Applikationsverfahren II — Spritzverfahren

Warum gespritzt wird

Spritzverfahren zerstäuben den Lack in feine Tröpfchen und tragen ihn berührungslos auf. Sie erreichen glatte, streifenfreie Oberflächen auch auf gewölbten oder profilierten Teilen und sind schnell. Ihr grundsätzliches Problem ist der Overspray: Ein Teil des zerstäubten Lacks erreicht das Werkstück nicht. Wie groß dieser Verlust ist, beschreibt der Auftragswirkungsgrad — der Anteil des eingesetzten Lacks, der tatsächlich auf dem Teil landet. Die Verfahren unterscheiden sich vor allem darin, wie sie diesen Verlust klein halten. Für den Materialbedarf gilt: Ergiebigkeit A = 10 · VFK / TSD in m²/l; der theoretische Bedarf wird durch den Auftragswirkungsgrad (als Dezimalzahl) geteilt — die Formeln stehen gesammelt in L-68.

Druckluft- und Niederdruckspritzen

Beim konventionellen Druckluftspritzen zerstäubt Druckluft den Lack an der Düse. Das ergibt eine sehr feine Zerstäubung und ein hervorragendes Lackbild, aber viel Sprühnebel — der Auftragswirkungsgrad ist niedrig, als Richtwert um 30 %. Das Niederdruckspritzen (HVLP, „high volume low pressure“) arbeitet mit viel Luft bei geringem Druck; die Tröpfchen treffen langsamer auf und prallen weniger ab. Der Auftragswirkungsgrad steigt dadurch deutlich, als Richtwert über 60 % — deshalb ist HVLP heute Standard. Typische Kenngrößen — Druckluftspritzen: Düse 1,2–1,8 mm, 2–4 bar, Viskosität ~14–22 s (DIN 4 mm); Einsatz z. B. Reparaturlackierung, Kunststoffteile. HVLP: gleiche Düsengröße, ≤ 0,7 bar Luftdruck an der Luftkappe; Einsatz z. B. KFZ-Reparatur, Möbel, Holzhandwerk.

Airless und luftunterstützt

Beim Airless-Spritzen presst eine Pumpe den Lack unter hohem Druck durch eine feine Düse; er zerstäubt allein durch die Entspannung, ganz ohne Luft. Das ergibt dicke Schichten in einem Gang und wenig Sprühnebel, aber ein gröberes Lackbild. Das luftunterstützte Airless (Airmix) gibt an der Düse zusätzlich etwas Luft zu und verbindet den hohen Durchsatz des Airless mit einem feineren Bild. Typische Kenngrößen — Airless: Düse 0,3–0,6 mm, 100–250 bar, Viskosität bis 60 s (DIN 4 mm); Einsatz z. B. Stahlbau, Brücken, Tanks. Airmix: Düse 0,3–0,5 mm, 50–150 bar + 1–3 bar Luft; Einsatz z. B. Fahrzeugrahmen, Stahlkonstruktionen. Alle Zahlen sind typische Ausgangswerte — Düse und Druck werden am Material und an der Anlage eingestellt.

Heißspritzen

Beim Heißspritzen wird der Lack vor der Düse erwärmt. Da die Viskosität einer Lacklösung stark mit der Temperatur fällt (siehe L-10), lässt sich ein festkörperreicher Lack ohne zusätzliches Lösemittel verspritzen. Das senkt die Lösemittelemission bei gleichbleibender Verarbeitbarkeit. Voraussetzung sind eine beheizbare Anlage und ein Lösemittelgemisch, das nicht schon in der Pistole antrocknet; bei 2K-Lacken ist außerdem zu beachten, dass die Topfzeit mit steigender Temperatur deutlich sinkt. Typische Kenngrößen: Düse 1,5–2,5 mm, Materialtemperatur 40–80 °C, Viskosität kalt 80–150 mPas → nach Erwärmung 20–50 mPas; Einsatz z. B. Holz- und Metallindustrie (HS-Lacke).

Elektrostatisches Spritzen

Hier werden die Lacktröpfchen elektrisch aufgeladen, das geerdete Werkstück zieht sie an. Die Tröpfchen folgen den Feldlinien und schlagen sich auch auf der Rückseite nieder — der sogenannte Umgriff. Dadurch sinkt der Overspray stark und der Auftragswirkungsgrad wird sehr hoch, als Richtwert bis über 90 %. Grenzen: Tiefe Vertiefungen und Hohlräume werden wegen des Faradaykäfig-Effekts schlecht erreicht; an scharfen Kanten ist es umgekehrt — dort verdichtet sich das Feld, und es wird eher zu viel aufgetragen (Kanteneffekt), und der Lack muss elektrisch geeignet eingestellt sein. Typische Kenngrößen: Spannung 30–100 kV, Viskosität rund 15–22 s im DIN-4-Becher (20 °C). Für die elektrische Einstellung gilt: Bei lösemittelhaltigen Lacken wird in der Praxis überwiegend der spezifische Widerstand in MΩ·cm betrachtet, nicht eine Leitfähigkeit in µS/cm; der geeignete Bereich ist an Lack und Anlage anzupassen und den Hersteller- bzw. Anlagenunterlagen zu entnehmen. DIN EN ISO 15091 unterscheidet dabei ausdrücklich zwischen Leitfähigkeits- und Widerstandsmessung. Lernbar ist dabei die Richtung, nicht die Zahl: Ist der Lack zu leitfähig, fließt die Ladung über Schlauch und Materialzuführung ab, die Aufladung bricht zusammen und der Umgriff geht verloren — zugleich steigt bei lösemittelhaltigen Systemen die Gefahr des Rückschlags zur geerdeten Anlage. Ist er zu hochohmig, nimmt er zu wenig Ladung auf und wird nicht ausreichend zum Werkstück geführt. Einsatz z. B. Automobil-OEM-Fertigung, Haushaltsgeräte.

Auftragswirkungsgrad im Vergleich

• Druckluftspritzen — feinstes Bild, aber niedrigster Wirkungsgrad (~30 %).
• Niederdruck/HVLP — feines Bild, deutlich höherer Wirkungsgrad (> 60 %).
• Airless/Airmix — hoher Durchsatz, mittlerer Wirkungsgrad.
• Elektrostatisch — höchster Wirkungsgrad durch Umgriff (bis > 90 %).
• Alle Werte sind Richtwerte; sie hängen von Teilgeometrie, Einstellung und Lack ab.

Merksatz