reflector, in particular a reflector layer made of porous quartz glass.
Die Reflektorschicht wirkt als diffuser Reflektor für Infrarot-Strahlung und trägt so zur Effizienz der Temperaturbehandlung bei. Gleichzeitig dient die Reflektor- schicht zum mechanischen Schutz und zur Stabilisierung der Heizleiterbahn. Sie wird aus einer Dispersion erzeugt, die amorphe Si02-Teilchen in einer Flüssigkeit enthält. Diese wird auf die Kontaktierungsfläche aufgetragen, zu einer Grünschicht getrocknet und diese bei hoher Temperatur gesintert. Das Sintern der Grünschicht und das Einbrennen der Leiterbahn erfolgt bevorzugt in ein und demselben Heizprozess. Die Reflektorschicht wird im Folgenden auch als„Primärreflektor“ bezeichnet. The reflector layer acts as a diffuse reflector for infrared radiation and thus contributes to the efficiency of the temperature treatment. At the same time, the reflector layer serves for mechanical protection and for stabilizing the heating conductor. It is generated from a dispersion that contains amorphous Si0 2 particles in a liquid. This is applied to the contact surface, dried to a green layer and sintered at high temperature. The sintering of the green sheet and the baking of the conductor track are preferably carried out in one and the same heating process. The reflector layer is also referred to below as the “primary reflector”.
Dabei hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn zusätzlich ein der Kon- taktierungsfläche zugewandter Sekundärreflektor, insbesondere ein beabstandet dazu angeordnetes Reflektor-Bauteil vorgesehen ist.  It has proven to be particularly advantageous if a secondary reflector facing the contact area, in particular a reflector component arranged at a distance from it, is additionally provided.
Die einzelnen Infrarotstrahler sind innerhalb des Gehäuses der Infrarot- Erwärmungseinheit in der Regel so angeordnet, dass ihre Kontaktierungsflächen eine gemeinsame ebene oder gebogene Gesamt-Kontaktierungsfläche bilden. The individual infrared radiators are generally arranged within the housing of the infrared heating unit in such a way that their contacting areas form a common flat or curved total contacting area.
Das zusätzliche Reflektor-Bauteil ist jedem einzelnen Infrarotstrahler oder einer Aneinanderreihung mehrerer oder aller Infrarotstrahler zugeordnet. Demnach ist das Reflektor-Bauteil einer einzelnen Kontaktierungsfläche zugewandt, bezie- hungsweise es ist der Gesamt-Kontaktierungsfläche mehrerer oder aller Infrarot- Strahler einer Aneinanderreihung zugewandt. Im Sinne einer möglichst hohen Homogenität des Strahlungsprofils ist der Abstand zwischen benachbarten Infra- rotstrahlern so gering wie möglich. Andererseits muss ein Kurzschluss vermieden werden. Daher ist der Abstand zwischen benachbarten Infrarotstrahlern kleiner als 10 mm, vorzugsweise höchstens 5 mm, insbesondere höchstens 2,5 mm. Der Ab- stand kann größer sein als 0,5 mm, vorzugsweise mindestens 1 mm, insbesonde- re mindestens 1 ,5 mm. Beispielsweise beträgt der Abstand 2,0 mm ±0,15 mm.The additional reflector component is assigned to each individual infrared radiator or a series of several or all infrared radiators. Accordingly, the reflector component faces an individual contact area, or it faces the total contact area of several or all infrared emitters in a row. In order to ensure the highest possible homogeneity of the radiation profile, the distance between neighboring infra- red spotlights as low as possible. On the other hand, a short circuit must be avoided. The distance between adjacent infrared radiators is therefore less than 10 mm, preferably at most 5 mm, in particular at most 2.5 mm. The distance can be greater than 0.5 mm, preferably at least 1 mm, in particular at least 1.5 mm. For example, the distance is 2.0 mm ± 0.15 mm.
Das Reflektor-Bauteil ist einteilig ausgeführt oder es ist aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt und es ist vorzugsweise mit einer spiegelnden Reflektor- Oberfläche ausgeführt, beispielsweise aus poliertem Aluminium. Das Reflektor- Bauteil wird im Folgenden auch als„Sekundärreflektor“ bezeichnet The reflector component is made in one piece or it is composed of several components and it is preferably designed with a reflecting reflector surface, for example made of polished aluminum. The reflector component is also referred to below as the “secondary reflector”
Da bei der Infrarot-Erwärmungseinheit eine aktive Kühlung der einzelnen Infrarot- Strahler entbehrlich ist und damit die dafür notwendigen baulichen Maßnahmen (beispielsweise Bleche mit Lüftungsschlitzen oder -löchern in unmittelbarer Nähe zu den Kontaktierungsflächen der Infrarotstrahler) entfallen können, kann der Se- kundärreflektor in geringem Abstand rückseitig zu dem Infrarotstrahler bezie- hungsweise zu den Infrarotstrahlern positioniert werden. Dieser Abstand liegt vor- zugsweise im Bereich von 5 bis 50 mm. Damit wird das Erhitzen anderer Bereiche und Bauteile innerhalb des Gehäuses vermindert, so dass auch dort eine aktive Kühlung entfallen kann.  Since active cooling of the individual infrared emitters is unnecessary in the infrared heating unit and the necessary structural measures (for example, sheets with ventilation slots or holes in the immediate vicinity of the contact surfaces of the infrared emitters) can be dispensed with, the secondary reflector can be used to a small extent Distance to the infrared emitter or the infrared emitters. This distance is preferably in the range from 5 to 50 mm. This reduces the heating of other areas and components within the housing, so that active cooling can also be omitted there.
Je geringer der Abstand zwischen Sekundärreflektor und Infrarotstrahler- Rückseite ist, umso effektiver ist reflektierende Wirkung des Sekundärreflektors auf den Infrarotstrahler und - bei Kühlung des Sekundärreflektors, seine kühlende und damit temperaturhomogenisierende Wirkung. Bei einem metallischen Sekun- därreflektor, der elektrischer auf Masse oder einem anderen elektrischen Potential liegen kann, muss ein Kurzschluss aber vermieden werden. Daher ist Abstand ist kleiner als 10 mm, vorzugsweise höchstens 5 mm, insbesondere höchstens 2,5 mm. Der Abstand kann größer sein als 0,5 mm, vorzugsweise mindestens 1 mm, insbesondere mindestens 1 ,5 mm. Beispielsweise beträgt der Abstand 2,0 mm ±0,15 mm.  The smaller the distance between the secondary reflector and the rear of the infrared radiator, the more effective is the reflective effect of the secondary reflector on the infrared radiator and - when the secondary reflector is cooled, its cooling and thus temperature-homogenizing effect. In the case of a metallic secondary reflector, which can be electrically at ground or another electrical potential, a short circuit must be avoided. The distance is therefore less than 10 mm, preferably at most 5 mm, in particular at most 2.5 mm. The distance can be greater than 0.5 mm, preferably at least 1 mm, in particular at least 1.5 mm. For example, the distance is 2.0 mm ± 0.15 mm.
Das Zusammenspiel von Primärreflektor und Sekundärreflektor kann wie folgt be- schrieben werden. Der Primärreflektor lenkt den größten Teil der Gesamtstrah- lungsleistung in Richtung auf das Heizgut. Die restliche Strahlungsleistung  The interplay between the primary reflector and the secondary reflector can be described as follows. The primary reflector directs most of the total radiation power towards the heating material. The remaining radiant power
(=Verluststrahlung) wird zur Rückseite in Richtung des Sekundärreflektors gelenkt, der wiederum einen großen Teil (bis zu 99%) der ankommenden Verluststrahlung zurückreflektieren kann, so dass ein Großteil der Verluststrahlung wieder auf den Infrarotstrahler trifft. Der Infrarotstrahler würde dadurch theoretisch heißer, was aber durch die individuelle Temperaturregelung verhindert wird, so dass der Infra- rotstrahler lediglich weniger Strom (weniger Spannung) verbraucht. Es hat sich gezeigt, dass durch die Kombination von Primärreflektor und Sekundärreflektor im thermischen Gleichgewicht der Infrarotstrahler der Erwärmungseinheit ein bis zu 80 % niedrigerer Energieverbrauch als beim Aufheizen der Infrarotstrahler er- reichbar ist. Da somit die Verluststrahlung zur Eigenerwärmung der Infrarotstrahler beiträgt, sind höhere Aufheizraten erreichbar. (= Radiation loss) is directed towards the rear in the direction of the secondary reflector, which in turn can reflect back a large part (up to 99%) of the incoming loss radiation, so that a large part of the loss radiation hits the infrared radiator again. Theoretically, the infrared heater would be hotter, but this is prevented by the individual temperature control, so that the infrared heater only uses less current (less voltage). It has been shown that the combination of primary reflector and secondary reflector in the thermal equilibrium of the infrared emitters of the heating unit can achieve up to 80% lower energy consumption than when the infrared emitters are heated. Since the radiation loss contributes to the self-heating of the infrared radiators, higher heating rates can be achieved.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Infrarot-Erwärmungseinheit ist eine Kühlmedienversorgungseinheit zur Erzeugung von mindestens einem Kühlme- dienstrom, vorzugsweise mindestens zwei Kühlmedienströmen vorgesehen, wo- von insbesondere wenigstens einer auf den Sekundärreflektor und gegebenenfalls ein anderer auf eine Außenwand des Gehäuses.  In a preferred embodiment of the infrared heating unit, a cooling media supply unit is provided for generating at least one cooling media stream, preferably at least two cooling media streams, in particular at least one on the secondary reflector and possibly another on an outer wall of the housing.
