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Das elektrostatische Lackieren von Oberflächen ist seit Jahren Stand der Technik. Höchste Oberflächenqualität und ein besonders hoher Auftragswirkungsgrad sind die Treiber dieser Technologie. Im Vergleich zur klassischen Nasslackbeschichtung sind die Initialkosten bei der elektrostatischen Beschichtung zwar höher, aber durch ihre vielen Vorteile lassen sich diese Kosten schnell amortisieren.
Die plötzliche Lichtbogenentladung beim Gewitter, der kurze „elektrische Schlag“ beim Aussteigen aus dem Auto oder Staubablagerungen auf Elektrogeräten: Verantwortlich dafür sind geladene Teilchen. Gleichgeladene Teilchen stoßen sich ab und unterschiedlich Geladene ziehen sich an. Ausschlaggebend für die Bewegung von geladenen Teilchen ist das elektrische Feld. In ihm erfahren die Teilchen in Abhängigkeit von Ladung und Feldstärke eine Kraft entlang der Feldlinien.
Bei elektrostatischen Beschichtungsverfahren werden die Farbpartikel mit einer negativen Spannung aufgeladen und das zu beschichtende Werkstück wird geerdet. Somit werden die Farbpartikel durch das Werkstück angezogen. Die dazu nötige Spannung wird mit einer Hochspannungskaskade in der Elektrostatik-Pistole erzeugt.
Wasserlacke sind generell elektrisch leitfähig. Lösemittellacke müssen eine erforderliche Mindestleitfähigkeit haben, um die Materialpartikel aufladen zu können, die dann durch die Feldlinien der Hochspannung in Richtung Werkstück geleitet werden. Bei eventuellen Fragen sollte der Materialhersteller kontaktiert werden.
Die Applikation mit Elektrostatik eignet sich vor allem bei elektrisch leitenden Werkstücken, insbesondere aus Metall. Der Widerstand des Werkstücks sollte 1MΩ nicht überschreiten. Holz ist ebenfalls geeignet, wenn eine gewisse Restfeuchte von mindestens 15% im Werkstück vorhanden ist. Daneben werden häufig auch nichtleitende Werkstücke aus Kunststoff oder Glas mit dieser Technologie beschichtet. Allerdings sind hier spezielle Vorbehandlungen nötig. Unter Umständen genügt es, vorher eine leitfähige Grundierung zu applizieren – wie zum Beispiel bei der Beschichtung von Glasflaschen - oder mit dem Lackieren direkt an der Erdungsstelle zu beginnen, sodass die noch flüssige leitfähige Lackschicht eine leitende Verbindung zum Erdungspunkt erzeugt.
Größtmögliche Sauberkeit insbesondere an den elektrischen Verbindungen und Erdungsleitungen, sowie an den Werkzeugen ist eine Grundvoraussetzung für eine einwandfreie Erdung und damit für einen bestmöglichen elektrostatischen Effekt. Nur so kann möglichst viel Material das Werkstück erreichen und der Auftragswirkungsgrad maximiert werden. Jede Art von Ablagerungen und Rückständen können Erdungsunterbrechungen oder Kriechstrecken hervorrufen, die den positiven Effekt der Elektrostatik verhindern.
Komplexere Werkstücke mit Gitterstrukturen oder Rundungen sind besonders für die Beschichtung mit Elektrostatik geeignet, da das Lackmaterial durch den Umgriffeffekt auch die Rückseite des Werkstücks erreicht und dadurch die Materialeinsparungen am größten sind. Der Zeitaufwand für die Beschichtung pro Werkstück kann deutlich reduziert werden.
Das Werkstück wird auch auf der dem Sprühstrahl abgewandten Rückseite beschichtet. Durch den hohen Auftragswirkungsgrad ist das Elektrostatik-Verfahren daher besonders wirtschaftlich und umweltschonend.
Das Werkstück wird auch auf der dem Sprühstrahl abgewandten Rückseite beschichtet. Durch den hohen Auftragswirkungsgrad ist das Elektrostatik-Verfahren daher besonders wirtschaftlich und umweltschonend.
Die Abstoßungskräfte sorgen zusätzlich zur konventionellen Zerstäubung für kleinere Tröpfchen. Mit Hilfe der Elektrostatik kann man je nach Situation den Material- und Luftdruck noch weiter senken und somit eine sanftere Zerstäubung mit noch kleinerer Tröpfchengröße erreichen.
Die Abstoßungskräfte sorgen zusätzlich zur konventionellen Zerstäubung für kleinere Tröpfchen. Mit Hilfe der Elektrostatik kann man je nach Situation den Material- und Luftdruck noch weiter senken und somit eine sanftere Zerstäubung mit noch kleinerer Tröpfchengröße erreichen.
