Herausforderungen der Pulver-in-Pulver-Technologie

Verfahren bietet enorme Vorteile, verlangt aber viel Entwicklungskompetenz hinsichtlich des Zusammenspiels von Rohstoffen und Applikationsverfahren

Pulver-in-Pulver Beschichtungsprozess

Immer mehr Pulverlackhersteller entwickeln Lösungen für die Pulver-in-Pulver-Technologie. Dieses neue Beschichtungsverfahren bietet einige Vorteile, stellt jedoch auch hohe Anforderungen an Applikationstechnik und Pulverlackformulierung.

Die Pulver-in-Pulver-Technologie bietet viele Vorteile: Durch die Einsparung eines Einbrennvorgangs und eines Abkühlvorgangs reduzieren sich der Energieverbrauch und die Produktionszeit, sodass die Produktivität gesteigert wird. Zudem gehen mit diesem Verfahren auch geringere Investitions- und Wartungskosten einher, weil sowohl Fördertechnik als auch Ofen und Kühlzone eingespart werden können und somit weniger Produktionsfläche benötigt wird. Außerdem bietet das Pulver-in-Pulver-Verfahren einen höheren Korrosionsschutz im Vergleich zum Einschichtpulverlack. Zum Einsatz kommt die Technologie derzeit vornehmlich bei der Beschichtung von massiven Bau- und Landmaschinen. Hier ist die Produktivitätssteigerung und Energieersparnis durch Eliminierung eines Einbrenn- und Abkühlvorgangs am höchsten.

Abstoßung durch zu hohe Aufladung

Was die Applikationstechnik betrifft, sollte das Equipment idealerweise nur den Pulverlack ohne Ladungsüberschuss aufladen. Hier ist auf eine sehr gute Erdung der zu beschichtenden Bauteile zu achten. Eine zu hohe Aufladung der Grundierung und/oder des Decklackes führt zu Abstoßungseffekten, die eine Durchmischung beider Schichten miteinander verursachen kann.

Die Luftmenge zur Pistole sollte so niedrig wie möglich eingestellt werden („weiche Wolke“), denn sonst kann es beim Überbeschichten zum Abblasen der Grundierung und somit ebenfalls zu Durchmischungseffekten kommen. Besonders bei der Tribo-Applikation ist auf gleichmäßige Beschichtungsbedingungen zu achten. Die Pulver-in-Pulver-Applikation kann nach vier unterschiedlichen Verfahren erfolgen.

Da sich gleichsinnig geladene Partikel abstoßen, sollte man vermuten, dass sich die gegensätzliche Aufladung von Grundierung und Decklack am Markt durchgesetzt hat. Genau das Gegenteil ist jedoch der Fall: In der Praxis hat sich die gleichsinnige Aufladung etabliert. Bei einer gegensinnigen Aufladung kann zwar die Abscheidung des Decklackes mit geringeren Abstoßungseffekten erfolgen, es kommt jedoch zu Entladungseffekten, da sich gegensinnige Ladungen aufheben. Dies führt zu einer Reduzierung der Primärhaftung des Pulverlackes auf dem Substrat, wodurch der Pulverlack verstärkt abrieseln kann.

Die Tribo-Masterlanze bietet gegenüber einer konventionellen Tribo-Pistole folgende Vorteile:

  • Deutlich höheres Aufladungspotenzial auch bei geringer Luftmenge
  • Höhere Flächenleistung (mindestens vergleichbar mit einer Corona-Pistole) durch größere Ausstoßmenge an geladenem Pulver
  • Lanze ist teleskopierbar für die manuelle Beschichtung von Großmaschinen
  • Kompakte Bauform und Winkelverstellmöglichkeit des Düsenkopfes

