Elektrostatisches Sprühverfahren


Elektrostatischer Sprühauftrag

Das Pulver befindet sich in der Regel in einem an die Auftragskabine anschließenden Bunker. Es wird dann durch die elektrostatische Sprühpistole geführt, die die Partikel beim Austritt auflädt, sodass sie sich auf dem geerdeten zu beschichtenden Gegenstand anlagern. Danach finden in einem Ofen Verschmelzung und Aushärtung statt. Nicht angelagertes Pulver wird gesammelt und wiederverwertet.

Pulverzuführung

Es gibt drei Methoden für die Zuführung von Pulver aus dem Pulver-Vorratsbunker zur Sprühpistole, die alle Luft als Trägermedium verwenden.

Grundsätzlich gilt, dass die Pulverzufuhr kontrolliert werden muss, damit das Pulver gleichmäßig und ohne regelmäßige oder unregelmäßige Schübe zur Pistole fließt. Mit der unabhängigen Steuerung von Pulvervolumen und Luftvolumen kann in der Regel das passende Verhältnis gewährleistet werden. Die Pulverzuführung muss so konstruiert sein, dass der Enddruck und die Geschwindigkeit der Zufuhr zur elektrostatischen Pistole auch in einiger Entfernung zur Pistole beibehalten werden.

Die meisten Bunker sind ähnlich konstruiert: Sie haben eine kegelförmige Basis. Der Durchmesser des Pulver-Austrittsbereichs variiert je nach verwendeter Methode zur Übergabe des Pulvers.

Bei einem Schnecken-Zufuhrsystem wird das Pulver über eine Schnecke vom Bunker in den Luftstrom aufgegeben. Dort wird es aufgenommen und zur Pistole geführt. Diese Aufgabemethode kann präzise eingestellt werden, um einen gleichmäßigen und reproduzierbaren Pulverfluss zu erreichen. Mit diesem Verfahren kommt es nicht zu anfänglichem Aufblähen, wie man es von anderen Formen der Pulverzuführung aus der Pistole kennt, wenn nach einer Stillstandphase das Sprühen wieder aufgenommen wird.

Wie bei den anderen Verfahren wird das Venturi nur aktiviert, wenn der Pistolenabzug betätigt wird. Ein zusätzliches Luftventil sorgt außerdem dafür, dass der Bunker geschüttelt wird. So wird verhindert, dass das Pulver in der Mitte Brücken bildet und nur noch unzureichend oder gar kein Pulver in das Venturi fließen kann. Eine Alternative ist die Verwendung eines rotierenden Brückenbrechers.

Bei der dritten Methode wird das Pulver in einem Bunker mit ebenem Boden fluidisiert und über ein Vakuum zur Pistole geführt, das von einem Injektor mit verstellbarem Drosselventil erzeugt wird.
Von Vorteil ist, dass es sich bei den Verbindungen der Pulverzuführungen am Bunker und an der Pistole um Rastverbindungen handelt. Das beschleunigt die Säuberung der Leitungen und den Farbwechsel.

Hochspannungsversorgung

Der Hochspannungsgenerator ist üblicherweise für die Lieferung verschiedener Spannungen zwischen 30 und 100 kV ausgelegt und in der Nähe des Pulver-Beschickungsbunkers und der Sprühausrüstung installiert. Der Pistolengriff sollte mindestens über eine 20 cm2 große Fläche aus Metall oder einem Material mit geringem Widerstand verfügen, die mit dem Erdanschluss verbunden ist. Das Hochspannungskabel sollte eine durch eine Isolierschicht geschützte, geerdete metallische Abschirmung besitzen. In den meisten Fällen sind Pulver, Pulverzufuhr- und Luftleitungen alle in der gleichen äußeren Schutzhülle angeordnet.

Einige Generatoren sind für negative und/oder positive Ausgaben ausgelegt. Alle Generatoren müssen für den Fall einer Störung der Hochspannung über eine Überlastvorrichtung verfügen. Kommt es im System zu einem Kurzschluss, muss sich der Hochspannungsgenerator sofort abschalten. Außerdem sollte ein visueller oder hörbarer Alarm die Störung anzeigen.

Sprühpistole

Sprühpistolenhersteller bieten meistens verschiedene manuelle und automatische Sprühpistolen an. Die interne Pulver-Zuführung in der Pistole sollte möglichst gerade und glatt sein. Bei Unregelmäßigkeiten oder Knicken in der Zuführung kann es zu Pulverablagerungen und Verstopfungen kommen. Diese könnten beim Austritt dazu führen, dass das Pulver „ausgehustet“ oder „herausgestoßen“ wird.

Pulver-Sprühmuster können mit verschiedenen Verteilelementen kontrolliert werden, sodass ein breiter Fächer, ein Kegel oder ein dünner Stab entstehen. Breite und Durchmesser des Pulverstrahls können an das zu beschichtende Objekt angepasst werden.

Vorteile

  1. Objekte mit komplizierten Formen können beschichtet werden.
  2. Schichtdicken von 35 bis 125 µ können in einem Durchgang erreicht werden.
  3. Bei hoher Produktionsleistung kann automatischer Betrieb eingerichtet werden.
  4. Farbwechsel können durchgeführt werden.
  5. Die zu beschichtenden Objekte müssen nicht vorgeheizt werden.
  6. Dünne Substrate (z. B. Metallfolie) können beschichtet werden.

