Инфракрасными (ИК) принято называть лучи, которые в едином спектре электромагнитных волн занимают довольно обширную область, примыкающую к наиболее длинным волнам видимой области. Нижней границей области ИК -излучений являются волны длиной 0,78 мкм. Верхняя граница этих излучений точно не определена и условно относится к длине волны 1000 мкм [71].
     ИК -излучение тел является результатом колебательного движения составляющих их атомов и молекул. Любое тело, имеющее температуру выше абсолютного нуля, испускает ИК -лучи и притом тем сильнее, чем выше его температура. Эти лучи подчиняются всем физическим законам электромагнитных волн и могут легко превращать при поглощении облучаемым телом присущую им энергию в теплоту.
     Тепловой эффект как результат поглощения лучистой энергии телами может быть установлен и при любом другом электромагнитном волновом излучении, а в случае ИК -лучей он выражен особенно сильно.
     При попадании на реальное тело ИК -лучей их энергия частично отражается от поверхности, частично поглощается, возбуждая колебания атомов и молекул тела и превращаясь в тепловую энергию, а частично проходит через тело. Величина той или иной части энергии зависит от спектрального состава всего лучистого потока, размеров тела и его специфических характеристик, в том числе коэффициентов поглощения, отражения и пропускания. Тела, очень хорошо пропускающие и отражающие излучения, нагреваются мало. Радиационная сушка целесообразна только для тех веществ и материалов, которые обладают достаточно высокой способностью поглощать ИК -лучи.
     Для каждого вещества в электромагнитном спектре существует минимально одна, но чаще несколько полос поглощения. Чем меньше таких полос в спектре и чем слабее они выражены, тем меньше способность вещества поглощать ИК -лучи. Например, поглотительная способность воздуха невелика, так как его составные части (кислород и азот) имеют очень ограниченные спектральные полосы. Напротив, вода в жидком состоянии является одним из наиболее активных поглотителей инфракрасного излучения. Это свойство воды и лежит в основе эффективного использования ИК -лучей для ее испарения. Сухие вещества растительного и животного происхождения обычно хорошо пропускают коротковолновые ИК -лучи. Присутствие в этих веществах воды сильно увеличивает поглощение. Поэтому такие материалы, как целлюлоза, шерсть, войлок и кожевенный полуфабрикат считаются особенно подходящими для радиационной сушки. При этом, естественно, нельзя допускать чрезмерного повышения температуры материала, так как в противном случае наступает его термическое повреждение.
     В качестве источников ИК -излучения в сушильной технике используют зеркальные лампы накаливания, электрические элементы сопротивления в виде панелей или трубчатых электронагревателей (ТЭНов), беспламенные газовые горелки с керамическими насадками и другие устройства.
     Для эффективного осуществления теплового процесса правильный выбор типа излучателя является решающим. Опыт показывает, что максимальная интенсивность радиационной сушки достигается только тогда, когда спектральные характеристики излучателей согласованы с оптическими свойствами высушиваемого материала.
     Разные источники излучения дают различные спектры длин волн. Чем выше температура излучателя, тем явственнее преобладание в лучистом потоке коротких волн, тем мощнее излучение. В ламповых генераторах до 75 % излучающей энергии приходится на длины волн спектра 1-2 мкм, в панелях и ТЭНах (темных излучателях) до 90 % энергии соответствует длинам волн 1,5-5,5 мкм. Максимальное значение энергии излучения достигается при определенной длине волны. С повышением температуры излучателя максимум излучения смещается в сторону более коротких волн (закон Вина - Голицына). При радиационной сушке выгодно выбирать такой источник излучения, максимум лучистой энергии которого совпадает с наиболее сильной полосой поглощения высушиваемого влажного материала. Такое совпадение максимумов излучения и поглощения является одним из основных условий интенсивного испарения влаги. Вместе с тем, выбирая тот или иной источник излучения, всегда необходимо учитывать цель, которую преследует радиационная сушка - испарение влаги из толщи материала, подсушка его поверхности или нанесенного на поверхность слоя покрывной краски, лака. Для того чтобы процесс сушки протекал активно и не локализовался только на поверхности влажного материала или слоя покрывной краски, ИК -лучи должны не только хорошо поглощаться, но и проникать в них на ту или иную глубину. Степень проницаемости лучистого потока в глубь материала зависит от толщины пройденного им слоя, длины волны и содержания влаги в материале. С увеличением длины волны при понижении температуры излучения глубина проникания ИК -лучей в материал уменьшается.
     В практике сушки материалов животного происхождения, в том числе и кожевенного полуфабриката, оптимальным в отношении количества поглощенной энергии и ее распределения в толще являются излучения, соответствующие длине волны 1-2 мкм и особенно 1,2-1,6 мкм.
     Максимум излучения в диапазоне указанных длин волн обеспечивают излучатели, которые по классификации, принятой в странах СЭВ, относятся к высокотемпературным, нагреваемым до температуры 1500 °С и более [71]. Сюда относятся, в частности, инфракрасные зеркальные лампы накаливания различных типов. Однако при использовании электрических ламповых генераторов ИК -излучения для основной сушки кожевенного полуфабриката, когда нужно удалить довольно значительную массу воды, требуются чрезмерно большие затраты электроэнергии. Для испарения 1 кг воды из полуфабриката с помощью таких источников излучения затрачивается энергии примерно в 2-2,5 раза больше, чем при конвективной сушке. Это является одной из главных причин того, что радиационная сушка мокрого полуфабриката до настоящего времени не смогла получить достаточного распространения.
