Entwicklung neuer Beschichtungsverfahren
Umgesetzte Projekte
- Beschichtung Pulver in Pulver. Hierbei handelt sich um einen Verfahren, wo 2 Schichten Pulverlack ohne Zwischeneinbrennen übereinander aufgebracht und gemeinsam eingebrannt werden. (Energie und Zeitersparnis);
- Erzeugung von Oberflächen in rutschhemmender Qualität. Die Spezialbeschichtung in Rutschhemmungsklasse R11 für Bodenbleche, z.B. an Treppentrittflächen usw.
- Erzeugung von extrem biegsamen und verformbaren Beschichtungen. Einsatz von Zwittersystemen wie duroplastischen Thermoplasten.
- Einsatz von umweltfreundlichem Kunststoff aus der Algenzucht für die Pulverproduktion in Kooperation mit Fraunhofer Umsicht.
Aktuelles Projekt
Pulver Airbrush Projekt (seit Mai 2022)
Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung eines Gerätes für die hochpräzise Dosierung, Förderung und Applikation des Pulverlackes.
Die Vorteile dieser Technik und Möglichkeiten, die gegeben sind, liegen auf der Hand:
- Selektive Beschichtung ohne Abkleben,
- Ausbildung eine absolut gleichmäßige Pulverschicht,
- Kennzeichnung der Teile als Barcode,
- Individuelle dekorative Anwendung bei scharf ausgebildeter Grenze der Beschichtung als schmale Linien etc.
Das sind nur einige Beispiele für die Verwendung dieser Technologie. In den ersten 3 Fällen werden sowohl Energie als auch wertvolle Rohstoffe eingespart.
BETEC stellt zum Testen der neuen Verfahren die entsprechenden Anlagen und Infrastruktur bereit. So stehen wir sowohl als Anwender als auch beratend und innovativer Ideengeber bei der Entwicklung im Projekt bereit. Wir können an tausenden Teilen testen, wie gut die Technik funktioniert. So etwas ist im Labor nicht möglich.
Entwicklung neuer Veredelungsverfahren
Anforderungen an den späteren Einsatz
Speziell verliehene Eigenschaften
Das Pulverbeschichten stellt verschiedene Anforderungen an die späteren Eigenschaften der Teilstücke.
Mögliche Oberflächen Anforderungen
- Lebensmittelecht,
- kratz und stoßfest
- antibakteriell
- Chemikalien beständig,
- temperaturbeständig,
- isolierend,
- ableitfähig,
- rutschhemmend
Precoating Verfahren von Coils
Hochwertige Pulverbeschichtung für produktionsähnliche Vorbeschichtungsanlagen - Hipolin
Das Pre-Coating von Coils bietet aufgrund der lösemittelfreien Pulverbeschichtungstechnologie Qualitäts- und Umweltschutzvorteile. Coil-Beschichter beliefern vor allem den Bausektor. Precoating-Linien sind auf die Produktion großer Stückzahlen mit wenigen Farbwechseln und Fördergeschwindigkeiten von ~ 0.25 m/s ausgelegt. Der Markt verlangt aktuell nach flexibleren Prozessen und Geschwindigkeiten bis zu 1 m/s.
Der schnelle und weit entwickelte, auf dem elektrostatischen Fluidisierbett beruhende Pulverbeschichtungsprozess wird als vielversprechende Technik weiter vorangetrieben. Eine Schwachstelle der Technik sind bisher unregelmäßig auftretende Streifen in der ausgehärteten Schicht. Auch die forcierte Temperaturbehandlung, bei der die Verlaufsqualität durch Viskositätserniedrigung verbessert wird, hat bisher nicht zu der angestrebten hohen Oberflächenqualität geführt.
Die These ist, dass die während der elektrostatischen Applikation auf engem Raum und bei hohen Fördergeschwindigkeiten auftretenden hohen Raumladungsdichten die Feldstärke nahe der aktiven Elektrode und die Partikelladung reduzieren sowie die Feldstärke in Richtung des geerdeten Substrats erhöhen. Der Grund dafür sind zeitabhängige Prozesse wie beispielsweise der Partikelflug, die zu ungewolltem, intermittierendem Flackern der Sprühwolke und Streifenbildung führen.
Im Rahmen des zu beantragenden Projektes haben die beiden F&E-Partner CRM und IPA geplant, die Schichtqualität durch Erreichung einer gezielten, definierten Dynamik des elektrischen Feldes zu erhöhen und damit die Qualitätsverluste durch Inhomogenitäten zu eliminieren sowie den Temperaturbehandlungsprozess anzupassen. Der optimierte Prozess wird vom Prototyp-Maßstab in eine Testlinie bei CRM überführt.
