Pulverlack-Applikation

Zwei Verfahren

Für den trockenen Auftrag von Pulverlacken haben sich zwei Verfahren durchgesetzt: das ältere Wirbelsintern und das heute vorherrschende elektrostatische Spritzen. Beide vermeiden Lösemittelemission und können das Material — insbesondere mit Overspray-Rückgewinnung — sehr gut ausnutzen, unterscheiden sich aber in erreichbarer Schichtdicke und geeigneten Werkstücken.

Wirbelsintern

Im Tauchbecken liegt eine luftdurchlässige Metallfritte; ein Luftstrom wirbelt das Pulver zu einer Wirbelschicht auf, die wie eine siedende Flüssigkeit wirkt. Ein über seinen Schmelzbereich vorgeheiztes Werkstück wird eingetaucht; auftreffende Teilchen schmelzen und bauen eine Schicht auf. Dicke und Qualität hängen von Temperatur und Wärmekapazität des Teils, vom Schmelzbereich, der Teilchengröße und der Eintauchzeit ab. Man erreicht 200 bis 600 µm, aber nur auf temperaturbeständigen, größenbegrenzten Teilen — fast ausschließlich Metall.

Elektrostatisches Spritzen

Hier wird das Pulver in einem geschlossenen Behälter mit Druckluft fluidisiert; das Aerosol strömt über Rohre zur Pistole, wird dort elektrisch aufgeladen und versprüht. Das Werkstück ist leitfähig und geerdet — die geladenen Teilchen folgen dem Feld, schlagen sich nieder, entladen sich langsam und haften. Typisch sind Schichtdicken von 40 bis 120 µm.

Korona und Tribo

• Koronaaufladung — Die Pistole liegt auf 50–100 kV Gleichspannung; an der Nadelspitze ionisiert das elektrische Feld die Luft und erzeugt negative Ionen (negative Korona ist der Standardfall). Pulverteilchen fliegen durch diese Ionenwolke, nehmen Ionen auf und laden sich negativ auf; die geladenen Teilchen folgen den Feldlinien zum geerdeten Werkstück und haften dort. Faraday-Käfig-Effekt: In Hohlräumen und Ecken dringen die Feldlinien nicht ein — diese Stellen werden schlecht oder gar nicht beschichtet. Rückionisation (Back-Ionisation): Wird der Pulverfilm zu dick oder die Spannung zu hoch, baut sich eine Gegenspannung auf → Durchschlag → kraterartige Oberflächendefekte.
• Triboaufladung — Keine Hochspannung. Das Pulver reibt an Kunststoffrohren (z. B. PTFE) in der Pistole, gibt dabei Elektronen ab und lädt sich positiv auf (Triboelektrizität). Vorteil: kein externes Feld — deshalb kein Faraday-Käfig-Effekt; Hohlräume und Kanten werden gleichmäßiger beschichtet. Nachteil: Ladung schwerer zu kontrollieren, empfindlich auf Formulierung, Additivierung und Luftfeuchte.

Messen und Steuern der Ladung

Das Standardmessgerät für Pulverladung ist der Faraday-Becher (Faraday Cup): eine metallische, elektrisch abgeschirmte Kammer, in die eine bekannte Pulvermenge gegeben wird. Ein angeschlossenes Elektrometer misst die Gesamtladung Q; daraus ergibt sich die spezifische Ladung q/m in µC/g. Typischer Arbeitsbereich: 0,5–3 µC/g (die physikalische Obergrenze nach Pauthenier liegt für 40 µm Korngröße bei rund 5 µC/g) — zu niedrige Ladung bedeutet schlechte Haftung und hohen Overspray; zu hohe führt zu elektrostatischer Abstoßung (Rückstoß) und ungleichmäßigem Auftrag.

Oberflächenpotenzial-Messgeräte messen das elektrische Potenzial auf dem noch nicht eingebrannten Pulverfilm direkt am Werkstück und zeigen an, ob die Schicht gleichmäßig aufgeladen und ausreichend dick ist.

Steuerparameter bei Korona: Spannung (50–100 kV), Pistolen-Werkstück-Abstand, Luftdurchsatz und Pulverdurchsatz. Steuerparameter bei Tribo: Reibweg (Rohrinnenwand, meist PTFE), Additivierung des Pulvers (Al₂O₃, aminosilanmodifizierte SiO₂) und Luftfeuchte.

Auftragswirkungsgrad und Recycling

Der primäre Auftragswirkungsgrad kann bei Pulverlacken geringer sein als bei bestimmten Nasslack-Applikationen, weil Hohlräume als Faraday-Käfige schwer zu erreichen sind; die Höhe hängt stark von Anlage, Geometrie und Prozessführung ab. Durch Rückgewinnung und Wiedereinsatz des Oversprays kann der Gesamtnutzungsgrad deutlich steigen. Nachteilig ist der hohe Reinigungsaufwand beim Farbwechsel, da sich Kontaminationen kaum entfernen lassen.

Merksatz