Mittels der zentralen Kühlmedienversorgungseinheit werden zwei getrennte Kühl medienströme (beispielsweise Kühlluftströme oder Kühlwasserströme) und damit sowohl eine Sekundärreflektor-Kühlung als auch eine Gehäuseaußenwand- Kühlung realisiert. So wird gleichermaßen eine optimale Temperatur am Sekun- därreflektor und außerdem eine Gehäusetemperatur unterhalb der Berührgrenze (60°C) mit einem gemeinsamen Kühlmittelführungssystem erreicht. Die Aufteilung der zwei Kühlmedienströme erfolgt vorzugsweise durch eine Aufteilung einer zent- ralen Kühlmedieneinlassströmung in räumlich getrennte Strömungskanäle inner- halb des Gehäuses der Infrarot-Erwärmungseinheit, von denen der eine Strö- mungskanal entlang des Sekundärreflektors verläuft, und der andere Strömungs- kanal entlang mindestens eines Teils der Gehäuseaußenwand. Diese räumliche Trennung in Strömungskanäle wird im Folgenden auch kurz als„doppelwandiger Gehäuseaufbau“ bezeichnet.  By means of the central cooling medium supply unit, two separate cooling medium flows (for example cooling air flows or cooling water flows) and thus both secondary reflector cooling and housing outer wall cooling are realized. In this way, an optimal temperature at the secondary reflector is achieved as well as a housing temperature below the contact limit (60 ° C) with a common coolant supply system. The two cooling medium flows are preferably divided by dividing a central cooling medium inlet flow into spatially separate flow channels within the housing of the infrared heating unit, one of which flow channel runs along the secondary reflector and the other flow channel along at least one Part of the outer wall of the housing. This spatial separation in flow channels is also referred to in the following as "double-walled housing structure".
Der Kühlmedienstrom in Richtung Sekundärreflektor ist dabei vorzugsweise als Kühlluftstrom und das Reflektor-Bauteil (der Sekundärreflektor) als Finnenkühler mit polierter Unterseitenfläche ausgeführt. Die Kühlluft strömt dabei durch den Finnenbereich des Finnenkühlers, dessen Unterseitenfläche die spiegelpolierte Oberfläche des Sekundärreflektors bildet. The cooling medium flow in the direction of the secondary reflector is preferably designed as a cooling air flow and the reflector component (the secondary reflector) as a fin cooler with a polished underside surface. The cooling air flows through the fin area of the fin cooler, the underside of which is mirror-polished Surface of the secondary reflector forms.
Der Einsatz von Temperatursensoren an den einzelnen Infrarotstrahlern und/oder am Sekundärreflektor und/oder an Litzenkontakten der Infrarotstrahler (Klemmkas- ten) ermöglicht eine Steuerung der Kühlluftmenge je nach aktueller Einsatzbedin- gung, was zu einem geräusch-minimierten Betrieb der Infrarot-Erwärmungseinheit beiträgt.  The use of temperature sensors on the individual infrared radiators and / or on the secondary reflector and / or on the stranded contacts of the infrared radiators (terminal box) enables the cooling air quantity to be controlled depending on the current operating conditions, which contributes to noise-minimized operation of the infrared heating unit.
Die plattenförmigen Basiskörper der Infrarotstrahler ermöglichen insbesondere in Kombination mit dem doppelwandigen Gehäuseaufbau die Realisierung einer ge- ringen Bauhöhe der Infrarot-Erwärmungseinheit. Diese zeichnet sich bevorzugt durch ein Gehäuse aus, das eine Gesamthöhe von weniger als 15 cm aufweist. The plate-shaped base bodies of the infrared emitters, in particular in combination with the double-walled housing structure, enable the infrared heater to have a low overall height. This is preferably characterized by a housing that has an overall height of less than 15 cm.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Infrarot- Erwärmungseinheit besteht der Basiskörper aus einem Komposit-Werkstoff, bei dem elementares Silicium in eine Quarzglas-Matrix eingebettet ist. Er zeichnet sich durch hohe Emissivität nach thermisch aktivierter Besetzung des Leitungs- bandes in Si-Atomen aus. So zeigt er bei einer Temperatur von 600 °C einen normalen Emissionsgrad im Wellenlängenbereich von 2 pm bis 4 pm oberhalb von 0,6, und bei einer Temperatur von 1.000 °C einen normalen Emissionsgrad im selben Wellenlängenbereich oberhalb von 0,75. In a particularly preferred embodiment of the infrared heating unit, the base body consists of a composite material in which elemental silicon is embedded in a quartz glass matrix. It is characterized by high emissivity after thermally activated occupation of the conduction band in Si atoms. It shows a normal emissivity in the wavelength range from 2 pm to 4 pm above 0.6 at a temperature of 600 ° C, and a normal emissivity in the same wavelength range above 0.75 at a temperature of 1,000 ° C.
Bei der erfindungsgemäßen Infrarot-Erwärmungseinheit kann die Regulierung der Strahlertemperatur die ansonsten notwendige Strahlerkühlung ersetzen. Dadurch kann die optimale Emissionswellenlänge unabhängig von den Umgebungsbedin- gungen, insbesondere der Umgebungstemperatur eingehalten werden. Der Ein- satz flächiger Infrarotstrahler ermöglicht sowohl eine homogenere Abstrahlung durch rasterweise Aneinanderreihung der Abstrahlflächen von mehreren Infrarot- Strahlern und damit einhergehend höhere Flächenleistungsdichten bei geringeren Temperaturen, als auch eine flache Bauform der Erwärmungseinheit.  In the infrared heating unit according to the invention, the regulation of the radiator temperature can replace the otherwise necessary radiator cooling. As a result, the optimal emission wavelength can be maintained regardless of the ambient conditions, in particular the ambient temperature. The use of flat infrared emitters enables both a more homogeneous radiation due to the grid arrangement of the radiation surfaces of several infrared emitters and the associated higher surface power densities at lower temperatures, as well as a flat design of the heating unit.
Eine Strahlerkühlung mit Kühlluft kann entfallen, so dass eine homogene Emission mit minimalen Konvektionsverlusten realisiert werden kann. Durch die Tempera- turkontrolle der einzelnen Infrarotstrahler kann die optimale Emissionswellenlänge auch bei verschiedenen Einbaubedingungen und Umgebungsbedingungen einge- halten werden. Da die einzelnen Abstrahlflächen der Infrarotstrahler praktisch oh- ne Abstand zueinander aneinandergereiht werden können, ist eine homogene strahlende Fläche realisierbar, die es ermöglicht, die zu bestrahlende Fläche sehr nah an die Infrarot-Erwärmungseinheit heran zu bringen. Der Abstand ist bevor- zugt kleiner als 15 mm. Der geringe Abstand ermöglicht hohe Flächenleistungs- dichten von wenigstens 80 kW/m2, wenigstens 100 kW/m2 oder sogar 200 kW/m2. Die Flächenleistungsdichte beträgt im Betrieb der Infrarot-Erwärmungseinheit vor- zugsweise höchstens 200 kW/m2, insbesondere höchstens 180 kW/m2, besonders bevorzugt höchstens 150 kW/m2 oder höchstens 130 kW/m2. Bevorzugt ist eine Flächenleistungsdichte von wenigstens 90 kW/m2, insbesondere wenigstens 100 kW/m2, und/oder höchstens 140 kW/m2, insbesondere höchstens 120 kW/m2.Radiator cooling with cooling air can be dispensed with, so that a homogeneous emission can be achieved with minimal convection losses. The temperature control of the individual infrared emitters enables the optimum emission wavelength to be maintained even under various installation conditions and ambient conditions. Since the individual radiation surfaces of the infrared emitters can be strung together practically without any distance from one another, this is a homogeneous one radiant surface realizable, which makes it possible to bring the surface to be irradiated very close to the infrared heating unit. The distance is preferably less than 15 mm. The small distance enables high surface power densities of at least 80 kW / m 2 , at least 100 kW / m 2 or even 200 kW / m 2 . The area power density in the operation of the infrared heating unit is preferably at most 200 kW / m 2 , in particular at most 180 kW / m 2 , particularly preferably at most 150 kW / m 2 or at most 130 kW / m 2 . An area power density of at least 90 kW / m 2 , in particular at least 100 kW / m 2 , and / or at most 140 kW / m 2 , in particular at most 120 kW / m 2, is preferred.
Beim Anfahren der Vorrichtung kann kurzzeitig (höchstens 5-10 Minuten, insbe- sondere höchstens 6 Minuten, höchstens 4 Minuten oder höchstens 2 Minuten) eine hohe Start- Flächenleistungsdichte insbesondere im Bereich zwischen 120 kW/m2 und 200 kW/m2 bevorzugt sein. Die Flächenleistungsdichte ist dabei die elektrische Leistungsdichte, definiert als die elektrische Anschlussleistung der Lei terbahn bezogen auf die von der Leiterbahn belegte Kontaktierungsfläche. When starting up the device, a high starting area power density, in particular in the range between 120 kW / m 2 and 200 kW / m 2, can be preferred for a short time (at most 5-10 minutes, in particular at most 6 minutes, at most 4 minutes or at most 2 minutes) . The area power density is the electrical power density, defined as the electrical connection power of the conductor track based on the contact area occupied by the conductor track.
Hinsichtlich des Infrarotstrahler-Moduls wird die weiter oben angegebene Aufgabe durch ein Infrarotstrahler-Modul mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. With regard to the infrared radiator module, the object specified above is achieved by an infrared radiator module with the features of patent claim 9.
Das Infrarotstrahler-Modul ermöglicht einen modularen Zusammenbau in einer Einheit aus mehreren baugleichen Infrarotstrahler-Modulen. Es ist für den Einsatz in einer Infrarot-Erwärmungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8 besonders geeignet. The infrared heater module enables a modular assembly in one unit from several identical infrared heater modules. It is particularly suitable for use in an infrared heating unit according to one of claims 1 to 8.
Für die Realisierung echter Modularität auch in Kombination mit anderen Bauteilen und Geräten einer IR-Behandlungseinrichtung, wie etwa der Strom- und Prozess- medienversorgung, umfasst das Infrarotstrahler-Modul einen Modul-Rahmen) mit polygonalem Querschnitt und mindestens drei Begrenzungsseiten, in dem oder an dem angeordnet sind: For the realization of real modularity also in combination with other components and devices of an IR treatment facility, such as the power and process media supply, the infrared emitter module comprises a module frame) with a polygonal cross-section and at least three delimitation sides, in or on which are arranged:
(a) ein Infrarotstrahler mit einem plattenförmigen Basiskörper, die eine Abstrahl- fläche und der Abstrahlfläche gegenüberliegende Kontaktierungsfläche be- grenzen, wobei auf der Kontaktierungsfläche eine Heizleiterbahn aus einem Widerstandsmaterial aufgebracht ist, die mit einer elektrischen Kontaktierung für die Zufuhr eines Heizstroms verbunden ist, (b) ein der Kontaktierungsfläche zugewandtes und beabstandet dazu angeord- netes Reflektor-Bauteil, (a) an infrared radiator with a plate-shaped base body, which delimit a radiating surface and the contacting surface opposite the radiating surface, a heating conductor track made of a resistance material, which is connected to an electrical contact for supplying a heating current, being applied to the contacting surface, (b) a reflector component which faces the contacting surface and is spaced apart therefrom,
(c) Wärmesenke im Kontakt mit dem Reflektor-Bauteil,  (c) heat sink in contact with the reflector component,
(d) einen Kühlmedienanschluss und  (d) a coolant port and
(e) Kopplungsmittel, die zur Herstellung einer formschlüssigen mechanischen Verbindung zwischen mindestens zwei der Begrenzungsseiten und jeweils einem weiteren, benachbarten Modul-Rahmen ausgelegt sind.  (e) coupling means which are designed to produce a positive mechanical connection between at least two of the boundary sides and in each case a further, adjacent module frame.