     Как показали исследования, кожу хромового дубления хорошего качества можно получить, используя для основной сушки значительно более экономичные газовые ИК -излучатели, в частности беспламенные горелки с керамическими насадками. Эти излучатели по сравнению с электрическими ламповыми обеспечивают более равномерное облучение полуфабриката, вследствие чего уменьшается опасность его местных перегревов. Однако сушилки с газовыми излучателями сложны в эксплуатации.
     При оптимальном режиме работы беспламенной газовой горелки (температура излучающей керамической насадки 750-850 °С) максимум энергии излучения находится в диапазоне длин волн 2,5-3,5 мкм. Лучи с такими длинами волн обладают небольшой проникающей способностью и сильно поглощаются уже поверхностными слоями мокрого полуфабриката. С понижением содержания влаги в полуфабрикате поглощение лучей постепенно ослабевает и они глубже проникают в толщу дермы. Основная сушка кожевенного полуфабриката с помощью беспламенных газовых горелок протекает значительно медленнее, чем с помощью электрических ламповых генераторов излучения, хотя по сравнению с конвективной сушкой продолжительность процесса сокращается в 5-6 раз.
     При радиационной сушке, как и при конвективной, наблюдаются периоды постоянной и падающей скоростей процесса. Однако большие градиенты температур и проникание лучистой энергии в полуфабрикат, вызывающее аномальное распределение в нем температуры, изменяют характер протекания процесса. Причем максимальная температура устанавливается не на поверхности полуфабриката, а на некотором расстоянии от нее. У поверхности температура повышается, достигает максимального значения на некоторой глубине, а затем снижается.
     Проникая в полуфабрикат на ту или иную глубину, ИК -лучи создают по всей толщине пройденного слоя фазовый переход влаги в пар уже в период постоянной скорости сушки. Этот период радиационной сушки характеризуется высокой интенсивностью, что сказывается на сокращении продолжительности процесса в целом. Температура полуфабриката в период постоянной скорости сушки почти не меняется, однако абсолютное значение ее значительно выше, чем при конвективной сушке. Так, в опытах по сушке полуфабриката хромового дубления с использованием беспламенных газовых горелок температура слоя, лежащего под облучаемой поверхностью, уже через 10 мин от начала сушки повышалась до 50 °С. С момента наступления периода падающей скорости сушки зона испарения влаги быстро углубляется, возникают особенно большие градиенты температур. В указанных опытах после сушки в течение 1 ч до содержания влаги в полуфабрикате 14 % температура достигла 70 °С.
     Таким образом радиационная сушка приемлема только для полуфабриката, характеризующегося достаточно высокой термостойкостью. При сушке полуфабриката таннидного или хромтаннидного дубления удовлетворительных результатов достичь не удается: кожи получаются темными, жесткими, ломкими. В то же время сушка ИК -лучами полуфабриката хромового дубления дает возможность получать вполне доброкачественную кожу, не отличающуюся по своим свойствам от кожи, высушенной в обычной конвективной сушилке. С целью предотвращения коробления при сушке и повышения выхода кожи по площади полуфабрикат рекомендуется облучать растянутым на рамах или наклеенным на пластины. Считается, что кожа хорошего качества, с высоким выходом по площади получается только тогда, когда радиационной сушке предшествует жирование при повышенном расходе жирующих веществ и довольно интенсивное додубливание синтетическими дубителями. Особенно эффективны жировые смеси, содержащие примерно 50 % легкоплавких синтетических жиров.
     Для уменьшения перегрева полуфабриката в ряде случаев предусматривается прерывистый режим облучения, когда нагрев полуфабриката ИК -лучами сочетают с охлаждением его воздухом или с так называемым периодом отлежки. В этот период сушка продолжается за счет аккумулированного дермой тепла.
     При радиационной сушке полуфабриката повышенной толщины облучение с одной стороны часто оказывается недостаточным. Поэтому приходится вести облучение как с лицевой, так и с бахтармяной поверхности. Однако при этом следует иметь в виду, что бахтармяная поверхность полуфабриката хромового дубления отражает обычно значительно больше падающих на него лучей, чем лицевая.
     В практике кожевенного производства широкое распространение получила радиационная сушка нанесенной на полуфабрикат покрывной краски. Стоимость энергии и продолжительность сушки в этом случае невелики, так как сушке подвергается относительно тонкий слой покрытия. В этом случае не требуется глубокого проникания лучей в высушиваемую систему, поэтому наряду с высокотемпературными источниками излучения в ряде случаев эффективно применение и "темных излучателей".
     Неоспоримое преимущество радиационной сушки покрытий на полуфабрикате заключается в том, что сушке подвергается весь слой краски. Это позволяет избежать часто наблюдаемого при сушке в конвективных сушилках образования корки, когда поверхностный слой краски оказывается высохшим, а расположенные под ним слои остаются влажными. Достаточно глубокое проникание лучей, позволяющее быстро и правильно распределять энергию в высушиваемом слое, обеспечивает высококачественную сушку покрытия при температуре менее высокой, чем при конвективной сушке. Распределение тепловой энергии по толщине облучаемого слоя краски во многом зависит от природы входящих в нее компонентов: пленкообразователя, пигмента, пластификатора и др. Большое разнообразие составов покрывных красок приводит к весьма различной продолжительности сушки. Известно, например, что краски с белыми пигментами при прочих равных условиях отражают значительно больше ИК -лучей, чем краски с черными пигментами. Поэтому для высушивания белых покрытий требуется более продолжительное время. На практике в каждом конкретном случае оптимальная продолжительность процесса сушки должна быть установлена опытным путем.
     Большое влияние на качество покрытия оказывает равномерность его облучения при сушке. Если лучистый поток распределяется на облучаемой поверхности неравномерно, возникает опасность местных перегревов покрытия. Практика показывает, что при сушке ламповые источники излучения лучше располагать в шахматном порядке.