Die geladenen Lacktröpfchen wandern auf den Feldlinien zum Werkstück und treffen dort senkrecht und gleichmäßig verteilt auf, da sie sich untereinander abstoßen. Dies führt zu einer hohen Oberflächenqualität.
Die geladenen Lacktröpfchen wandern auf den Feldlinien zum Werkstück und treffen dort senkrecht und gleichmäßig verteilt auf, da sie sich untereinander abstoßen. Dies führt zu einer hohen Oberflächenqualität.
Durch die Konzentration von Feldlinien an den Ecken und Kanten eines Werkstücks wird eine Unterbeschichtung an diesen Stellen vermieden.
Durch die Konzentration von Feldlinien an den Ecken und Kanten eines Werkstücks wird eine Unterbeschichtung an diesen Stellen vermieden.
Die Wahl des Lacksystems entscheidet grundlegend über die Art, den Lack aufzuladen und somit auch über den Applikator und das gesamte Beschichtungssystem.
Lösemittellacke
Lösemittellacke werden mit einer im Zentrum des Sprühstrahls positionierten Elektrode direkt aufgeladen. Das ist möglich, da Lösemittellacke einen vergleichsweise hohen elektrischen Widerstand (also eine geringe elektrische Leitfähigkeit) aufweisen und sich die Spannung schon innerhalb des Applikators abbaut, sodass keine Gefahr für den Anwender besteht. Ist die Leitfähigkeit zu groß, besteht die Gefahr, dass zu viel Strom zur Erde abfließt und die Hochspannung stark absinkt. Hier wirkt die Hochspannung bis in den Materialschlauch zurück und kann nach außen überschlagen. Spezielle Materialschläuche, die hochspannungsfest und isoliert sind, ermöglichen, dass diese Lacke mit der identischen Technologie verarbeitet werden können.
Wasserlacke
Der Einsatz von Wasserlacken spielt beim Thema Umweltschutz eine immer größere Rolle. Dafür gibt es zwei verschiedene Verfahren.
Bei der internen Aufladung wird der Wasserlack entweder im Applikator oder im Farbbehälter aufgeladen. Durch die hohe Leitfähigkeit des Lacks steht das gesamte System - Applikator, Materialschlauch, Pumpe und Farbbehälter mit Zubehör - unter Hochspannung und muss aus Sicherheitsgründen entsprechend isoliert („hochgelegt“) werden. Die Aufladung mit diesem Verfahren erfolgt mit einem Hochrotationszerstäuber.
Zur Isolation aller materialberührenden Komponenten (wie Materialschläuche, Pumpen und Farbbehälter) muss die Farbküche durch einen abgeschlossenen Raum oder ein Gitter abgesichert werden. Alternativ ist auch die Verbauung in einem hochspannungsfesten Schrank (wie z.B. AquaCoat 5010/5020) möglich. Der Zutritt zum Farbbehälter kann erst bei kompletter Entladung der Anlage erfolgen. Das eingebaute Sicherheitssystem stellt dabei sicher, dass der Lackierer nie mit der Hochspannung in Berührung kommt.
Bei der externen Aufladung wird der Wasserlack aufgrund seiner hohen Leitfähigkeit mit außerhalb des Sprühstrahls positionierten Elektroden nach dem Corona-Verfahren aufgeladen. Die über den Elektrodenring abgegebene Hochspannung ionisiert die Umgebungsluft so, dass das versprühte Material aufgeladen wird. Dieses Verfahren findet insbesondere bei Hochrotationszerstäubern für das Auftragen von Wasserlacken in der Automobilindustrie Anwendung.
Dabei ist der Applikator gut isoliert, sodass dieser nicht unter Spannung liegt. Zwar sind die Materialeinsparungen im Vergleich zur Beschichtung mit Innenaufladung etwas niedriger. Der große Vorteil bei der externen Aufladung ist jedoch, dass der Anwender die gesamte Lackieranlage inklusive Farbküche nicht aufladen und isolieren muss, was die Investitionskosten der Anlage deutlich reduziert.
Innenbeschichtungen, becherförmige Strukturen oder Kavitäten
Hier verhindert der Faraday‘sche Effekt das Eindringen von Feldlinien, indem das elektrische Feld vollständig abgeschattet wird. An solchen Stellen muss die Elektrostatik (kurzfristig) abschaltbar sein, um diese Bereiche beschichten zu können. Alternativ muss mit vergleichsweise hohem Material- und Luftdruck gearbeitet werden.
Überbeschichtung
An Kanten und Ecken konzentrieren sich die Feldlinien, sorgen dabei für eine sichere Abdeckung, können aber auch schnell zu Überbeschichtung führen (Bilderrahmeneffekt). An diesen Stellen empfiehlt sich eine entsprechende Reduzierung der Hochspannung.