Das Infrarotstrahler-Modul (kurz: IR-Modul) ist mit einem Infrarotstrahler ausge- stattet, der einen kachel- oder plattenförmigen in der Draufsicht polygonalen, vor- zugsweise dreieckigen, rechteckigen oder rautenförmigen Basiskörper mit einer auf einer Kontaktierungsfläche des Basiskörpers aufgebrachten Heizleiterbahn umfasst. Gegenüberliegend der Kontaktierungsfläche ist die eigentliche Abstrahl- fläche, die Infrarotstrahlung in Richtung auf das thermisch zu behandelnde The infrared radiator module (short: IR module) is equipped with an infrared radiator which comprises a tiled or plate-shaped base body which is polygonal, preferably triangular, rectangular or diamond-shaped, with a heating conductor track applied to a contact surface of the base body. Opposite the contacting surface is the actual radiation surface, the infrared radiation in the direction of that to be thermally treated
Heizgut emittiert. Sie ist flächig und im einfachsten Fall eben ausgeführt, sie kann aber auch eine Struktur und eine von der Planheit abweichende räumlich-flächige Form aufweisen. Die ebene Form der Abstrahlfläche ergibt ein gleichermaßen ebenes Strahlungsintensitätsprofil - das heißt, ohne ausgeprägtes Tempera- turmaximum - was das Einstellen eines kurzen Abstandes zwischen dem Heizgut und der Abstrahlfläche ermöglicht. Dadurch gelingt es, eine höhere Strahlungsleis- tung pro Flächeneinheit bereitzustellen und eine homogene Abstrahlung und ein gleichförmiges Temperaturfeld zu erzeugen. Dies trägt zur Homogenität und Schnelligkeit der thermischen Behandlung des Heizguts bei. Heating material emitted. It is flat and, in the simplest case, flat, but it can also have a structure and a spatial, flat shape that deviates from flatness. The flat shape of the radiation surface results in an equally flat radiation intensity profile - that is, without a pronounced temperature maximum - which enables the setting of a short distance between the heating material and the radiation surface. This makes it possible to provide a higher radiation output per unit area and to generate a homogeneous radiation and a uniform temperature field. This contributes to the homogeneity and speed of the thermal treatment of the heating material.
Die Heizleiterbahn ist mit einer elektrischen Kontaktierung verbunden, über das sie mit einem Stromkreis verbindbar ist. Die Temperatur der Abstrahlfläche ist ein- stellbar. Die Temperatureinstellung basiert beispielsweise auf widerstandsgeregel- ter Spannungsansteuerung der Heizleiterbahn. Oder sie basiert auf einer Tempe- raturregelung unter Einsatz von einem Temperatursensor, der vorzugsweise auf der Kontaktierungsfläche aufgebracht ist, oder von mehreren Temperatursenso- ren. Das Infrarotstrahler-Modul (genauer: die Abstrahlfläche) wird vorzugsweise mittels der Temperaturregelung bei einer Temperatur im Bereich von 600 °C bis 800°C betrieben, insbesondere bei 700 °C ± 50°C, besonders bevorzugt bei 700 °C ± 15 °C. Bei dieser Temperatur emittiert die Abstrahlfläche Infrarotstrah- lung im Wellenlängenbereich von l = 2,7 bis 3,3 miti. Das IR-Modul ist vorzugs- weise zur Erzielung einer Flächenleistungsdichte von mindestens 80 kW/m2, vor- zugsweise mindestens 100 kW/m2 ausgelegt. The heating conductor track is connected to an electrical contact via which it can be connected to a circuit. The temperature of the radiation surface is adjustable. The temperature setting is based, for example, on resistance-controlled voltage control of the heating conductor. Or it is based on a temperature control using a temperature sensor, which is preferably applied to the contacting surface, or of several temperature sensors. The infrared emitter module (more precisely: the radiation surface) is preferably controlled by means of the temperature control at a temperature in the range of Operated 600 ° C to 800 ° C, especially at 700 ° C ± 50 ° C, particularly preferably at 700 ° C ± 15 ° C. At this temperature, the radiation surface emits infrared rays. tion in the wavelength range from l = 2.7 to 3.3 miti. The IR module is preferably designed to achieve an area power density of at least 80 kW / m 2 , preferably at least 100 kW / m 2 .
Die obigen Erläuterungen zum Widerstandsmaterial des Heizleiters und zum be- vorzugten Kompositwerkstoff des Basiskörpers bei der erfindungsgemäßen Infra- rot-Erwärmungseinheit gelten gleichermaßen für das IR-Modul.  The above explanations regarding the resistance material of the heating conductor and the preferred composite material of the base body in the infrared heating unit according to the invention apply equally to the IR module.
Die Kontaktierungsfläche mit der Heizleiterbahn darauf ist bei einer bevorzugten Ausführungsform des Infrarotstrahler-Moduls mindestens teilweise mit einer Re- flektorschicht aus porösem Quarzglas belegt. Diese Reflektorschicht wirkt als dif fuser Reflektor für Infrarot-Strahlung und trägt so zur Effizienz der Temperaturbe- handlung bei. Gleichzeitig dient die Reflektorschicht zum mechanischen Schutz und zur Stabilisierung der Heizleiterbahn. Die Reflektorschicht wird hier auch als „Primärreflektor“ bezeichnet.  In a preferred embodiment of the infrared radiator module, the contacting area with the heating conductor track thereon is at least partially covered with a reflector layer made of porous quartz glass. This reflector layer acts as a diffuser for infrared radiation and thus contributes to the efficiency of the temperature treatment. At the same time, the reflector layer serves for mechanical protection and for stabilizing the heating conductor. The reflector layer is also referred to here as the "primary reflector".
Zusätzlich ist ein der Kontaktierungsfläche zugewandtes und beabstandet dazu angeordnetes Reflektor-Bauteil vorgesehen. Das Reflektor-Bauteil ist einteilig ausgeführt oder es ist aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt und es ist vor- zugsweise mit einer spiegelnden Reflektor-Oberfläche ausgeführt, beispielsweise aus poliertem Aluminium. Dieses Reflektor-Bauteil wird hier auch als„Sekundärre- flektor“ bezeichnet. In addition, a reflector component is provided which faces the contact surface and is spaced apart therefrom. The reflector component is made in one piece or it is composed of several components and it is preferably made with a reflecting reflector surface, for example made of polished aluminum. This reflector component is also referred to here as a “secondary reflector”.
Der Sekundärreflektor ist vorzugsweise in geringem Abstand rückseitig zu dem Basiskörper positioniert; der Abstand liegt vorzugsweise im Bereich von 5 bis 50 mm.  The secondary reflector is preferably positioned at a small distance on the back to the base body; the distance is preferably in the range from 5 to 50 mm.
Der Primärreflektor lenkt den größten Teil der Gesamtstrahlungsleistung in Rich- tung auf das Heizgut. Die restliche Strahlungsleistung (=Verluststrahlung) wird zur Rückseite in Richtung des Sekundärreflektors gelenkt, der wiederum einen großen Teil (bis zu 99%) der ankommenden Verluststrahlung zurückreflektieren kann, so dass ein Großteil der Verluststrahlung wieder auf den Infrarotstrahler trifft.  The primary reflector directs most of the total radiant power towards the heating material. The remaining radiation power (= lost radiation) is directed towards the rear in the direction of the secondary reflector, which in turn can reflect a large part (up to 99%) of the incoming lost radiation, so that a large part of the lost radiation hits the infrared radiator again.
Das Reflektor-Bauteil (Sekundärreflektor) ist in Kontakt mit einer Wärmesenke. Diese ist beispielsweise als Kühlmedienstrom oder als mechanischer Kühler aus- gelegt. Der Kühlmedienstrom durchströmt vorzugsweise einen Kühlkanal, von dem das Reflektor-Bauteil eine Wandung bilden kann. Basiert die Kühlwirkung beispielsweise auf einem Kühlluftstrom, so ist vorzugsweise der Sekundärreflektor als Finnenkühler mit polierter Unterseitenfläche ausgeführt. Die als Finnenkühler ausgebildete Seite des Sekundärreflektors bildet einen Teil des Kühlers und die polierte Unterseitenfläche bildet die spiegelpolierte Oberfläche des Sekundärre- flektors. The reflector component (secondary reflector) is in contact with a heat sink. This is designed, for example, as a coolant flow or as a mechanical cooler. The cooling medium stream preferably flows through a cooling channel, of which the reflector component can form a wall. Based on the cooling effect For example, on a cooling air flow, the secondary reflector is preferably designed as a fin cooler with a polished underside surface. The side of the secondary reflector designed as a fin cooler forms part of the cooler and the polished underside surface forms the mirror-polished surface of the secondary reflector.
Das IR-Modul verfügt über Kopplungsmittel zur Fierstellung einer formschlüssigen mechanischen Verbindung zwischen jeder Begrenzungsseite des polygonalen Basiskörpers und jeweils einem weiteren IR-Modul, so dass jeweils mindestens eine Basiskörper-Begrenzungsseite des einen IR-Moduls an einer Basiskörper- Begrenzungsseite eines anderen IR-Moduls direkt oder unter Belassung eines kleinen Spaltes im Bereich von 0 bis 2 mm anliegt. Bei einem nicht für den Rand einer mehrere IR-Module umfassenden Strahlereinheit ausgelegten IR-Moduls sind vorzugsweise Kopplungsmittel zur Kontaktierung aller Begrenzungsseiten des Polygons vorhanden.  The IR module has coupling means for establishing a positive mechanical connection between each boundary side of the polygonal base body and a further IR module, so that at least one base body boundary side of the one IR module is connected to a base body boundary side of another IR module directly or while leaving a small gap in the range of 0 to 2 mm. In the case of an IR module which is not designed for the edge of a radiator unit comprising a plurality of IR modules, there are preferably coupling means for contacting all boundary sides of the polygon.