Nachteile

  1. Die Anwendungsausrüstung ist im Vergleich zum Wirbelbett teurer.
  2. Die Beschichtungsgeschwindigkeit ist niedriger als bei Nasslack.

Eine elektrostatische Beschichtungsanlage besteht normalerweise aus:

  • Einem Pulverbunker.
  • Einer Quelle für feuchtigkeitskontrollierte Druckluft, um das Pulver vom Bunker zur Pistole zu transportieren.
  • Einem Hochleistungsgenerator (in der Regel 30-100 kV).
  • Pulver-Auftragspistolen.

Es gibt folgende Formen:

  • Handbetrieben
  • Automatisch, entweder statisch, hin und her pendelnd oder hin und her schwingend
  • Einer speziell konstruierten Kabine, damit ein Luftstrom ständig alles überschüssige Pulver entfernen und es dem Rückgewinnungssystem übergeben kann.

Ein Rückgewinnungssystem kann bestehen aus:

  • Einer Zyklon-Einheit
  • Sackfilter oder Rahmenfilter
  • Einer Kombination aus beidem
  • Einer Einheit mit Drehschieber und Sieb, um vor der Wiederaufgabe in den Bunker Verschmutzungen aus dem zurückgewonnenen Pulver zu entfernen.
  • Einer geerdeten Förderanlage.
  • Einem Aushärtungsofen, normalerweise mit Betriebstemperatur von 160-200 °C.

Verteilelemente sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich; sie können kegelförmig sein, konkav oder konvex, und einen oder mehrere SCHLITZE haben. Sie können außerdem mit einer Luftklappe ausgerüstet sein, um die Menge und Richtung des geladenen Pulvers zu steuern, das sich auf die zu beschichtenden Objekte zu bewegt.
Die meisten Pistolen sind für Pulverzuführung mit hoher Geschwindigkeit ausgelegt. Dennoch gilt: Je höher die Pulver-Durchsatzrate, desto niedriger die Effizienz der Pulveranlagerung und desto größer die Menge des wieder einzusammelnden Oversprays.

Pulver-Sprühpistolen können in der Regel eingestellt werden, um den Pulveraustrag auf den jeweiligen Anwendungsfall abzustimmen. Der Pulverfluss liegt zwischen 100-200 g/min (ungefähr 6-12 kg/Std.) am unteren Ende des Bereichs für die Sprührate und 500-600 g/min (ungefähr 30-36 kg/Std.) am oberen Ende. Bei 14 kg/Std., einer Schichtdicke von 50 µ und einer angenommenen Effizienz der Anlagerung des aus der Pistole ausgetretenen Pulvers von 60 % können pro Minute 1,74 m2 Fläche beschichtet werden.

In einer automatischen Anlage können die Pistolen:

  • fest installiert sein, aber für den direkten Pulverauftrag auf ein zu beschichtendes Objekt einzeln eingestellt werden.
  • auf mechanischen Bewegungseinrichtungen installiert werden, die sich auf einer oder beiden Seiten der Sprühkabine befinden und pro Bewegungseinrichtung eine oder mehrere Pistolen enthalten können.
  • drehbar gelagert sein, um ständig über einem bestehenden Bogen zu kreuzen (d. h. „wackelnde Pistolen“).

Manuelle Beschichtung wird empfohlen, wenn:

  • die zu beschichtenden Objekte komplexe Formen haben.
  • die zu beschichtenden Objekte halb-umschlossene Bereiche haben.
  • das Breite/Tiefe-Verhältnis der zu beschichtenden Objekte ungünstig ist.
  • die gesamte zu beschichtende Oberfläche so klein ist, dass ein Sprühpistolen-Betreiber die Arbeit gut bewältigen kann.

Automatische Beschichtung wird empfohlen, wenn:

  • die zu beschichtenden Objekte relativ einfache und flache Oberflächen haben.
  • in einer vorgegebenen Zeit eine große Gesamtfläche beschichtet werden soll.

In manchen automatischen elektrostatischen Pulversprühanlagen gelten die gleichen Grundprinzipien wie hier vorgestellt. Dort werden die Pistolen jedoch so installiert, dass sie auf einem festgelegten Weg über dem zu beschichtenden Objekt bewegt werden und nach Bedarf automatisch stoppen und starten. Die Geschwindigkeit dieser Bewegung/Bewegungseinrichtung sollte so langsam wie möglich sein, etwa zwischen 20 und 35 m/Minute, und abgestimmt auf die anderen vorliegenden Bedingungen. Es ist ratsam, bei automatischen Anlagen eine manuelle Touch-up-Pistole zur Verfügung zu haben. Diese kann verwendet werden, um vor der automatischen Lackierung schwierige Bereiche wie vertiefte Stellen zu beschichten. Es ist außerdem sinnvoll, mehr Pistolen einzubauen, die bei niedriger Leistung laufen können. Das verbessert die Auftragseffizienz und bietet größere Flexibilität hinsichtlich der Einstellung der Pistolen und der Vielfalt an Objekten, die beschichtet werden können.