Elektrostatik wird bei Airspray- und AirCoat-Anwendungen sowie bei der Hochrotationszerstäubung eingesetzt. Für Applikationen mit einem Materialdruck von mehr als 250 bar ist das Verfahren nicht geeignet, da die relativ großen Tröpfchen und der sehr hohe Sprühdruck eine hohe kinetische Energie erzeugen, die den elektrostatischen Effekt in den Hintergrund treten lässt.
Entscheidend für einen guten elektrostatischen Effekt ist das gewählte Beschichtungsverfahren und dessen Einstellungen. Je kleiner der Material- und Luftdruck am Applikator eingestellt ist, desto besser kommt die Elektrostatik zur Wirkung. Der Grund ist einfach: Die kinetische Energie der Lacktröpfchen ist der Anziehungskraft im elektrischen Feld überlagert. Je kleiner also die Tröpfchengröße und eingebrachte kinetische Energie, desto weniger Overspray entsteht und umso mehr Umgriff und Gleichmäßigkeit der Beschichtung wird erzeugt.
Ob manuell oder automatisch - wir liefern die passende Lösung für eine hocheffiziente elektrostatische Nasslackierung.
Kontaktieren Sie unsAirspray
Beim Airspray-Verfahren wird der Lack durch Druckluft zerstäubt. Die Lacktröpfchen werden elektrostatisch aufgeladen, um eine gleichmäßigere Beschichtung und geringeren Overspray zu erreichen (im Vergleich zum Airspray-Verfahren ohne Elektrostatik). Die Airspray-Zerstäubung in Kombination mit Elektrostatik wird in vielen Industrieanwendungen eingesetzt, da sie ein sehr hohes Maß an Oberflächenqualität erzeugt.
Elektrostatische Airspray-Handpistole
Elektrostatische Airspray-Handpistole für wasserbasierte Lacke
Elektrostatische Airspray-Automatikpistole für lösemittelbasierte Lacke
Elektrostatische Airspray-Automatikpistole für wasserbasierte Lacke
Beschichtungssystem für elektrostatische Verarbeitung von Wasserlacken und Trennmitteln
Beschichtungssystem für elektrostatische Verarbeitung von Wasserlacken und Trennmitteln
AirCoat
Das AirCoat-Verfahren kombiniert hydraulischen Druck und Luftunterstützung zur Zerstäubung des Lacks. Vorteile sind eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit und wenig Overspray bei einer gleichzeitig sehr guten Beschichtungsqualität. Die kinetische Energie der Tröpfchen ist dabei noch klein genug, dass Elektrostatik eingesetzt werden kann.
Elektrostatische AirCoat-Handpistole
Elektrostatische AirCoat-Handpistole für wasserbasierte Lacke
Elektrostatische AirCoat-Automatikpistole für lösemittelbasierte Lacke
Elektrostatische AirCoat-Automatikpistole für wasserbasierte Lacke
Beschichtungssystem für elektrostatische Verarbeitung von Wasserlacken und Trennmitteln
Beschichtungssystem für elektrostatische Verarbeitung von Wasserlacken und Trennmitteln
Hochrotation
Beim Hochrotationsverfahren wird der Lack durch eine rotierende Glocke zerstäubt. Die elektrostatische Aufladung sorgt dafür, dass die Lacktröpfchen gleichmäßig auf die Oberfläche verteilt werden, was die Materialeffizienz und Oberflächenqualität steigert.
Hochrotationszerstäuber (externe Aufladung)
Je niedriger der Material- und Luftdruck eingestellt ist, umso besser kommt der elektrostatische Effekt zum Tragen. In der Praxis ist der Materialdruck häufig viel höher als nötig eingestellt. Dann muss natürlich auch der Luftdruck entsprechend hoch sein. Die Folge: Die hohe kinetische Energie und der daraus resultierende Overspray verhindern, dass die Lacktröpfchen vom Werkstück effektiv angezogen werden. Deshalb ist es immer besser, die Drücke langsam zu steigern, bis die optimale Zerstäubung erreicht wird.
Die kleinsten Tröpfchen entstehen durch die reine Luftzerstäubung oder Hochrotation. Der Lackierprozess ist hierbei etwas langsamer als beim AirCoat-Verfahren, dafür kann jedoch die höchste Oberflächengüte erreicht werden. Beim AirCoat-Verfahren ist die Arbeitsgeschwindigkeit größer, wobei durch den elektrostatischen Effekt immer noch eine sehr gute Oberflächenqualität erreicht wird.
Als sehr gute Alternative bietet sich auch in der allgemeinen Industrie mehr und mehr das Hochrotationsverfahren an, das primär in Großserien eingesetzt wird. Es erzeugt ebenfalls eine sehr feine Zerstäubung und ein hohes Maß an Beschichtungsqualität und Materialeffizienz.
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