Es hat sich außerdem als günstig erwiesen, wenn die Kopplungsmittel zur Herstel- lung einer formschlüssigen mechanischen Verbindung zu einer Zulufteinheit oder einer Ablufteinheit ausgelegt sind.  It has also proven to be expedient if the coupling means are designed to produce a positive mechanical connection to an air supply unit or an air extraction unit.
Das IR-Modul verfügt gegebenenfalls über einen eigenen Kanalabschnitt für Zuluft beziehungsweise Ablauft, ebenso wie die Zuluft- beziehungsweise Ablufteinheit. Bei der r Fierstellung der Verbindung zur Zuluft- beziehungsweise Ablufteinheit werden die beiderseitigen Kanalabschnitte miteinander verbunden. Bei einem nicht endseitig einer Strahlereinheit angeordneten IR-Module ist der betreffende Kanalabschnitt beidseitig offen. Bei einem endseitig einer Strahlereinheit angeord- neten IR-Randmodul ist der Kanalabschnitt einseitig geschlossen.  The IR module may have its own duct section for supply air or extract air, just like the supply air or extract air unit. When the connection to the supply air or exhaust air unit is fixed, the duct sections on both sides are connected to one another. In the case of an IR module not arranged at the end of a radiator unit, the relevant channel section is open on both sides. In the case of an IR edge module arranged at the end of a radiator unit, the channel section is closed on one side.
Auch sonst können die für den Rand der Abstrahlfläche und für den Abschluss einer Strahlereinheit ausgelegte IR-Randmodule ein vom mittig der Strahlereinheit angeordneten IR-Modul abweichendes Design haben, das die Randlage bezie- hungsweise den notwendigen Abschluss gegenüber der Umgebung berücksich- tigt.  Otherwise, the IR edge modules designed for the edge of the radiation surface and for the termination of an emitter unit can have a design which differs from the IR module arranged in the center of the emitter unit and which takes into account the edge position or the necessary termination with respect to the surroundings.
Mittels der Zulufteinheit oder der Ablufteinheit können in die Gasphase überge- gangenen Bestandteile des Fleizguts verwirbelt und abgesaugt werden. Wodurch die Effizienz insbesondere beim Trocknen verbessert werden kann. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Infrarotstrahler-Moduls ist die Abstrahlfläche randlos ausgebildet. By means of the supply air unit or the exhaust air unit, components of the meat material that have passed into the gas phase can be swirled and extracted. Which can improve efficiency, especially when drying. In a particularly preferred embodiment of the infrared radiator module, the emitting surface is borderless.
Aus den randlosen Strahler-Modulen können mittels der Kopplungsmittel an we- nigstens zwei, vorzugsweise an allen Begrenzungsseiten des Rahmens zusätzli- che Infrarotstrahler-Module angebracht und dadurch zu einer größeren, nahezu nahtlosen und daher besonders homogenen emittierenden Abstrahlfläche zu- sammengesetzt werden.  From the rimless radiator modules, additional infrared radiator modules can be attached to at least two, preferably on all boundary sides of the frame, by means of the coupling means, and can thus be combined to form a larger, almost seamless and therefore particularly homogeneous emitting radiation surface.
Infrarotstrahler mit dünnen Basiskörpern haben eine geringe Wärmekapazität und ermöglichen schnelle Temperaturwechsel. Im Hinblick auf eine möglichst kurze Reaktionszeit beträgt die Plattendicke des plattenförmigen Basiskörpers vorzugs- weise weniger als 10 mm. Die flächigen Basiskörper ermöglichen eine geringe Bauhöhe des Infrarotstrahler-Moduls. Dieses zeichnet sich durch eine Gesamthö- he aus, die vorzugsweise weniger als 10 cm beträgt. Die Gesamthöhe berechnet sich dabei ohne etwaige Anschlussmittel für die Medienversorgung.  Infrared emitters with thin base bodies have a low heat capacity and enable rapid temperature changes. In view of the shortest possible reaction time, the plate thickness of the plate-shaped base body is preferably less than 10 mm. The flat base bodies enable the infrared heater module to have a low overall height. This is characterized by a total height, which is preferably less than 10 cm. The total height is calculated without any connection means for the media supply.
Das Infrarotstrahler-Modul ist insbesondere zum Trocknen von wasserbasierten Tinten vorteilhaft einsetzbar.  The infrared emitter module can be used particularly advantageously for drying water-based inks.
Eine spezielle Herausforderung in der Druckindustrie sind die Anforderungen spe- ziell des Inkjetdrucks. Die Tinten werden mit einem sehr hohen Wasseranteil (ca. 80 %) entwickelt, um die Verdruckbarkeit an den Druckköpfen bei sehr hohen Ge- schwindigkeiten (bis zu 6 m/s) zu gewährleisten. Wasser hat eine starke Absorpti- onsbande bei einer Wellenlänge im Wellenlängenbereich von etwa 2,75 bis 3 pm. Bisherige IR-Trocknersysteme setzen zumeist IR-Strahlung aus dem nahen Infra- rot ein (NIR-Strahlung; l = 800-1000 nm), um die Tinten zu trocknen. NIR-Strahler verfügen über hohe Flächenleistungsdichten um 250 kW/m2in dem NIR Wellen- längenbereich. Es sind vor allem die Farbpigmente der Tinte, die die NIR- Strahlung absorbieren, dies aber auch in starker Abhängigkeit ihrer Farbe. Diese Problematik zeigt sich beispielhaft an einem starken Wellenlängenmismatch bei Farbpigmenten für Black (Schwarz) und Yellow (Gelb). The requirements of inkjet printing in particular are a particular challenge in the printing industry. The inks are developed with a very high water content (approx. 80%) in order to guarantee printability on the print heads at very high speeds (up to 6 m / s). Water has a strong absorption band at a wavelength in the wavelength range of approximately 2.75 to 3 pm. Previous IR dryer systems mostly use IR radiation from the near infrared (NIR radiation; l = 800-1000 nm) to dry the inks. NIR emitters have high area power densities of around 250 kW / m 2 in the NIR wavelength range. It is primarily the color pigments of the ink that absorb the NIR radiation, but this also depends on their color. This problem is exemplified by a strong wavelength mismatch in color pigments for black (black) and yellow (yellow).
Mit dem Infrarotstrahler-Modul gemäß der Erfindung wird dieser Wellenlängen- mismatch adressiert. Zum einen kann die Abstrahlfläche durch die Temperaturre- gelung auf einer Temperatur im Bereich von 700 bis 800°C eingestellt und gehal- ten werden, was eine Emissionwellenlänge von ca. l = 2, 7-3, 3 pm ermöglicht. Be- vorzugt entspricht die Emissionwellenlänge des Infrarotstrahler-Moduls einem Ab- sorptionswellenlängenspektrum von Wasser. Bevorzugt liegt sie in einem Bereich, in dem übliche Farbpigmente kaum oder wenige Absorptionsbanden zeigen, so dass die Farbunterschiede der Pigmente hinsichtlich des Trocknungsverhaltens keine Auswirkungen haben. Zusätzlich haben die Infrarotstrahler-Module trotz ei- ner vergleichsweise niedrigen Temperatur im oben genannten Temperaturbereich eine immer noch hohe Flächenleistungsdichte von ca. 100 kW/m2. Vergleichbare mittelwellige IR-Strahler können nur deutlich niedrigere Flächenleistungsdichten bei vergleichbarer Wendeltemperatur erreichen. Zum Beispiel haben mittelwellige IR-Strahler bei einer Wendeltemperatur im Bereich von 700-800°C eine optische Flächenleistungsdichte von etwa 20 bis 30 kW/m2, und Carbonstrahler von etwa 60 kW/m2. This wavelength mismatch is addressed with the infrared radiator module according to the invention. On the one hand, the radiation area can be set and maintained at a temperature in the range from 700 to 800 ° C by the temperature control, which enables an emission wavelength of approx. L = 2, 7-3, 3 pm. Loading The emission wavelength of the infrared radiator module preferably corresponds to an absorption wavelength spectrum of water. It is preferably in a range in which conventional color pigments show little or no absorption bands, so that the color differences of the pigments have no effect on the drying behavior. In addition, despite a comparatively low temperature in the above-mentioned temperature range, the infrared radiator modules still have a high area power density of approx. 100 kW / m 2 . Comparable medium-wave IR emitters can only achieve significantly lower surface power densities at a comparable coil temperature. For example, medium-wave IR emitters at a coil temperature in the range of 700-800 ° C have an optical surface power density of approximately 20 to 30 kW / m 2 , and carbon emitters of approximately 60 kW / m 2 .
Ausführunqsbeispiel Execution example
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und einer Pa- tentzeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt im Einzelnen:  The invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment and a patent drawing. The drawing shows in detail:
Figur 1 eine Druckmaschine mit einem Druckaggregat und einem Infrarot- 1 shows a printing press with a printing unit and an infrared
Trocknersystem und einem entlang eines Transportwegs und in einer Transportrichtung transportierten Bedruckstoffs, in schematischer Darstellung, Dryer system and a printing material transported along a transport path and in a transport direction, in a schematic illustration,
Figur 2 eine räumliche Darstellung einer Ausführungsform eines IR-Moduls mit doppelwandigem Gehäuse als Teil des Trocknersystems der Druckmaschine von Figur 1 in einem Schnitt entlang der Bedruck- stoff-Transportrichtung,  FIG. 2 shows a spatial representation of an embodiment of an IR module with a double-walled housing as part of the dryer system of the printing press of FIG. 1 in a section along the substrate transport direction,
Figur 3 eine räumliche Darstellung der Ausführungsform des IR-Moduls von  Figure 3 is a spatial representation of the embodiment of the IR module of
Figur 2 in einem Schnitt senkrecht zur Bedruckstoff- Transportrichtung,  FIG. 2 in a section perpendicular to the substrate transport direction,
Figur 4 (a): einen Ausschnitt eines aus mehreren IR-Modulen bestehenden  Figure 4 (a): a section of a multi-IR module
Trocknermoduls als Teil eines Trocknersystems für eine Druckma- schine in einem Längsschnitt in Bedruckstoff-Transportrichtung in schematischer Darstellung, (b): einer Ausschnitt des Trocknersystems in einer Draufsicht auf die Strahler der IR-Module in Richtung des Pfeils X von Figur 4(a). Dryer module as part of a dryer system for a printing press in a longitudinal section in the substrate transport direction in a schematic representation, (b): a section of the dryer system in a top view of the radiators of the IR modules in the direction of arrow X of FIG. 4 (a).
