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L-98

Pulverlack-Prüfungen und Ringleitungsstabilität

Gelzeit, Einbrennverlust, Korngröße, Rieselfähigkeit, Aufladbarkeit

Prüfungsteil 1A 7.1

KernaussagePulverlacke werden auf Gelzeit, Einbrennverlust, Korngrößenverteilung, Rieselfähigkeit und Aufladbarkeit geprüft. Bei Flüssiglacken in industriellen Ringleitungen ist die Ringleitungsstabilität wichtig.

Gelzeit und Einbrennverlust

Die Gelzeit wird auf einem beheizten Metallblock bei definierter Temperatur bestimmt und kennzeichnet die Reaktivität des Pulvers. Der Einbrennverlust (Masseverlust beim Einbrennen) zeigt den Anteil flüchtiger Bestandteile oder Abspaltprodukte.

Gelzeit — Messung und Bedeutung (DIN EN ISO 8130-6)

Gelzeit-Messung nach DIN EN ISO 8130-6 (beheizter Metallblock):

1. Elektrisch beheizten Metallblock mit Mulde auf Prüftemperatur bringen — Regelfall (180 ± 1) °C; andere Temperaturen nur, wenn vereinbart (Gerätebereich der Norm 130 bis 230 °C).
2. (0,25 ± 0,01) ml Pulver mit dem Messlöffel in die Mulde des Blocks geben; das
Pulver schmilzt auf. 3. Sobald das Pulver vollständig geschmolzen ist, die
Stoppuhr starten und mit einem Rührer geringer Wärmekapazität
(Norm-Beispiel: Nadel mit 1-mm-Kopf an isolierendem Griff) gleichmäßig in
kleinen Kreisen rühren; den Rührer alle 2 bis 3 s aus der Schmelze heben. 4.
Zeit stoppen, wenn die hochgezogenen Fäden spröde werden und sich nicht mehr
ziehen lassen (Gel = Beginn der Vernetzung); Ergebnis auf 1 s genau angeben.
Wichtig: Die Uhr läuft erst ab dem vollständigen Aufschmelzen, nicht ab dem
Aufstreuen — sonst misst man die Aufschmelzzeit mit. Das Verfahren gilt
nicht für Pulver mit Gelzeiten unter 15 s.

Typische Gelzeiten bei 180 °C: 60–180 s
• Kurze Gelzeit (< 90 s) = reaktives System, schnell vernetzend, benötigt kürzere Einbrennzeit
• Lange Gelzeit (> 150 s) = träges System, guter Verlauf, aber Ofen und Einbrennzeit anpassen

Einbrennverlust: [(m_vor – m_nach) / m_vor] × 100 %
Zeigt flüchtige Anteile (z. B. Caprolactam-Abspaltprodukt bei PUR-Pulvern, Feuchtigkeit, Restlösemittel). Hoher Einbrennverlust → Pinholes-Risiko.

Gelzeit mit dem Rheometer (G'/G'' Crossover) — Vertiefung

Vertiefung — über dem Prüfungsstoff

Modernes Messverfahren: Oszillations-Rheometer (Temperatursprung-Modus)

Ablauf: Pulver wird zwischen den Platten des Rheometers aufgeschmolzen; dann wird eine sinusförmige Schubspannung aufgebracht.

Gemessene Größen:
G' (Speichermodul) — der elastische, federnde Anteil
G'' (Verlustmodul) — der viskose, dämpfende Anteil

Am Gelpunkt (= Gelzeit) gilt: G' = G'', also tan δ = G''/G' = 1
Dieses G'/G''-Crossover ist das übliche instrumentelle Kriterium für den Gelpunkt — kein Beobachter, kein Rühren von Hand, keine subjektive Einschätzung. Es ist allerdings frequenzabhängig; die strenge Definition nach Winter-Chambon fordert, dass tan δ am Gelpunkt frequenzunabhängig ist.

Nach dem Gelpunkt: G' steigt weiter an (Film vernetzt durch), bis ein Plateau erreicht ist (= vollständige Vernetzung). Das Rheometer liefert damit die komplette Härtungskurve — nicht nur die Gelzeit, sondern auch den Endgrad der Vernetzung und die Aushärtezeit.

