Lektion 11.2BeschichtenKapitel 11 · Beschichten und Oberflächenbearbeitung

Pulverbeschichten

Geladenes trockenes Pulver haftet am Teil und schmilzt dann in einem Ofen

Beim Pulverbeschichten wird ein trockenes, farbiges Pulver auf Metall gesprüht und zu einer harten, glatten Haut eingebrannt. Viele Fahrradrahmen, Gartenstühle und Waschmaschinen werden so veredelt. Es ergibt eine dickere, zähere Schicht als Flüssiglack, und es kommt ohne Lösungsmittel aus.

Foto: Hardcoreraveman, Public domain, via Wikimedia Commons

Pulverbeschichten · elektrostatisches Sprühen in der Kabine, dann Aushärten im OfenDie eingekreisten Zahlen entsprechen den Schritten unten. In der Kabine ist das Pulver noch lose Körner; im Ofen verschmilzt es zu einem durchgehenden Film.

So funktioniert es

Reinigen und vorbehandeln. Teile hängen an Haken eines Hängeförderers und laufen durch Waschbäder oder Sprühzonen. Eine Konversionsschicht (eine dünne Phosphat- oder Zirkoniumschicht aus einem chemischen Bad) hilft dem Pulver zu haften und verlangsamt Rost. Die Teile werden dann getrocknet.
Das Pulver fluidisieren und fördern. Das Pulver ist fein gemahlenes Harz mit Pigment und Härter, etwa so fein wie Mehl. Durch den Behälter nach oben geblasene Luft lässt es wie eine Flüssigkeit fließen, und eine Pumpe schickt es durch einen Schlauch zur Pistole.
Das Pulver aufladen. Eine Elektrode an der Pistolenspitze arbeitet mit Hochspannung, meist einigen zehn Kilovolt. Sie lädt die Luft um sich auf, und die Pulverkörner nehmen beim Vorbeiströmen eine negative Ladung auf.
Auf das geerdete Teil sprühen. Das Teil ist über seinen Haken geerdet (elektrisch mit der Erde verbunden), daher zieht es die geladenen Körner an. Sie folgen den elektrischen Feldlinien, auch um Kanten herum bis auf die Rückseite (Umgriff), und haften, wie ein gerüberter Ballon an einer Wand haftet.
Das Overspray zurückgewinnen. Körner, die danebengehen, werden in eine Rückgewinnungseinheit (einen Zyklon und Filter) gesaugt und zum Behälter zurückgeschickt. Mit Rückgewinnung landen oft 90 % oder mehr des Pulvers auf Teilen.
Im Ofen aushärten. Bei etwa 160–200 °C für 10–20 Minuten schmelzen die Körner, fließen zusammen und vernetzen (bilden dauerhafte chemische Bindungen, wie Epoxidkleber abbindet). Das Teil verlässt den Ofen, kühlt ab und ist handhabbar.

Die meisten Pulver sind Duroplaste (Kunststoffe, die beim Erwärmen dauerhaft aushärten): Epoxid für Innenteile, Polyester für Außenteile, weil es Sonnenlicht widersteht. Thermoplastische Pulver wie Nylon schmelzen einfach und erstarren wieder. Sie werden oft aufgetragen, indem man ein heißes Teil in ein Wirbelbett aus Pulver taucht.

Wichtige Fakten

Werkstoffe: Epoxid-, Polyester-, Hybrid-, Polyurethan- oder Nylonpulver; meist auf Stahl und Aluminium aufgebracht, da das Teil Strom leiten und den Ofen überstehen muss
Typische Teile: Fahrradrahmen, Gartenmöbel, Gerätepaneele, Autoräder, Regale, Fensterrahmen
Bauteilgröße: Von kleinen Halterungen bis zu mehrere Meter langen Teilen; der Ofen setzt die Grenze
Präzision: Film meist 50–100 µm dick und weniger gleichmäßig als Flüssiglack; Schichten dünner als etwa 40 µm sind schwer aufzubringen
Oberfläche: Glänzend, seidenmatt oder matt, dazu strukturierte und metallische Effekte; eine leichte Orangenhaut ist üblich
Geeignete Losgröße: Von wenigen Teilen in einem Lohnbetrieb bis zu Förderlinien, die den ganzen Tag laufen
Werkzeug- und Maschinenkosten: Eine Hobbypistole und ein kleiner Ofen kosten hunderte Dollar; eine automatisierte Linie mit Vorbehandlung und Ofen grob hunderttausende bis Millionen
Geschwindigkeit: Das Sprühen dauert Sekunden bis einige Minuten pro Teil, das Aushärten etwa 10–20 Minuten; Förderlinien bewegen Teile kontinuierlich

