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Auch wenn das Verfahren noch gar nicht so alt ist, werden weltweit Millionen Tonnen Pulverlack für Beschichtungen eingesetzt. Erst in den 60er Jahren des vergangenen Jahrhunderts erfunden, setzte sich die Technik der Pulverbeschichtung recht schnell durch und wurde immer weiter optimiert. Besonders auf Stahl, verzinktem Stahl und Aluminium wird die Beschichtungstechnik angewendet, aber mittlerweile ist sie auch auf Edelstahl und sogar Kunststoff möglich. Pulverbeschichtungen begegnen Sie in vielen Bereichen, denn sie sind robust, witterungsbeständig und halten stärkeren mechanischen Belastungen stand als traditionelle Lackierungen.  Auch wir im Tuerklingel-Shop setzen auf das Verfahren und verschönern unsere Design-Klingeln mit dieser Beschichtungsmethode. Deswegen wollen wir uns auch in diesem Blogbeitrag einmal mit dem Thema Pulverbeschichten auseinandersetzen.

Was ist Pulverbeschichtung?

In den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts begannen die ersten Experimente mit den Prinzipien der Pulverbeschichtung. Die Entwicklung des Verfahrens der Wirbelsinterung, einem Beschichtungsverfahren, mit dem hauptsächlich Kunststoffe auf Metalloberflächen aufgebracht werden. Nur wenige Jahre später inspirierten Verfahren der Nasslackierung mit Hilfe der Elektrostatik dazu, dass erste Pulverapplikationsorgane entwickelt wurden. Die Korona- und Tribopistolen entstanden. Natürlich gehen wir auf diese im Verlaufe des Artikels noch genauer ein. Bei der Pulverbeschichtung werden die Pulverlacke durch ein elektrisches Feld angezogen und bleiben daran haften. Dies geschieht mittels Hochspannung wie bei der Korona-Pistole oder mittels Reibung wie bei der Tribopistole. Daneben ist auch weiterhin das Wirbelsintern-Verfahren gebräuchlich. Alle drei Verfahren erläutern wir weiter unten.

Vorteile der Pulverbeschichtung

Die Vorteile der Pulverbeschichtung liegen auf der Hand. Die Farbpartikel werden sehr gleichmäßig aufgetragen und es geht keine Farbe verloren. Alles, was seinen Weg nicht auf das zu + beschichtende Objekt findet, wird wieder eingesogen und einfach neu gesprüht. Es gibt keine Nasen und keine heruntertropfende Farbe. Umweltbelastende Lösungsmittel werden nicht benötigt. Zudem ist der aufgebrachte Pulverlack auch deutlich beständiger gegen mechanische Einwirkungen, da er gute dynamische Eigenschaften hat. Es bilden sich viel weniger Risse als bei traditionell applizierten Lacken.

Tuerklingel Pulverbeschichtet

Welche Materialien kann man pulverbeschichten?

Grundsätzlich kann man alle metallischen Gegenstände und Oberflächen pulverbeschichten. Zudem kommen hitzebeständige Werkstoffe wie Glas und Keramik hinzu, die mit dem Wirbelsinternverfahren beschichtet und eben auch pulverbeschichtet werden. Mittlerweile gelang es Forschern der Fachhochschule Offenburg, zusammen mit Ingenieuren des Unternehmens Schneider Oberflächentechnik auch Materialien wie Kunststoff und womöglich auch Holz pulverbeschichtbar zu machen. Dafür verwenden sie eine Art Vorstreichfarbe, einen Primer. Er arbeitet als Haftvermittler, an dem die Farbpartikel haften bleiben, genauso als würde ein elektrisches Feld wirken und die Teilchen dorthin zwingen. So ist es also möglich, auch nicht-leitende Materialien abseits des Wirbelsinterns pulverzubeschichten.

Verfahren der Pulverbeschichtung

Prinzipiell gibt es bei der Pulverbeschichtung zwei Verfahrenstypen. Auf der einen Seite haben wir das Wirbelsinternverfahren und auf der anderen das der Elektrostatischen Pulverbeschichtung, auch kurz EPS genannt. Sintern ist allgemein ein Verfahren zur Herstellung oder Veränderung von Werkstoffen. Feinkörnige keramische oder metallische Stoffe werden dabei erhitzt, aber nicht so hoch, dass der Schmelzpunkt des zu behandelnden Materials erreicht wird. Durch das Sintern erhalten die Werkstoffe erst ihre ganz besonderen Eigenschaften wie Härte, Temperaturleitfähigkeit oder Festigkeit. Vor allem in der Keramikherstellung und in der Metallurgie wird oft angesintert. Doch das Prinzip an sich wollen wir hier nicht weiter vertiefen.