Korngröße und Rieselfähigkeit

Die Korngrößenverteilung (Siebanalyse oder Laserbeugung) beeinflusst Applikationsverhalten und Verlauf. Die Rieselfähigkeit beschreibt, wie gut das Pulver fließt — wichtig für Förderung, Dosierung und gleichmäßigen Auftrag.

Aufladbarkeit

Bei der elektrostatischen Applikation muss sich das Pulver gut aufladen lassen und an der geerdeten Fläche anlagern. Die Aufladbarkeit beeinflusst Auftragswirkungsgrad und Umgriff; zusätzlich wirken Pistolenparameter, Erdung, Werkstückgeometrie, Pulverkorngröße und Prozessführung.

Ringleitungsstabilität

In industriellen Lackieranlagen zirkuliert Flüssiglack in Ringleitungen und wird dabei ständig geschert. Die Ringleitungsstabilität prüft, ob Farbton, Viskosität und Dispersion (kein Ausschwimmen, keine Flockulation) über diese Dauerbelastung stabil bleiben.

Umwelt und Sicherheit

Pulverstäube sind einatembar und können explosionsfähige Staub-Luft-Gemische bilden — Explosionsschutz, Absaugung und Erdung beachten. Overspray-Pulver möglichst zurückgewinnen und im Kreislauf führen.

Merksatz

Pulverlack: Gelzeit (Reaktivität), Einbrennverlust (flüchtige Anteile), Korngröße (Applikation/Verlauf), Rieselfähigkeit (Förderung), Aufladbarkeit (elektrostatisch). Flüssiglack: Ringleitungsstabilität unter Dauerscherung.

PulverlackGelzeitEinbrennverlustKorngrößenverteilungRieselfähigkeitAufladbarkeitelektrostatischRingleitungsstabilitätStaubexplosion
Quellen
  • Brock/Groteklaes/Mischke, Lehrbuch der Lacktechnologie
  • DIN EN ISO 8130-6

Übungsblatt Ü-98

Prüfen, ob es sitzt.

Verständnis8 Punkte

1. Welche Kennwerte prüfen Sie an einem Pulverlack und warum?

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GelzeitKennzeichnet die Reaktivität beim Einbrennen.
EinbrennverlustZeigt flüchtige Anteile bzw. Abspaltprodukte.
Korngröße/RieselfähigkeitSteuern Applikation, Verlauf, Förderung und Dosierung.
AufladbarkeitBestimmt Auftragswirkungsgrad und Umgriff bei der elektrostatischen Applikation.
Warum das eine Eins verdientDie pulverlack-typischen Kennwerte werden mit ihrer praktischen Bedeutung verknüpft.
Berechnung8 Punkte

2. Zur Bestimmung des Einbrennverlusts werden 5,00 g Pulverlack eingewogen; nach dem Einbrennen verbleiben 4,70 g. Berechnen Sie den Einbrennverlust in Prozent.

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AnsatzEinbrennverlust = (Einwaage − Rückwaage) / Einwaage · 100 %
Rechnung= (5,00 g − 4,70 g) / 5,00 g · 100 % = 0,30 / 5,00 · 100 % = 6,0 %
AntwortsatzDer Einbrennverlust beträgt 6,0 %.
Deutung6 % flüchtige Anteile/Abspaltprodukte gehen beim Einbrennen verloren.
Warum das eine Eins verdientDer Masseverlust wird korrekt auf die Einwaage bezogen und als Prozentwert angegeben.
Anwendung6 Punkte

3. In einer Pulverbeschichtungsanlage kommt es zu ungleichmäßigem Auftrag und schlechtem Umgriff. Welche Pulvereigenschaften prüfen Sie?

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AufladbarkeitSchlechter Umgriff deutet auf mangelnde elektrostatische Aufladung hin — Aufladbarkeit und Feuchte prüfen.
Rieselfähigkeit/KorngrößeUngleichmäßige Förderung durch schlechte Rieselfähigkeit oder ungünstige Korngröße prüfen.
SicherheitDabei Explosionsschutz (Staub), Absaugung und Erdung beachten.
Warum das eine Eins verdientDie Symptome werden korrekt auf Aufladbarkeit und Rieselverhalten zurückgeführt, mit Sicherheitshinweis.

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