Figur 5 eine Ausführungsform einer Infrarot-Strahlereinheit in Kombination mit einem Lüfter als Teil eines Trocknersystems für eine Druckma- schine in einem Längsschnitt in Bedruckstoff-Transportrichtung, FIG. 5 shows an embodiment of an infrared emitter unit in combination with a fan as part of a dryer system for a printing press in a longitudinal section in the substrate transport direction,
Figur 6 die Infrarot-Strahlereinheit von Figur 5 in einem Schnitt in Richtung des Pfeils y von Figur 5 senkrecht zur Bedruckstoff- Transportrichtung, und 6 shows the infrared radiator unit from FIG. 5 in a section in the direction of the arrow y from FIG. 5 perpendicular to the substrate transport direction, and
Figur 7 Blockdiagramme mit Heizraten von schwarzen und gelben Pigmen- ten einer Druckfarbe bei Behandlung mittels verschiedener IR- Trocknungssysteme gemäß dem Stand der Technik im Vergleich mit der Behandlung mittels eines IR-Moduls gemäß der Erfindung.  FIG. 7 block diagrams with heating rates of black and yellow pigments of a printing ink when treated by means of various IR drying systems according to the prior art in comparison with treatment by means of an IR module according to the invention.
Figur 1 zeigt schematisch eine Druckmaschine in Form einer Rollen- Tintenstrahldruckmaschine, der insgesamt die Bezugsziffer 1 zugeordnet ist. Aus- gehend von einem Abwickler 2 gelangt die Materialbahn 3 aus einem Bedruck- stoff, wie beispielsweise aus Papier, zu einem Druckaggregat 40. Dieses umfasst mehrere, entlang der Materialbahn 3 hintereinander angeordnete Tintenstrahl- druckköpfe 4, durch die auf den Bedruckstoff lösungsmittelhaltige und insbesonde- re wasserhaltige Druckfarben aufgetragen werden.  FIG. 1 schematically shows a printing press in the form of a roll inkjet printing press, to which reference number 1 is assigned overall. Starting from an unwinder 2, the material web 3 from a printing material, such as paper, for example, arrives at a printing unit 40. This comprises a plurality of ink jet print heads 4 arranged one behind the other along the material web 3, through which the solvent-containing and in particular solvent-containing material is applied to the printing material - Re water-based printing inks are applied.
In Transportrichtung 5 gesehen, gelangt die Materialbahn 3 vom Druckaggregat 40 über eine Umlenkwalze 6 anschließend zu einem Infrarot-Trocknersystem 70. Dieses ist mit mehreren Infrarot-Trocknermodulen 7 bestückt, die für das Trocknen beziehungsweise Wegschlagen des Lösungsmittels in die Materialbahn ausgelegt sind.  Seen in the direction of transport 5, the material web 3 then passes from the printing unit 40 via a deflection roller 6 to an infrared dryer system 70. This is equipped with a plurality of infrared dryer modules 7, which are designed for drying or knocking the solvent away into the material web.
Der weitere Transportweg der Materialbahn 3 geht über eine Zugwalze 8, die mit eigenem Zugantriebsmotor ausgestattet ist und über die die Einstellung der Bahn- spannung erfolgt, zu einer Aufwickelrolle 9.  The further transport path of the material web 3 goes via a traction roller 8, which is equipped with its own traction drive motor and via which the web tension is set, to a winding roller 9.
In dem Trocknersystem 70 sind mehrere - im Ausführungsbeispiel sind es vier- Trocknermodule 7 zusammengefasst. Jedes der Trocknermodule ist mit mehreren Infrarotstrahlern ausgestattet. Die Trocknermodule 7 sind im Trocknersystem 70 in Transportrichtung 5 gesehen paarweise neben- und hintereinander angeordnet. Das jeweils nebeneinander an- geordnete Paar der Trocknermodule 7 deckt die maximale Formatbreite der Druckmaschine 1 ab. Entsprechend der Abmessungen und Farbbelegung des Be- druckstoffs sind die Trocknermodule 7 und die einzelnen Infrarotstrahler getrennt voneinander elektrisch ansteuerbar. Several - in the exemplary embodiment there are four - dryer modules 7 are combined in the dryer system 70. Each of the dryer modules is equipped with several infrared heaters. The dryer modules 7 are arranged in pairs in the dryer system 70 in the transport direction 5 next to and behind one another. The pair of dryer modules 7 arranged side by side covers the maximum format width of the printing press 1. The dryer modules 7 and the individual infrared emitters can be electrically controlled separately from one another in accordance with the dimensions and color assignment of the printing material.
Die Transportgeschwindigkeit der Materialbahn 3 wird auf 5 m/s eingestellt. Dabei handelt es sich um eine vergleichsweise hohe Geschwindigkeit, die durch eine Optimierung der einzelnen Bearbeitungsschritte ermöglicht wird, und die insbe- sondere eine hohe Trocknungsrate erfordert. Das zum Erreichen dieser Anforde- rung erforderliche Trocknungsverfahren und das dafür eingesetzte Trocknermodul 7 wird im Folgenden anhand der Figuren 2 bis 6 näher erläutert.  The transport speed of the material web 3 is set to 5 m / s. This is a comparatively high speed, which is made possible by optimizing the individual processing steps and which, in particular, requires a high drying rate. The drying process required to achieve this requirement and the dryer module 7 used for this purpose are explained in more detail below with reference to FIGS. 2 to 6.
Figur 2 zeigt eine räumliche Darstellung eine Ausführungsform des erfindungs- gemäßen Infrarotstrahler-Moduls (IR-Modul) 7 zum Einsatz als Trockner-Modul 7 in der Druckmaschine 1. FIG. 2 shows a spatial representation of an embodiment of the infrared radiator module (IR module) 7 according to the invention for use as a dryer module 7 in the printing press 1.
Das IR-Modul 7 hat ein Gehäuse 21 , in dem eine Strahlereinheit 22, eine Kühlluft- Zuführungseinheit 23 und eine Ablufteinheit 24 untergebracht sind. Das Gehäuse 21 ist weiterhin mit Anschlüssen 21 c für Strom- und Datenleitungen, wie bei spielsweise einen Fleizstrom, einen Temperatursensor und eine Steuerelektronik versehen.  The IR module 7 has a housing 21 in which a radiator unit 22, a cooling air supply unit 23 and an exhaust air unit 24 are accommodated. The housing 21 is also provided with connections 21 c for power and data lines, such as a patch current, a temperature sensor and control electronics.
In der Strahlereinheit 22 ist ein kachelförmiger Infrarotstrahler 25 angeordnet, der einen plattenförmiger Basiskörper 25c mit planer Abstrahlfläche (Unterseite 25b) und ebenso planer Oberseite 25a. Auf der Basiskörper-Oberseite 25a ist eine Lei- terbahn aufgebracht, die wiederum in eine Reflektorschicht eingebettet ist.  A tiled infrared radiator 25 is arranged in the radiator unit 22, which has a plate-shaped base body 25c with a flat radiation surface (underside 25b) and also a flat top 25a. A conductor track, which in turn is embedded in a reflector layer, is applied to the base body upper side 25a.
Der Basiskörper 25c hat Rechteckform mit einer Plattenstärke von 2,0 mm und seitlichen Abmessungen von 4 cm x 40 cm. Es besteht aus einem Kompositwerk- stoff mit einer Matrix aus Quarzglas, in der Phasenbereiche aus elementarem Sili- zium homogen verteilt sind. Der Gewichtsanteil dieser Si-Phase beträgt 2,5% und die maximalen Abmessungen der Si-Phasenbereiche liegen im Mittel (Median- wert) im Bereich von etwa 1 bis 10 pm. Der Kompositwerkstoff ist gasdicht, er hat eine Dichte von 2,19 g/cm3 und er ist an Luft bis zu einer Temperatur von etwa 1200 °C stabil. Er zeigt bei hoher Temperatur eine hohe Absorption von Wärme- strahlung und einen hohen Emissionsgrad. The base body 25c has a rectangular shape with a plate thickness of 2.0 mm and lateral dimensions of 4 cm x 40 cm. It consists of a composite material with a quartz glass matrix in which phase areas made of elementary silicon are homogeneously distributed. The weight fraction of this Si phase is 2.5% and the maximum dimensions of the Si phase areas are on average (median) in the range from about 1 to 10 pm. The composite material is gas-tight, it has a density of 2.19 g / cm 3 and it is in air up to a temperature of about 1200 ° C stable. At high temperatures, it shows a high absorption of heat radiation and a high emissivity.
Die Leiterbahn wird aus einer Platin-Widerstandspaste auf der Oberseite 25a des Basiskörpers 25c erzeugt. An beiden Enden sind Leitungen oder Klemmen zum Einspeisen elektrischer Energie angeschweißt. Die Leiterbahn zeigt einen mäan- derförmigen Verlauf, wobei zwischen benachbarten Leiterbahnabschnitten ein gleichmäßiger Abstand von 2 mm verbleibt. Die Leiterbahn hat direkten Kontakt mit der Oberseite 25a des Basiskörpers 25c so dass eine größtmögliche Wärme- Übertragung erreicht wird. Die gegenüberliegende Unterseite 25b dient beim Ein- satz des Infrarotstrahlers 25 als Abstrahlfläche für die Wärmestrahlung in einen Substrat-Behandlungsraum 27. Die Abstrahlrichtung wird von den Richtungspfei- len 28 und die Substrat-Transportrichtung vom Richtungspfeil 5 angezeigt.  The conductor track is produced from a platinum resistance paste on the upper side 25a of the base body 25c. Lines or clamps for feeding in electrical energy are welded onto both ends. The conductor track shows a meandering course, with a uniform distance of 2 mm remaining between adjacent conductor track sections. The conductor track has direct contact with the upper side 25a of the base body 25c so that the greatest possible heat transfer is achieved. When the infrared radiator 25 is used, the opposite underside 25b serves as a radiation surface for the heat radiation into a substrate treatment room 27. The radiation direction is indicated by the directional arrows 28 and the substrate transport direction by the directional arrow 5.
