Pulverbeschichtung2018-10-25T21:06:58+00:00

Pulverbeschichtung

Die Pulverbeschichtung und deren Pulverlacke haben sowohl eine dekorative als auch eine funktionelle Funktion. Sie bilden gut haftende und geschlossene Schichten auf Gegenständen durch eine chemische Vernetzung oder durch Schmelzung mithilfe von Wärmeeinbringung. Aufgrund der Erdölknappheit in den späten 60er und frühen 70er Jahren wurden erstmals Umweltaspekte bei Lackierungen gefordert. Dies führte zu einer großen Entwicklungsbeschleunigung bei der Entwicklung von Pulverlackierungen, welche ihre Entwicklungsanfänge bereits im Jahre 1940 finden.

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Pulverbeschichtung Ansaugbrücke

Pulverbestandteile

Eine Pulverbeschichtung besteht zumeist aus einem Farbstoff, einem Bindemittel, dem Füllstoff und verschiedensten Additiven.

Die Farbstoffe oder auch Pigmente müssen eine Reihe von unterschiedlichsten Anforderungen erfüllen und sind für die farbliche Erscheinung der Beschichtung verantwortlich. Sie müssen den Scherkräften bei der Herstellung (Zermahlen) und der thermischen Belastung während des Einbrennens standhalten, dürfen nicht mit anderen Pulverlackbestandteilen reagieren sowie die Schmelzviskosität der Gesamtmischung negativ verändern.

Bei Bindemitteln (Harze, Härter, Beschleuniger) oder auch Filmbildnern einer Pulverbeschichtung wird zwischen Thermo- und Duroplasten unterschieden.

Thermoplastische Bindemittel schmelzen bei Erhitzung über den eigenen Schmelzpunkt auf und bilden einen Film ohne Poren. Aufgrund der relativ hohen eigenen Schmelzviskosität führen thermoplastische Bindemittel zu einer hohen Schichtdicke von mehr als 100 µm und somit zu höheren Kosten als bei Duroplasten. Weitere Nachteile sind die fehlende Lösungsmittelbeständigkeit sowie eine fehlende Temperaturstabilität.

Duroplastische oder auch thermohärtende Bindemittel vernetzen aufgrund der Einwirkung von Wärme chemisch. Dabei gehen ihre thermoplastischen Eigenschaften verloren. D.h. sie werden nach dem Aushärten nicht mehr aufgrund von Wärmeeinwirkung aufgeschmolzen. Die relativ geringen Härtungstempatraturen zwischen 120 °C und 200 °C und die relativ geringe Schmelzviskosität sind große Vorteile gegenüber Thermoplasten.

Die Füllstoffe eines Pulverlackes dienen der Beeinflussung der gesamtheitlichen Eigenschaften und bilden somit den Charakter der Beschichtung. Sie haben Einfluss auf den Glanz, die Kantendeckung, die Beständigkeit gegenüber Chemikalien und mechanischen Belastungen, die Flexibilität bei Tiefung und Beugung sowie auf die Dichte.

Die Hauptaufgabe von zugesetzten Additiven liegt in der reibungslosen Verarbeitbarkeit beim Beschichter. Sie sorgen für eine gute Verflüssigung, unterstützen die Entgasung gegen Kraterbildung und stabilisieren das Gemisch bei Hitzeeinwirkung um Gilbung vorzubeugen. Additive werden nur in geringen Mengen von 0,1 % bis 1 % beigefügt, da eine Überdosierung zum Gegenteil des gewünschten Effekts führen kann.

Lackpulver

Aufbringen

Pulverbeschichtung ist unter dem Sammelbegriff der elektrostatischen Oberflächenbeschichtung zu finden. Die zu beschichtende Oberfläche wird dabei entgegengesetzt zum Lackpartikel aufgeladen. So kann ohne die Notwendigkeit eines Zwischenträgers (z.B. Pinsel) ein gleichmäßiger Überzug erfolgen. Ein großer Vorteil dieses Verfahrens liegt in der direkten Verwendung elektrischer Energie ohne eine Umwandlung in eine andere Energieform. Da die Lackpartikel sich aufgrund ihrer gleichgerichteten Ladung abstoßen, verteilen sie sich gleichmäßig auf der Werkstückoberfläche.

Das Aufladen der Partikel kann entweder über triboelektrische Aufladung oder Ionisation erfolgen:

Bei der triboelektrischen Aufladung (auch Reibungs- oder Kontaktaufladung) kommt es zum Übergang von Ladungsträgern an einer innigen Berührungsfläche aufgrund von unterschiedlichen molekularen Anziehungskräften. Nach der mechanischen Trennung der Körper (hier Pulver und Pistole) weisen sie verschiedene Polaritäten auf. Die Materialkombination von Pulver und Kanalwand ist bestimmend für die Polarität und Höhe der Ladung.

Die Ionisations- oder auch Korona-Aufladung  erfolgt durch ein regelrechtes Beschießen der Lackpartikel mit Ionen. Dabei werden die Partikel mithilfe einer entsprechenden Gestaltung der Pistole durch ein elektrisches Feld einer Koronaentladung geführt. Ein Teil der Feldlinien endet auf den Partikeln und führt dazu, dass sich Luft-Ionen am Partikel anlagern um ein Gleichgewicht herzustellen. Bei Pistolenaustritt besitzen die Partikel dann eine negative Ladung.

Pulverbeschichten Halter

Einbrennen

Beim Einbrennen der Pulverbeschichtung kommt es durch Wärmeeinwirkung zum Übergang des pulverförmigen Beschichtungsstoffes in eine mechanisch feste Beschichtung. Bei den sogenannten Trocknern wird zumeist zwischen Kammertrocknern und Durchlauftrocknern unterschieden.

Kammertrockner werden chargenweise betrieben und eignen sicher eher für sehr geringe Durchsätze oder stark wechselnde Einbrennbedingungen. Ein großer Nachteil dieser der Kammertrockner liegt in der Unbeständigkeit der Temperatur beim Be- und Entladen.

Durchlauftrockner werden bei Serienfertigungen mit konstanten Anforderungen verwendet. Ein- und Ausgang befinden sich bei ihnen an gegenüberliegenden Enden des Trockners.

Die Werkstücke können entweder per Konvektion oder durch Strahlung getrocknet werden. Beim Konvektions-Trocknen wird mithilfe von Erdöl, Erdgas oder Strom Luft erwärmt und ans Werkstück geführt. Durch die Übertragung der Wärmeenergie wird das Werkstück erwärmt und der Lack verflüssigt sowie ausgehärtet. Die Strahlungstrocknung kann die Oberfläche der Werkstücke mithilfe von Infrarotstrahlung erwärmen. Jegliche Strahlung, die von der Oberfläche nicht reflektiert wird, wird als Wärmeenergie absorbiert. Ein großer Vorteil eines Strahlungstrockners liegt in der Reaktionsschnelligkeit. In kürzester Zeit kann viel Energie übertragen werden. Daraus folgt wiederum eine schnelle Erwärmung. Somit sind weniger lange Trocknungsstrecken notwendig.

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