Durchmischungseffekte minimieren

Zwischen Grundierung und Decklack sollten keine zu großen Unterschiede der Korngrößenverteilung vorliegen, um Durchmischungseffekte beim Überlackieren zu minimieren. Eine Co-Vernetzung der Pulverlackschichten verhindert die Migration der Grundierung an die Oberfläche, wodurch die Lichtbeständigkeit beeinträchtigt wird. Weiterhin wird auf diese Weise die Zwischenhaftung verbessert, insbesondere bei Überbrennvorgängen.
Grundierung und Decklack müssen ein aufeinander angepasstes Aufladungsverhalten besitzen: Die Grundierung sollte über ein hohes Aufladungspotenzial verfügen, um einen guten Abscheidewirkungsgrad ohne Abrieseleffekte auf dem Substrat zu erreichen. Gleichzeitig sollte sie jedoch auch mit dem Decklack mit ebenfalls hohem Abscheidewirkungsgrad und ohne Abriesel- und Durchmischungseffekte überbeschichtet werden können. Das Aufladungsverhalten muss über die Pulverlackformulierung eingestellt werden. Dabei hat die Auswahl an Bindemitteln, Pigmenten, Füllstoffen und Additiven einen erheblichen Einfluss auf das Aufladungsverhalten und muss exakt auf den jeweiligen Prozess abgestimmt werden.

Kantenabdeckung für besseren Korrosionsschutz

Pulver-in-Pulver Korrosionsschutz KantenDie Grundierung sollte einen möglichst hohen Korrosionsschutz insbesondere an den Kanten aufweisen. Dazu muss die Kantenabdeckung der Grundierung verbessert werden, indem das Verlaufsverhalten verringert wird. Besitzt die Grundierung einen zu guten Verlauf, fließt in der Schmelzphase der Decklack gemeinsam mit der Grundierung von der Kante weg. Beim Einsatz einer Grundierung mit sehr guter Kantenabdeckung darf die Schichtdicke der Grundierung nicht zu hoch sein – max. 80 µm, da sonst der Verlauf signifikant schlechter wird. Somit wird beim Einsatz einer stark kantenabdeckenden Grundierung das Beschichtungsfenster deutlich enger, was bei komplexen Bauteilen in der Praxis nur schwer einzuhalten ist. Hier gilt es einen guten Kompromiss aus Verlauf und Kantenabdeckung zu finden. Um Kantenkorrosion zu verhindern, müssen die Kanten der zu beschichtenden Bauteile zusätzlich ausreichend mechanisch bearbeitet oder gestrahlt werden.

Unterschiedliche Lacktechnologien am Markt

Wie bei der Applikationstechnik werden auch beim Lackaufbau je nach Pulverlackhersteller und Anwender unterschiedliche Lösungsansätze verfolgt.
Um eine visuelle Schichtdickenkontrolle durchführen zu können, müssen Grundierung und Decklack einen unterschiedlichen Farbton besitzen. Das bedeutet, dass der Decklack grundsätzlich nicht im Kreislauf gefahren werden kann, da beim Überbeschichten der Grundierung ein Eintrag an Grundierung in den Decklackkreislauf entsteht. Dies führt zu Farbstippen im Decklack.
Bei gleichem Farbton von Grundierung und Decklack muss im Falle einer Epoxy- oder Hybrid-Grundierung trotzdem der Decklack auf Verlust gefahren werden, da seine Lichtbeständigkeit durch den Grundierpulvereintrag signifikant verschlechtert wird. Dieser ökonomische Nachteil muss mit der Produktivitätssteigerung und Energieersparnis verrechnet werden, um im einzelnen Anwendungsfall zu entscheiden, ob die Pulver-in-Pulver-Technologie sinnvoll ist. Somit kann der Decklack nur bei einem Polyester/Polyester-Aufbau im gleichen Farbton im Kreislauf gefahren werden, wodurch auch Durchmischungseffekte beim Beschichten nicht sichtbar werden.

Fazit

Die Pulver-in-Pulver-Technologie ist insbesondere für massive Bauteile ein vielversprechendes Verfahren, das immer mehr Anwender am Markt findet. Der erfolgreiche Einsatz dieser innovativen Technologie bedingt eine exakte Abstimmung des Beschichtungsprozesses mit dem eingesetzten Pulverlacksystem. Die Entwicklung entsprechender Pulverlacksysteme wiederum verlangt vom Entwickler ein tiefgreifendes Verständnis hinsichtlich des Zusammenspiels der einzelnen Rohstoffe und deren Auswirkung auf das Beschichtungsverhalten. Bleibt also abzuwarten, welche Applikationstechnik und Pulverlacksysteme sich durchsetzen werden, und welche neuen Anwendungsfelder damit erschlossen werden können.
Messestand.

 

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