Die Reflektorschicht besteht aus opakem Quarzglas und hat eine mittlere Schicht- dicke zwischen 1 ,0 mm bis 1 ,5 mm. Sie zeichnet sich durch Rissfreiheit und eine hohe Dichte von etwa 2,15 g/cm3 aus und sie ist bis Temperaturen oberhalb von 1100 °C thermisch beständig. Die Reflektorschicht bedeckt die Leiterbahn voll- ständig und schirmt sie somit vor chemischen oder mechanischen Einflüssen aus der Umgebung ab. Der Infrarotstrahler 25 ist zur Erzielung einer Flächenleistungs- dichte von 100 kW/m2 ausgelegt. The reflector layer consists of opaque quartz glass and has an average layer thickness between 1.0 mm and 1.5 mm. It is characterized by freedom from cracks and a high density of about 2.15 g / cm 3 and it is thermally resistant up to temperatures above 1100 ° C. The reflector layer completely covers the conductor track and thus shields it from chemical or mechanical influences from the environment. The infrared radiator 25 is designed to achieve an area power density of 100 kW / m 2 .
Die Kühlluft-Zuführungseinheit 23 jedes IR-Moduls 7 umfasst einen mittig zum Gehäuse 21 angeordneten Kühlluft-Zufuhrstutzen 31 , der in eine Kühlluft- Sammelkammer 35 mündet, aus der mittels Lochblechen 32 ein oberer Kühlluft- strom 33a in einen oberen Kühlkanal 33 und ein unterer Kühlluftstrom 34a in einen oberen Kühlkanal 34 abgezweigt werden.  The cooling air supply unit 23 of each IR module 7 comprises a cooling air supply nozzle 31 arranged in the center of the housing 21, which opens into a cooling air collecting chamber 35, from which an upper cooling air flow 33a into an upper cooling channel 33 and a lower one is made by means of perforated plates 32 Cooling air flow 34a can be branched into an upper cooling duct 34.
Der obere Kühlkanal 33 verläuft beiderseits zum Kühlluft-Zufuhrstutzen 31 entlang der Gehäuse-Oberseite 21 a, und der obere Kühlluftstrom 33a dient zur Kühlung des Gehäuses 21 und insbesondere der Gehäuse-Oberseite 21 a. Der untere Kühlkanal 34 verläuft ebenfalls beiderseits zum Kühlluft-Zufuhrstutzen 31 unter- halb des oberen Kühlkanals 33 und entlang einer Gehäuse-Unterseite 21 b. Auf der Gehäuse-Unterseite 21 b ist ein sogenannter Finnenkühler 26 montiert, der vom unteren Kühlluftstrom 34a durchströmt wird. Beide Kühlkanäle (33; 34) münden in Luftabfuhrstutzen 38, die an beiden Längs- seiten des Gehäuses 21 angeordnet sind und die zur Ablufteinheit 24 gehören.The upper cooling channel 33 runs on both sides to the cooling air supply nozzle 31 along the top of the housing 21 a, and the upper cooling air flow 33 a serves to cool the housing 21 and in particular the top of the housing 21 a. The lower cooling duct 34 likewise runs on both sides to the cooling air supply connection 31 below the upper cooling duct 33 and along an underside of the housing 21 b. A so-called fin cooler 26, through which the lower cooling air flow 34a flows, is mounted on the housing underside 21b. Both cooling channels (33; 34) open into air discharge ports 38, which are arranged on both longitudinal sides of the housing 21 and which belong to the exhaust unit 24.
Die parallel zueinander verlaufenden Kühlkanäle (33; 34) sind durch eine Gehäu- sezwischenwand 36 voneinander getrennt durchsetzen den gesamten Mittelbau des Gehäuses 21 ausgehend vom Kühlluftsammelraum 35 bis zu den Luftabfuhr- stutzen 38, so dass diese Ausführung hier auch als„Doppelwandigkeit“ des Ge- häuses bezeichnet wird. The cooling ducts (33; 34), which run parallel to each other, are separated from one another by a partition wall 36, which extends through the entire central structure of the housing 21, starting from the cooling air plenum 35 to the air discharge nozzle 38, so that this design also here as a “double wall” of the Ge - House is called.
Die dem unteren Kühlluftstrom 34a abgewandte Unterseite des Finnenkühlers 26 ist in Form einer hochpolierten Aluminiumplatte ausgeführt, die als spiegelnder Modul-Reflektor 26b dient. Der Modul-Reflektor 26b ist der Basiskörper-Oberseite 25a zugewandt und verläuft parallel dazu in einem Abstand. Die Gehäusehöhe, gemessen von der Basiskörper-Unterseite 25b bis zur Gehäuse-Oberseite 21 a beträgt 13 cm.  The underside of the fin cooler 26 facing away from the lower cooling air flow 34a is in the form of a highly polished aluminum plate which serves as a reflecting module reflector 26b. The module reflector 26b faces the base body upper side 25a and runs parallel to it at a distance. The housing height, measured from the base body bottom 25b to the housing top 21a, is 13 cm.
Ein direktes Anströmen der Strahlereinheit 22 und des Basiskörpers 25c mit einem Kühlmedium ist nicht erforderlich und nicht vorgesehen, so dass der Substrat- Behandlungsraum 27 insoweit unbeeinflusst von Strömungen von Kühlmedium für eine Strahlerkühlung ist.  A direct flow onto the radiator unit 22 and the base body 25c with a cooling medium is not necessary and is not provided, so that the substrate treatment space 27 is in this respect unaffected by flows of cooling medium for radiator cooling.
An den beiden senkrecht zur Transportrichtung 5 verlaufenden Seitenwänden 21 d sind Rastmittel 29 zur mechanisch- formschlüssigen und lösbaren Verbindung mit je einem weiteren IR-Modul 7 angebracht.  On the two side walls 21 d running perpendicular to the direction of transport 5, latching means 29 for mechanically positive and releasable connection, each with a further IR module 7, are attached.
Aus der Darstellung des IR-Moduls 7 in Figur 3 ist erkennbar, dass der untere Kühlluftstrom 34a vom Kühlluft-Zufuhrstutzen 31 durch Lochbleche 32 in den Be- reich des Finnenkühlers 26 gelangt, der den unteren Kühlkanal 34 vollständig aus- füllt. Der Basiskörper 25c des Infrarotstrahlers 25 erstreckt sich über die gesamte For- matbreite des Bedruckstoffs 3. Der Modul-Reflektor 26 hat die gleichen seitlichen Abmessungen (4 cm x 40 cm) wie der Basiskörper 25, und die beiden Bauteile (25; 26) sind so zueinander ausgerichtet, dass die Oberseite 25a des Basiskör- pers 25c vollständig von dem Modul-Reflektor 26 überdeckt ist. Alle Infrarotstrahler 25 des IR-Moduls 7 sind mit einer individuellen Temperatur- regelung ausgestattet, die auf einer widerstandsgeregelten Spannungsansteue- rung der Heizleiterbahn basiert. It can be seen from the illustration of the IR module 7 in FIG. 3 that the lower cooling air flow 34a from the cooling air supply connection 31 reaches the area of the fin cooler 26 through perforated plates 32, which area completely fills the lower cooling channel 34. The base body 25c of the infrared radiator 25 extends over the entire format width of the printing material 3. The module reflector 26 has the same lateral dimensions (4 cm × 40 cm) as the base body 25, and the two components (25; 26) are Aligned to each other so that the top 25a of the base body 25c is completely covered by the module reflector 26. All infrared emitters 25 of the IR module 7 are equipped with an individual temperature control, which is based on a resistance-controlled voltage control of the heating conductor.
Figur 4 (a) zeigt schematisch einen Ausschnitt eines aus mehreren baugleichen IR-Modulen 7 bestehenden Trocknermoduls als Teil eines Trocknersystems für eine Druckmaschine 1 in einem Längsschnitt in Bedruckstoff-Transportrichtung 5. Sofern dabei identische Bezugsziffern verwendet werden wie in den Figuren 2 und 3, so sind damit gleiche oder äquivalente Bauteile und Bestandteile des IR-Moduls bezeichnet. Das Modul-Gehäuse 21 umschließt einen Behandlungsraum  FIG. 4 (a) shows schematically a section of a dryer module consisting of several identical IR modules 7 as part of a dryer system for a printing press 1 in a longitudinal section in the substrate transport direction 5. If identical reference numbers are used as in FIGS. 2 and 3, the same or equivalent components and parts of the IR module are thus designated. The module housing 21 encloses a treatment room
(=Prozessraum) 27 für den in Transportrichtung 5 bewegten Bedruckstoff 3 mit einer Strahlereinheit, die durch den Infrarotstrahler 25 mit kachelförmigen Basis- körper 25c symbolisiert ist. (= Process space) 27 for the printing material 3 moved in the transport direction 5 with a radiator unit which is symbolized by the infrared radiator 25 with a tiled base body 25c.
An der dem Bedruckstoff 3 abgewandten Oberseite jedes Basiskörpers 25c ist ein Temperatursensor angebracht, dessen Messwert einem Regler 41a, 41 b zuge- führt wird, der Teil der elektrischen Ansteuerung 42, 42b des jeweiligen Infrarot- strahlers 25 ist. Die elektrischen Ansteuerungen 42a, 42b der Infrarotstrahler 25 des Trocknermoduls sind dazu ausgelegt, dass die Heizströme der jeweiligen Inf- rarotstrahler 25 unabhängig voneinander einstellbar sind.  A temperature sensor is attached to the upper side of each base body 25c facing away from the printing material 3, the measured value of which is fed to a controller 41a, 41b, which is part of the electrical control 42, 42b of the respective infrared radiator 25. The electrical controls 42a, 42b of the infrared radiators 25 of the dryer module are designed so that the heating currents of the respective infrared radiators 25 can be set independently of one another.