Das Wirbelsintern

Die zu beschichtenden Werkstücke werden auf mehr als die Schmelztemperatur des Pulvers erhitzt und dann kurz in ein fluidisiertes Pulverbad getaucht. Dadurch, dass das Werkstück heißer ist als flüssige Pulver, schmilzt dieses auf das zu beschichtende Objekt auf. Es bildet je nach Verweildauer mehr oder minder dicke Schichten. Das Verfahren wird vor allem zum Aufbringen dickerer Kunststoffschichten angewendet. Die Pulver sind also meistens Thermoplaste. So werden zum Beispiel Schwerarmaturen, Körbe in Spülmaschinen oder Gelenkwellen beschichtet. Die Schichtdicken bei dieser Methode liegen zwischen 250 und 600 mµ.

EPS-Verfahren – Korona- Beschichtung

Das Elektrostatische Pulverbeschichten im Korona-Verfahren ist besonders in Deutschland sehr populär und häufig angewendet. In diesem Verfahren wird ein geerdetes Werkstück mit polarisiertem Pulver besprüht. Hierbei wird das Pulver-Luft-Gemisch über einen Schlauch in die Pistole geführt. In dieser sind sogenannte Koronanadeln angeordnet. Sie befinden sich entweder an der Mündungsspitze oder außen drumherum. Korona-Nadeln sind nadelförmige Hochspannungselektroden. Sie erzeugen das elektrische Feld und laden die Lacktröpfchen durch Ionisationsladung auf. Die aufgeladene Pulverwolke ist bestrebt, diese Ladung wieder loszuwerden. Dafür bietet sich das geerdete Werkstück an und die Pulverpartikel legen sich auf dieses. Sind die Werkstücke nicht allzu sehr zerklüftet, sondern eher flächig, dann eignet sich die Korona-Methode hervorragend für das Beschichten. Mit diesem Verfahren werden Schichtdicken zwischen 40 und 120 mµ erzielt.

Pulverbeschichtung mit Tribo-Pistole

EPS- Verfahren – Tribo-Beschichtung

Bei der Tribo-Beschichtung fehlt die Hochspannung, durch die die Partikel aufgeladen und verteilt werden. Die Aufladung des Pulvers in der Tribo-Pistole geschieht durch Reibung. Dafür befindet sich im Innern der Pistole ein Reibpartner. Durch häufigen und innigen Kontakt des Pulvers mit diesem entsteht eine Ladungstrennung und das Pulver polarisiert.  Ansonsten funktioniert die Pulverbeschichtung genauso wie bei der Korona-Methode. Allerdings kann man mit der Tribo-Pistole näher an das Werkstück heran, sodass vor allem arg zerklüftete Werkstücke besser beschichtet werden können. Bei flächigen Werkstücken sollte man aber auf die Korona-Methode zurückgreifen.

Beide Verfahren können mit der Hand oder automatisch durchgeführt werden. Ein Vorteil der Pulverbeschichtung, neben des besonders gleichmäßigen Auftrags, ist die leichte Rückgewinnung des Farbpulvers. Alles, was das Werkstück nicht trifft, wird aufgesaugt und wieder dem Beschichtungsprozess zugeführt.

Ablauf einer Pulverbeschichtung

Wie genau so eine Pulverbeschichtung abläuft, könnten wir jetzt auch in einem eigenen, übrigens sehr langen Blogbeitrag erklären. Wir haben uns aber entschlossen, Ihnen das Prinzip des Verfahrens an dieser Stelle in aller Kürze zusammenzufassen. Im Großen und Ganzen erfolgt die Pulverbeschichtung in drei Schritten: der Vorbereitung, der Applikation des Pulvers und der Vernetzung bzw. des Einbrennens des Pulvers.

Vorbereitung des Werkstückes

Die sehr sorgfältige Vorbereitung ist wie bei vielen Prozessen auch bei der Pulverbeschichtung äußerst wichtig, wenn man später eine gute Qualität der Oberfläche haben möchte. Staub-, schmutz-, fett- und ölfrei sollte die Oberfläche sein, die pulverbeschichtet werden soll. Nach dem ersten Putzen folgt dann zumeist die chemische Vorbehandlung zum Entlacken der Teile und das Strahlen. Besonders häufig werden die Werkstücke vor der Pulverbeschichtung sandgestrahlt, denn die Sandstrahlung bietet die gewünschte Rauheit, damit das Pulver gut haften kann. Je nach Werkstück entscheidet sich, ob es zur Vorbereitung sandgestrahlt oder beispielsweise chemisch vorbehandelt wird,

Applikation des Pulvers

Ist alles gut vorbereitet, erfolgt das Aufbringen des Pulvers auf das Werkstück. Hierbei wird auf die oben erläuterten Verfahren, Korona- oder Tribo-Methode, zurückgegriffen.

