Welcher Ofen ist am besten für die Aushärtung eines Pulverlacks geeignet?

Bei der Auswahl des am besten geeigneten Ofens für eine bestimmte Anwendung müssen allen Variablen berücksichtigt werden, beispielsweise die Produktgröße, die Form, Dicke, Materialzusammensetzung, Produktionsdurchsatz, Betriebskosten und die Art des verwendeten Pulverlacks.

Da Pulverlacke aushärten, sind Zeit, Dauer und Temperaturen wichtige Parameter. Innerhalb bestimmter Grenzwerte kann ein Zeitraum mit niedriger Temperatur einem kürzeren Zeitraum bei höherer Temperatur entsprechen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die von den Pulverlackherstellern angegebene Aushärtetemperatur sich auf die Temperatur des Werkstücks selbst bezieht und nicht auf die Luft- oder Strahlertemperatur der Wärmequelle.

Einbrennöfen müssen so konstruiert sein, dass nur eine minimale Wartung und wenig Handarbeit erforderlich sind. Der Brennstoff muss maximal genutzt und Heißluft, sofern möglich, effizient zurückgeführt werden.

Die Temperatur muss exakt eingestellt werden, möglichst mit einer Genauigkeit von ±3 °C innerhalb des angegeben Bereichs für die Aushärtetemperatur. Temperaturanzeigen sollten so nah wie möglich am Transportweg des Werkstücks im Einbrennofen installiert werden.

Bei der Auswahl des Einbrennofens muss eine spätere Erweiterbarkeit und/oder mögliche Änderungen der Art bzw. des Durchlaufs der Werkstücke berücksichtigt werden.

Bei einem Einbrennofen mit Zwangskonvektion muss sorgfältig darauf geachtet werden, dass die Luftgeschwindigkeit im Einbrennofen nicht so hoch ist, dass das Pulver abgeblasen wird, oder die Werkstücke bewegt werden und einander beim Einbrennen berühren. Geeignete Luftgeschwindigkeiten liegen bei 1 bis 2 m/s.

Wenn der Einbrennofen relativ kleine Öffnungen hat, sind normale Abluftabdichtungen ausreichend. Bei größeren Öffnungen sollten Konvektionsschleusen eingesetzt werden, die den Wärmeverlust durch Rückführung der Wärme minimieren.
Einbrennöfen zur Aushärtung von Pulverlacken unterscheiden sich durch die Heizverfahren.

Konvektionsöfen

Dies ist das beliebteste Verfahren. Gas- oder ölbeheizte Anlagen erzeugen Heißluft. Diese wird dann in einem geschlossenen Raum umgewälzt und sorgt dort für die gewünschte Temperatur. Die pulverbeschichteten Werkstücke werden dann in diesen Raum gebracht, nehmen die Wärme auf, erreichen die Umgebungstemperatur und werden für die vorgeschriebene Zeit bei dieser Temperatur gehalten.

Bei einem direkt beheizten Einbrennofen gelangen die Verbrennungsprodukte direkt in die Heizzone; bei einem indirekt befeuerten Einbrennofen passieren die Verbrennungsprodukte einen Wärmetauscher, sodass nur saubere Luft in die Heizzone gelangt. In letzterem Fall ist die Heißluft frei von Verbrennungsprodukten, die in manchen Fällen den Pulverlack beim Aushärten nachteilig beeinflussen.

Die Menge der Abluft aus dem Konvektionsofen muss so eingestellt sein, dass die Atmosphäre im Einbrennofen nicht die untere Explosionsgrenze der im Ofen freigesetzten Gase überschreitet.

Insbesondere bei direkt befeuerten Einbrennöfen muss das Ofeninnere regelmäßig überprüft und gereinigt werden. In den inneren Bereichen des Einbrennofens können sich Fremdkörper ablagern, die sich dann von Zeit zu Zeit ablösen und an den Werkstücken haften. Das führt zum Ausschuss dieser Teile.

Infrarotöfen

Infrarot-Wärmeenergie wird durch einen heißen Köper geradlinig abgestrahlt, bis sie Kontakt mit einem anderen Körper hat, der die Wärme aufnimmt und dadurch seine Temperatur erhöht. Der Hauptvorteil von Strahlungswärme ist, dass sie zu einer schnellen Erhöhung der Objekttemperatur führt. Mit steigender Temperatur der Wärmequelle erhöht sich der Anteil der durch Strahlung abgegebenen Wärme im Vergleich zur Konvektion deutlich. Die abgestrahlte Wärmeenergie einer Wärmequelle hängt von ihrer Fläche, der Temperatur und der Emissionsfähigkeit ab.

Wärmestrahlung durch Strahler mit mittlerer Temperatur ist als Strahlungsquelle für wärmehärtende Pulverlacke am besten geeignet. In der Regel sind die Strahlerflächen gasbeheizt, sodass sich eine Strahler-Oberflächentemperatur von 850 °C bis 950 °C ergibt. Eine Alternative sind ummantelte elektrische Heizstrahler mit einer Oberflächentemperatur von 750 °C bis 850 °C. Der Abstand des Werkstücks zur Strahlerfläche beträgt ungefähr 30 cm; der Mindestabstand ist 15 cm.

Die Farbe des Pulverlacks ist besonders wichtig – helle Farben können proportional (je nach der Pulverzusammensetzung) mehr Infrarotstrahlung reflektieren und erwärmen sich nicht so schnell wie dunkle Farben. Jeder einzelne Pulverlack muss also getestet werden, um die optimalen Aushärtebedingungen zu ermitteln.

Da Wärmestrahlung sich geradlinig ausbreitet, können mit diesem Verfahren Werkstücke mit kompliziertem Aufbau oder mit Bereichen, die von der Wärmequelle abgeschirmt sind, nicht verarbeitet werden. Infrarotstrahlung wird idealerweise für einfache Werkstücke wie relativ ebene Flächen eingesetzt.