Die Draufsicht von Figur 4 (b) zeigt, dass das Gehäuse 21 Rechteckform hat. Es ist allseitig mit Kopplungsmitteln in Form von Rastmitteln zur formschlüssigen Ver- bindung mit weiteren IR-Modulen oder mit Zulufteinheiten 44 oder mit Ablufteinhei- ten 45 versehen. Im Ausführungsbeispiel sind an den beiden Längsseiten der IR- Module 7 jeweils ein weiteres baugleiches IR-Modul angeordnet (in der Figur nicht dargestellt) und an den Querseiten (in Richtung 5 gesehen) ist entweder eine Zu- lufteinheit 44 oder eine Ablufteinheit 45 montiert. Dadurch kommt es zwischen je- dem IR-Modul 7 zu einer paarweisen Anordnung von Zulufteinheit 44 und Abluft- einheit 45. Zwischen der auf die Oberfläche des Bedruckstoffs 3 gerichteten Luft- strömung der Zulufteinheit 44, und der vom Bedruckstoff 3 wegführenden Luft- strömung der Ablufteinheit 45 kommt es zu Gasverwirbelungen in unmittelbarer Nähe zur Bedruckstoff-Oberfläche, die eine Störung, Verkleinerung oder sogar Ablösung der fluiddynamischen laminaren Strömungsgrenzschicht bewirken, so dass die infolge der Einwirkung der Infrarotstrahlung entstandene Feuchtigkeit in die Gasphase überführt und effektiver entfernt werden kann The top view of Figure 4 (b) shows that the housing 21 has a rectangular shape. It is provided on all sides with coupling means in the form of latching means for positive connection with further IR modules or with supply air units 44 or with exhaust air units 45. In the exemplary embodiment, a further identical IR module is arranged on the two long sides of the IR modules 7 (not shown in the figure) and either an air supply unit 44 or an air extraction unit 45 is mounted on the transverse sides (viewed in the direction 5). This results in a paired arrangement of supply air unit 44 and exhaust air unit 45 between each IR module 7. Between the air flow of supply air unit 44 directed at the surface of printing material 3 and the air flow leading away from printing material 3 Exhaust unit 45 leads to gas turbulence in the immediate vicinity of the substrate surface, which causes a disturbance, reduction or even detachment of the fluid dynamic laminar flow boundary layer that the moisture resulting from the action of infrared radiation can be converted into the gas phase and removed more effectively
Die in den Figuren 5 und 6 dargestellte Ausführungsform des IR-Moduls 50 ist mit einer Wasserkühlung ausgestattet. In einem Gehäuse 51 sind eine Strahlereinheit 52, eine Wasserkühlungseinheit 53 und eine Zuluft- und Ablufteinheit 54 unterge- bracht.  The embodiment of the IR module 50 shown in FIGS. 5 and 6 is equipped with water cooling. A radiator unit 52, a water cooling unit 53 and a supply and exhaust air unit 54 are accommodated in a housing 51.
Die Strahlereinheit 52 umfasst einen kachelförmigen Infrarotstrahler 55, der einen Basiskörper mit Rechteckform und eine auf der Basiskörper-Oberseite aufge- brachte Heizleiterbahn aufweist, die in eine Reflektorschicht eingebettet ist, wie oben anhand Figur 1 beschrieben. Die stirnseitigen Enden des Infrarotstrahlers 55 sind zwischen Keramik-Elementen 56 eingeklemmt.  The radiator unit 52 comprises a tile-shaped infrared radiator 55, which has a base body with a rectangular shape and a heating conductor track applied to the top side of the base body, which is embedded in a reflector layer, as described above with reference to FIG. 1. The front ends of the infrared radiator 55 are clamped between ceramic elements 56.
Die Wasserkühlungseinheit 53 umfasst einen Kühlmittelkreislauf mit Kühlplatten 58, die die Strahlereinheit 52 umgeben, und die gleichzeitig das Gehäuse des IR- Moduls 50 bilden. In die Kühlplatten 58 sind zum Teil Rundnuten 59 zur Aufnahme von Kupferrohren (nicht dargestellt) für die Kühlwasserleitung eingearbeitet. Die der Strahlereinheit 52 zugewandten Innenseiten der Kühlplatten 58 sind mittels einer Beschichtung verspiegelt oder spiegelpoliert, so dass sie als„Sekundärre- flektor“ wirken. Die thermische Masse der Kühlplatten 58 unterstützt die Kühlwir- kung.  The water cooling unit 53 comprises a coolant circuit with cooling plates 58 which surround the radiator unit 52 and which simultaneously form the housing of the IR module 50. Round grooves 59 for receiving copper pipes (not shown) for the cooling water line are partly incorporated into the cooling plates 58. The inner sides of the cooling plates 58 facing the radiator unit 52 are mirrored or mirror-polished by means of a coating, so that they act as a “secondary reflector”. The thermal mass of the cooling plates 58 supports the cooling effect.
Die Zuluft- und Ablufteinheit 54 umfasst einen Zuluftkanal 62 und einen Abluftka- nal 60. Die Kanäle (60; 62) verlaufen beiderseits der Längsseiten der Strahlerein- heit 52 und sind jeweils mit einer Anzahl von Lüftern 61 ausgestattet, die in einer Reihe angeordnet sind. In Transportrichtung 5 des zu trocknenden Bedruckstoffs 3 gesehen ist der Strahlereinheit 52 der Zuluftkanal 62 vorgeordnet und der Abluft- kanal 60 nachgeordnet. Die Strömungsrichtungen von Zuluft und Abluft deuten die Richtungspfeile 66 an. Über den Abluftkanal 60 werden die von der Infrarotstrah- lung aus dem Bedruckstoff 3 freigesetzten Gase und Dämpfe entfernt.  The supply air and exhaust air unit 54 comprises an supply air duct 62 and an exhaust air duct 60. The ducts (60; 62) run on both sides of the long sides of the radiator unit 52 and are each equipped with a number of fans 61 which are arranged in a row . Seen in the transport direction 5 of the printing material 3 to be dried, the radiator unit 52 is preceded by the supply air duct 62 and the exhaust air duct 60. The flow directions of supply air and exhaust air indicate the directional arrows 66. The gases and vapors released by the infrared radiation from the printing material 3 are removed via the exhaust air duct 60.
Alle Infrarotstrahler 55 des IR-Moduls 50 sind mit einer individuellen Temperatur- regelung ausgestattet, die auf einer widerstandsgeregelten Spannungsansteue- rung der Heizleiterbahn basiert. Die Schnittdarstellung der Infrarot-Strahlereinheit 50 senkrecht zur Bedruckstoff- Transportrichtung (die Transportrichtung liegt senkrecht zur Papierebene) gemäß Figur 6 zeigt, dass sich die Infrarotstrahler 55 über die gesamte Formatbreite des Bedruckstoffs 3 erstrecken. Die Reihe der in dieser Darstellung erkennbaren Lüf- ter 61 ist der Entlüftung (Abluftkanal 60) zuzuordnen. Alle Lüfter (60; 61 ) dieser Reihe dienen zur Entfernung der vom vorgeordneten Infrarotstrahler 55 freigesetz- ten Gase und Dämpfe aus dem Bedruckstoff 3. Entgegen der Transportrichtung 5 der Bedruckstoffs 3 gesehen ist der Infrarot-Strahlereinheit 52 eine Belüftung (Zu- luftkanal 62; siehe Figur 5) vorgeordnet. All infrared emitters 55 of the IR module 50 are equipped with an individual temperature control, which is based on a resistance-controlled voltage control of the heating conductor. The sectional view of the infrared radiator unit 50 perpendicular to the substrate transport direction (the transport direction is perpendicular to the paper plane) according to FIG. 6 shows that the infrared radiators 55 extend over the entire format width of the substrate 3. The row of fans 61 which can be seen in this illustration is to be assigned to the ventilation (exhaust air duct 60). All fans (60; 61) of this series are used to remove the gases and vapors released by the upstream infrared radiator 55 from the printing material 3. Contrary to the transport direction 5 of the printing material 3, the infrared radiator unit 52 is a vent (air duct 62; see Figure 5) upstream.
Bei dieser Ausführungsform der Infrarot-Strahlereinheit ist die Reihenfolge der Komponenten beziehungsweise der damit ausgeführten Verfahrensmaßnahmen in Transportrichtung 5 der Bedruckstoffs 3 gesehen somit Belüften, IR-Trocknen, Entlüften. Bei einer anderen Ausführungsform ist die Abfolge mehrmaliges Belüf- ten, IR-Trocknen, Entlüften, Belüften, IR-Trocknen Entlüften usw.  In this embodiment of the infrared radiator unit, the order of the components or the procedural measures carried out in the transport direction 5 of the printing material 3 is thus ventilation, IR drying, venting. In another embodiment, the sequence is repeated venting, IR drying, venting, venting, IR drying venting, etc.
Das Diagramm von Figur 7 zeigt einen Vergleich der Heizraten von schwarzen und gelben Farbpigmenten im CMYK-Farbsystem mit den üblichen Farbtinten für Yellow (Y) und Black (B) bei Behandlung mittels verschiedener IR- Trocknungssysteme. Auf der Y-Achse ist die mittlere Heizrate R in K/s für den Temperaturbereich zwischen 40 °C und 110 °C aufgetragen. The diagram in FIG. 7 shows a comparison of the heating rates of black and yellow color pigments in the CMYK color system with the customary color inks for yellow (Y) and black (B) when treated by means of different IR drying systems. The average heating rate R in K / s for the temperature range between 40 ° C and 110 ° C is plotted on the Y axis.
Bei Heizsystem (A) wurde ein im Nahen Infrarot emittierender Infrarotstrahler ein- gesetzt, bei Heizsystem (B) ein mittelwelliger Carbonstrahler und bei Heizsystem (C) ein temperaturgeregeltes IR-Modul gemäß vorliegender Erfindung.  In the heating system (A) an infrared emitter emitting in the near infrared was used, in the heating system (B) a medium-wave carbon radiator and in the heating system (C) a temperature-controlled IR module according to the present invention.