Stärken und Grenzen

Stärken

Dicke, zähe, abplatzfeste Schicht in nur einem Durchgang
Keine Lösemittel und fast keine VOC-Emissionen (flüchtige organische Verbindungen)
Das Overspray lässt sich auffangen und wiederverwenden
Umhüllt Kanten und gelangt auch auf die Rückseite der Teile

Grenzen

Braucht einen Ofen, daher sind wärmeempfindliche Teile wie die meisten Kunststoffe und Holz schwer zu beschichten
Dünne Schichten sind schwer aufzutragen und zeigen leicht Orangenhaut
Farbwechsel sind langsam, weil Kabine und Pistolen gereinigt werden müssen
Tiefe Innenecken lassen sich schwer beschichten (Faraday’scher Käfig: Das elektrische Feld dringt nicht hinein)

Wo es eingesetzt wird

AutomobilbauFelgen, Fahrwerksteile, Federn, Halterungen
HaushaltsgeräteWaschmaschinen- und Kühlschrankverkleidungen, Backofeninnenräume, Geschirrspülerkörbe
ArchitekturAluminium-Fensterrahmen, Fassadenpaneele, Geländer, Zäune
MöbelGartenstühle und -tische, Schreibtische, Metallregale
Sport und FreizeitFahrradrahmen, Fitnessgeräte, Spielplatzgeräte
ElektrikSchaltschränke, Leuchten, Transformatorgehäuse

So erkennen Sie es

Eine dicke, gleichmäßige Schicht mit sanft gerundeten Kanten; Ecken wirken nie messerscharf.
Eine leichte Orangenhaut-Struktur oder eine gewollte Feinstruktur bei Gartenmöbeln und Maschinen.
Eine kleine blanke oder dünne Stelle, an der das Teil am Haken hing.
Sehr schwer abzuplatzen; wenn sie doch versagt, löst sie sich eher in Bahnen ab, statt abzusplittern.

Im Vergleich mit

Spritzlackieren11.1Flüssiglack trocknet bei Raumtemperatur oder niedriger Wärme und eignet sich für Kunststoffe und Holz, braucht aber Lösemittel und liefert dünnere Schichten.Feuerverzinken11.4taucht Stahl für den Rostschutz in flüssiges Zink; oft wird Pulver darüber aufgetragen, um Farbe zu geben (ein „Duplex“-System).Thermisches Spritzen11.10spritzt ebenfalls Pulver, schmilzt es aber unterwegs in einer Flamme oder einem Plasma auf, um Metall- oder Keramikschichten aufzubauen.

Ansehen

Xometry · Das Grundprinzip: geladenes Pulver, geerdetes Teil, Einbrennen im Ofen

AkzoNobel Powder Coatings · Woraus das Pulver besteht und wie es aufgetragen und ausgehärtet wird

Testrite OEM & Testrite Aluminum · Eine echte Förderanlage: Vorbehandlung, Spritzkabine und Ofen

Coating Equipment Technology, Inc · Eine Handpistole in der Nahaufnahme: Das Pulver umhüllt ein Teil

Echte Fotos ansehen

Wikipedia: Pulverbeschichtung — Fotos vom elektrostatischen Spritzen und von beschichteten Teilen
Fotosuche auf Wikimedia Commons

Merken

Pulverbeschichten ist Lackieren ohne Lösemittel: Geladenes trockenes Pulver haftet an einem geerdeten Teil und schmilzt dann im Ofen zu einem Film.
Es liefert in einem Durchgang eine dicke, zähe Schicht, und nicht verbrauchtes Pulver lässt sich wiederverwenden.
Das Teil muss Strom leiten und etwa 200 °C aushalten, deshalb ist das Verfahren vor allem für Metall gedacht.