Einbrennen bzw. Vernetzung

Ist die pulvrige Schicht aufgebracht, muss sie noch aushärten. das geschieht zumeist im Ofen mithilfe von Wärme. Nicht nur die Pulverschicht, sondern auch das Werkstück wird dabei erwärmt. Der Pulverlack schmilzt und bildet einen homogenen Film. Diesen Vorgang nennt man Vernetzung oder auch Einbrennen. Die Temperaturen liegen dabei zwischen 110 und 250 Grad Celsius. Verwechseln Sie das Einbrennen des Pulvers nicht mit der Einbrennlackierung. Bei dieser wird tatsächlich flüssiger Lack aufgesprüht, der nach dem Einbrennen eine höhere Dichte, aber geringere Schichtdicke als die Pulverbeschichtung erreicht.

Lacke für die Pulverbeschichtung

Gemeinhin unterscheidet man bei der Pulverbeschichtung zwischen Thermoplasten und Duroplasten. Thermoplasten sind verschmelzende Pulver, die man wieder aufschmelzen kann. Duroplasten sind vernetzende, nicht wieder aufschmelzbare Pulver. Des Weiteren gibt es Epoxidpulver, Polyesterpulver und Mischpulver.

Thermoplaste

Thermoplaste setzt man zumeist im Wirbelsintern ein, wie wir oben schon beschrieben haben. Deswegen wollen wir hier gar nicht weiter darauf eingehen, sondern uns eher den Pulverlacken widmen, die bei den elektrostatischen Pulverbeschichtungsverfahren eine Rolle spielen.

Duroplaste

Duroplaste sind in vielen unterschiedlichen Ausstattungen auf dem Markt zu finden. Die Vielfalt reicht von feinen und groben Strukturen über matte, seiden- und hochglänzende Lacke bis hin zu kratzfesten, chemiesäurebeständigen oder UV-beständigen Sorten. Außerdem gesellen sich noch Duroplaste mit Metalleffekten, Hammerschlagpulver oder zum Beispiel Klarlacke oder Eloxialnachbildungen hinzu. Die Besonderheiten der Duroplasten entstehen durch den Einsatz verschiedener Harze. Vorwiegend Epoxid-, Polyester-, Acryl- und Polyurethanharze kommen zum Einsatz.

Türklingel pulverbeschichtet mit Edelstahl

Epoxidpulver

Epoxidpulver zeichnet sich durch eine hohe mechanische Belastbarkeit und Chemikalienresistenz aus. Sie sind allerdings nicht besonders UV-beständig. Epoxidpulverlacke setzt man vor allem im Korrosionsschutz und wenn die Werkstücke bzw. deren Beschichtungen stark belastet werden, ein.

Polyesterpulver

Im Gegensatz zu den Epoxidpulvern weisen Polyester eine sehr hohe UV-Stabilität auf. Sie sind witterungsbeständig und auch elastisch, aber nicht so kratzfest und chemikalienresistent wie die Epoxidpulver. Polyesterpulver nimmt man deswegen oft für Fassaden und dekorative Beschichtungen aller Art.

Mischpulver

Mischpulver oder auch Hybridpulver sind ein Kompromiss aus beiden Systemen, also dem Polyester- und dem Epoxidpulver. Sie sind recht preiswert und werden für alle möglichen Anwendungen im Innenbereich genutzt. Relativ neu in der Gruppe der Mischpulver sind jene auf Polyester/Acrylbasis, bei denen sich abzeichnet, dass sie alle positiven Eigenschaften der Epoxidpulver und der Polyester auf sich vereinen können.

Pulverbeschichtung und Korrosionsschutz

Grundsätzlich kann ein Korrosionsschutz auch allein durch die Pulverbeschichtung hergestellt werden. Allerdings ist hierbei eine wirklich sorgfältige Vorbereitung notwendig. Die häufigsten Gründe für die Rostbildung an pulverbeschichteten Werkstücken sind schlecht entgratete Ecken und Kanten und die Verwendung von qualitativ minderwertigem Pulver, welches sich nicht optimal auf die Oberflächenstrukturen setzt. Deswegen achten wir vom Tuerklingel-Shop besonders auf die Verarbeitung hochwertiger Pulverlacke und behandeln die Klingelplatten optimal vor, damit Sie lange Freude an unseren beschichteten Türklingeln haben.

 

Pulverbeschichtung – Technik und Verfahren
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