Bei allen Heizsystemen ergibt sich bei den schwarzen Pigmenten (B) eine ähnlich hohe Aufheizrate, die auch jeweils höher ist als die Aufheizrate bei den gelben Pigmenten (Y). Es zeigt sich aber, dass bei Einsatz des mittelwelligen Infrarot- strahlers (Heizsystem (A)) die gelben Pigmente (Y) nur langsam erwärmen. Der Heizratenunterschied (jeweils bezogen auf die Heizrate der schwarzen Pigmente (B)) ist um 168 % kleiner. Bei Einsatz des Carbonstrahlers (Heizsystem (B)) ergibt sich ein Heizratenunterschied von 82 %. Bei einem auf eine Temperatur von 700 °C eingestellt und geregeltem IR-Modul bei Heizsystem (C) ergibt sich der im Ver- gleich geringste Heizratenunterschied von lediglich etwa 17% zwischen den Heiz- raten der schwarzen Pigmente (B) und der gelben Pigmente (Y). All heating systems have a similarly high heating rate for black pigments (B), which is also higher than the heating rate for yellow pigments (Y). However, it can be seen that the yellow pigments (Y) heat up only slowly when using the medium-wave infrared heater (heating system (A)). The heating rate difference (based in each case on the heating rate of the black pigments (B)) is 168% smaller. When using the carbon heater (heating system (B)), there is a heating rate difference of 82%. If the IR module in the heating system (C) is set and regulated at a temperature of 700 ° C, the result is the same smallest heating rate difference of only about 17% between the heating rates of the black pigments (B) and the yellow pigments (Y).
Bei Einsatz des erfindungsgemäßen Trocknungssystems absorbieren gelbe und schwarze Pigmente etwa gleich stark, so dass die Farbunterschiede der Pigmente auf das Trocknungsverhaltens keine Auswirkungen haben.  When using the drying system according to the invention, yellow and black pigments absorb approximately equally, so that the color differences of the pigments have no effect on the drying behavior.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Infrarot-Erwärmungseinheit (7; 30; 50) zum Trocknen von insbesondere was- serbasierten Tinten oder Lacken in einer Druckmaschine (1 ), mit einem Ge- häuse (2158), in dem mindestens zwei Infrarotstrahler (25; 55) benachbart zu- einander angeordnet sind, wobei jeder Infrarotstrahler (525; 55) einen platten- förmigen Basiskörper (25c) mit einer auf einer Kontaktierungsfläche (25a) des Basiskörpers (25c) aufgebrachten Heizleiterbahn aus einem Widerstandsma- terial, die mit einer elektrischen Kontaktierung für die Zufuhr eines Heizstroms verbunden ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerelektronik (20; 41 a; 41 b; 42a, 42b) vorgesehen ist, mittels der die Heizströme für die Inf rarotstrahler (25; 55) unabhängig voneinander einstellbar sind. 1. infrared heating unit (7; 30; 50) for drying in particular water-based inks or varnishes in a printing press (1), with a housing (2158) in which at least two infrared emitters (25; 55) are adjacent - Are arranged one above the other, each infrared radiator (525; 55) having a plate-shaped base body (25c) with a heating conductor made of a resistance material, which is applied to a contacting surface (25a) of the base body (25c) and which has an electrical contact for the supply a heating current is connected, characterized in that control electronics (20; 41 a; 41 b; 42a, 42b) are provided, by means of which the heating currents for the infrared radiators (25; 55) can be set independently of one another.
2. Infrarot-Erwärmungseinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Infrarotstrahler (25; 55) mit je wenigstens einem Temperatursensor ausge- stattet sind, wobei vorzugsweise die Steuerelektronik (20; 41a; 41 b; 42a, 42b) zur Einstellung wenigstens eines Heizstromes für wenigstens einen der Infra- rotstrahler (25; 55) auf Basis einer Temperaturmessung mittels des jeweiligen Temperatursensors umfasst.  2. Infrared heating unit according to claim 1, characterized in that the infrared radiators (25; 55) are each equipped with at least one temperature sensor, preferably the control electronics (20; 41a; 41b; 42a, 42b) for setting at least one Heating current for at least one of the infrared radiators (25; 55) on the basis of a temperature measurement by means of the respective temperature sensor.
3. Infrarot-Erwärmungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungsfläche (25c) mindestens teilweise mit einem Primärre- flektor, insbesondere einer Reflektorschicht aus porösem Quarzglas belegt ist.  3. Infrared heating unit according to claim 1 or 2, characterized in that the contacting surface (25c) is at least partially covered with a primary reflector, in particular a reflector layer made of porous quartz glass.
4. Infrarot-Erwärmungseinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein der Kontaktierungsfläche (25c) zugewandter Se- kundärreflektor (26; 58), insbesondere ein beabstandet zur Kontaktfläche (25a) angeordnetes Reflektor-Bauteil, vorgesehen ist.  4. Infrared heating unit according to one of the preceding claims, characterized in that a secondary reflector (26; 58) facing the contacting surface (25c), in particular a reflector component arranged at a distance from the contact surface (25a), is provided.
5. Infrarot-Erwärmungseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühlmedienversorgungseinheit (24; 44, 54) zur Erzeugung von mindes- tens einem Kühlmedienstrom, vorzugsweise zwei Kühlmedienströmen (33a; 34a), vorgesehen ist, wovon insbesondere wenigstens einer (34a) auf den Se- kundärreflektor (26; 58) und gegebenenfalls ein anderer (33a) auf eine Au- ßenwand des Gehäuses (21 ; 58) einwirkt. 5. Infrared heating unit according to claim 4, characterized in that a cooling medium supply unit (24; 44, 54) for generating at least one cooling medium flow, preferably two cooling medium flows (33a; 34a), is provided, of which in particular at least one (34a) acts on the secondary reflector (26; 58) and possibly another (33a) on an outer wall of the housing (21; 58).
6. Infrarot-Erwärmungseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf den Sekundärreflektor (26; 58) einwirkender Kühlmedienstrom (34a) als Kühlluftstrom oder Kühlfluid ström und/oder dass das der Sekundärreflektor (26) als Finnenkühler mit polierter Unterseitenfläche (26b) ausgeführt sind.6. Infrared heating unit according to claim 5, characterized in that a cooling medium flow (34a) acting on the secondary reflector (26; 58) flows as cooling air flow or cooling fluid and / or that the secondary reflector (26) acts as a fin cooler with a polished underside surface (26b). are executed.
7. Infrarot-Erwärmungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 7. Infrared heating unit according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (21 ; 58) eine Gesamthöhe von weniger als 15 cm aufweist.  characterized in that the housing (21; 58) has an overall height of less than 15 cm.
8. Infrarot-Erwärmungseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,  8. infrared heating unit according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass der Basiskörper (25c) aus einem Komposit- Werkstoff besteht, bei dem elementares Silicium in eine Quarzglas-Matrix ein- gebettet ist.  characterized in that the base body (25c) consists of a composite material in which elemental silicon is embedded in a quartz glass matrix.
9. Infrarotstrahler-Modul für eine Druckmaschine, insbesondere zum Einsatz in einer Infrarot-Erwärmungseinheit nach einem der Anspruch 1 bis 8, mit einem Modul-Rahmen (21 ) mit polygonalem Querschnitt und mindestens drei Be- grenzungsseiten (21 d), in dem oder an dem angeordnet sind:  9. infrared radiator module for a printing press, in particular for use in an infrared heating unit according to one of claims 1 to 8, with a module frame (21) with a polygonal cross-section and at least three boundary sides (21 d), in or on which are arranged:
(a) ein Infrarotstrahler (25) mit einem plattenförmigen Basiskörper (25c) , die eine Abstrahlfläche (25b) und der Abstrahlfläche (25b) gegenüberliegen- de Kontaktierungsfläche (25a) begrenzen, wobei auf der Kontaktierungs- fläche (25a) eine Heizleiterbahn aus einem Widerstandsmaterial aufge- bracht ist, die mit einer elektrischen Kontaktierung für die Zufuhr eines Heizstroms verbunden ist,  (a) an infrared radiator (25) with a plate-shaped base body (25c), which delimit a radiating surface (25b) and the contacting surface (25a) opposite the radiating surface (25b), a heating conductor track consisting of one on the contacting surface (25a) Resistance material is applied, which is connected to an electrical contact for the supply of a heating current,
(b) ein der Kontaktierungsfläche (25a) zugewandtes und beabstandet dazu angeordnetes Reflektor-Bauteil (26; 58),  (b) a reflector component (26; 58) which faces the contacting surface (25a) and is spaced apart therefrom,
(c) eine Wärmesenke (34a) im Kontakt mit dem Reflektor-Bauteil (26; 58), (c) a heat sink (34a) in contact with the reflector component (26; 58),
(d) ein Kühlmedienanschluss (23; 44; 61 ) und (d) a cooling medium connection (23; 44; 61) and
(e) Kopplungsmittel (29), die zur Herstellung einer formschlüssigen mecha- nischen Verbindung zwischen mindestens zwei der Begrenzungsseiten (21 d) und jeweils einem weiteren, benachbarten Modul-Rahmen (21 ) ausgelegt sind. (e) coupling means (29) which are designed to produce a positive mechanical connection between at least two of the boundary sides (21d) and in each case a further, adjacent module frame (21).
10. Infrarotstrahler-Modul nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktierungsfläche (25a) mindestens teilweise mit einer Reflektorschicht aus porösem Quarzglas belegt ist 10. Infrared radiator module according to claim 9, characterized in that the contacting surface (25a) is at least partially covered with a reflector layer made of porous quartz glass
11. Infrarotstrahler-Modul nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Reflektor-Bauteil (26; 58) eine Oberfläche aus poliertem Aluminium aufweist.  11. Infrared radiator module according to claim 9 or 10, characterized in that the reflector component (26; 58) has a surface made of polished aluminum.
12. Infrarotstrahler-Modul nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekenn- zeichnet, dass es eine Gesamthöhe von weniger als 10 cm aufweist.  12. Infrared radiator module according to one of claims 9 to 11, characterized in that it has a total height of less than 10 cm.
13. Infrarotstrahler-Modul nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Abstrahlfläche (25b) mindestens an zwei sich gegenüber- liegenden Seiten randlos ausgebildet ist.  13. Infrared radiator module according to one of claims 9 to 12, characterized in that the radiating surface (25b) is borderless at least on two opposite sides.
14. Infrarotstrahler-Modul nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Kopplungsmittel (29) zur Herstellung einer formschlüssigen mechanischen Verbindung zu einer Zulufteinheit (23; 44; 62) oder einer Abluf- teinheit (24; 45; 60) ausgelegt sind.  14. Infrared radiator module according to one of claims 9 to 13, characterized in that the coupling means (29) for establishing a positive mechanical connection to a supply air unit (23; 44; 62) or an exhaust air unit (24; 45; 60) are designed.
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