Die KMU des projektbegleitenden Ausschusses aus Belgien, Deutschland, Frankreich und Österreich werden die Arbeiten mit Materialien, Anlagenkomponenten und Know how unterstützen.
Stratifizierende Pulverlacke
Gemeinschaftsforschungsprojekt
Um hinsichtlich der Korrosion, UV-Beständigkeit, Kratzbeständigkeit, Chemikalienbeständigkeit, die Kundenanforderungen zu erfüllen, ist es notwendig den Pulverlack in mehreren Schichten aufzutragen. Dieser Vorgang ist sehr aufwändig und zeitintensiv. Statt mehrere Schichten aufzubringen, mit dazwischen liegenden Einbrennvorgängen, ist es das Ziel von Compounds /Stratifizierenden Pulverlacken nur eine Schicht aufzubringen. Hierbei werden zwei oder drei unterschiedliche Pulvertypen in Folge eines Einbrennvorganges sauber voneinander getrennt. Dies spart Zeit und Energie beim Beschichten. Zum Beispiel beim Epoxy-Acrylat Pulverlack würde die Epoxyschicht, welche für den Korrosionsschutz verantwortlich ist, sinken und eine darüber liegende Polyacrylat-Klarlackschicht für mehr UV-Schutz und eine höhere mechanische Beständigkeit sorgen.
Im Rahmen des Vorhabens wurden umfangreiche Arbeiten zur Kombination von Vernetzungssystemen mit dem Ziel einer graduellen oder totalen Stratifizierung durchgeführt. Die Zielstellung war dabei einen Zweischicht-Lackaufbau über Pulverlackierung zur Kombination der Eigenschaften Korrosionsschutz und Wetterstabilität sowie eine spezielle Pigmentierung über Al-Flakes zeit- und kosteneffizient in einem Prozessschritt zu erreichen und so die Gesamtschichtdicke für einen Zweischichtaufbau insgesamt zu reduzieren. Über die Untersuchung an nichtreaktiven und reaktiven Pulverklarlack-Basissystemen konnten auf Basis kommerzieller Rohstoffe geeignete Kombinationen evaluiert werden, die über Dry- Blending der Einzelsysteme zu einer graduellen oder totalen Stratifizierung mit Ausbildung von zwei getrennten Schichten führen
Am Fraunhofer IPA wurden Stratifizierungseffekte von kommerziell erhältlichen Epoxy- /Polyester-Dry-Blend-Mischungen mit und ohne Effektpigmente untersucht.
Probleme, die auftreten, sind:
- saubere Trennung der Schichten;
- Grenzflächenspannungen;
- Polaritätsunterschiede;
- Unterschiedliche Viskosität der Schichten.
Als wesentliches Ergebnis konnte festgestellt werden, dass für die untersuchten Polyester- Epoxid-Dry-Blend-Mischungen die Kornfeinheit möglichst konstant gehalten werden sollte, wobei die Oberflächenenergie und Schmelztemperatur wichtige Parameter für das Stratifizierungsverhalten in diesen Epoxid-/Polyester-Dry-Blend-Mischungen darstellen.
Die deutlichsten Stratifizierungseffekte wurden für 3:1- Dry-Blend-Mischungen von Epoxid- /Polyester-Pulverlacken festgestellt. Für dieses System ist in der substratnahen Schicht die Epoxid-Komponente stark angereichert. Es zeigte sich auch, dass der messbare Stratifizierungs-Index stark von der Einbrenndauer und der Einbrenntemperatur abhängt. Die Standardabweichung des Stratifizierungs-Index wird dabei umso kleiner, je größer der Stratifizierungseffekt, bzw. der Stratifizierungs-Index wird. Dies bedeutet, dass der konträre Effekt, das Auftreten von lokalen Inhomogenitäten in einer Schicht, einer Ausprägung eines Bindemittel-Gradienten im Querschnitt, bei einer guten Stratifizierung, tatsächlich entgegenwirkt. Für die meisten Systeme wurden ausreichende Stratifizierungseffekte in Dry- Blend-Mischungen bei einer Temperatur von 140 °C bis 160 °C und einer Einbrenndauer von 15 bis 30 min erhalten.
Nach verschiedenen Analysen und Oberflächenmodifizierungen konnten die tratifizierende Dry-Blend-Epoxid-/Polyester Pulvermischungen erhalten werden bei dem die witterungsstabilere Polyester- komponente sich an der Oberfläche und die eine gute Haftung erzeugende Epoxid- Komponente sich substratnah anreichert. Die mit den oberflächenmodifizierten Pigmenten formulierten stratifizierenden Dry-Blend-Mischungen wiesen sowohl bei der farbmetrischen Beurteilung als auch bei der Photo-Oxidations-Index Charakterisierung signifikant verbesserte Bewitterungsstabilitäten auf.
Damit wurden die Ziele des Verbundvorhabens erreicht.