DFO e.V. - Forschung, Wissenschaft und Technik für industrielle Lackiertechnik in Deutschland
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Projekte



2500-011 Hocheffizientes Aluminium-Precoating mit pistolenloser Pulverapplikation und schnellem Einbrennen in Verbindung mit umformstabilen Pulverlacken zurück


Projektdauer:
01.01.2008 - 31.12.2009

Förung durch:
Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie

Aktueller Stand::
Abgeschlossen

Im Rahmen des Vorhabens wurden teilkristalline, hochflexible Pulverlack-Grundrezepturen auf Basis eines speziell katalysierten Bindemittels aus PES-Harz und Uretdionhärtern unter Zugabe spezieller Infrarotabsorber entwickelt, die mittels der eingesetzten unterschiedlichen elektrischen bzw. gasbetriebenen Hochleistungs-Infrarot-Strahlersysteme in einem Bruchteil der Zeit aushärtbar sind, die zur konventionellen Aushärtung im Umluftofen erforderlich ist. Die neuen schnell vernetzenden Pulverlacksysteme ermöglichen in Verbindung mit einem innovativen pistolenlosen Pulverapplikationsverfahren auf Basis des elektrostatischen Fluidisierbetts die Beschichtung von Aluminiumcoil und -platinen in extrem kompakten Anlagen bzw. bei Prozessgeschwindigkeiten, die bisher der Flüssiglackbeschichtung mit hocheffizienten Walz- und Gießverfahren vorbehalten waren.

Die an den pulverbeschichteten Prüfblechen durchgeführten komplexen mehrachsigen Umformprozesse zeigen, dass auch in Bereichen mit starker Verformung keine Qualitätsverluste im Vergleich zu konventionell im Umluftofen vernetzten Pulverlacksystemen bezüglich Lackfilmhaftung und Glanzabfall auftreten. Dies setzt allerdings voraus, dass die Infrarot-Strahlersysteme an das Absorptionsspektrum des Pulverlacks angepasst sind und der zeitliche Temperaturverlauf in der Lackschicht einen optimalen Verlaufs-, Ausgasungs- und Vernetzungsprozess gewährleistet. Wesentliche Randbedingungen sind dabei zum einen die Pulverlackrezeptur, insbesondere der Farbton und Glanzgrad der Lackschicht sowie die Art und Konzentration der Infrarotabsorber, zum anderen die Schichtdicke, die nicht höher als 60 bis 70 μm liegen darf. Mit den „schnellsten“ Pulverlackrezepturen waren im kritischen Fall weiß Hochglanz (starke Reflexionen) Einbrennzeiten (Bestrahlung plus Nachvernetzung bis zum Abkühlen im Wasserbad) im Bereich zwischen ca. 15 s (0,2 mm Blechdicke) und ca. 70 s (2 mm Blechdicke) erforderlich, um die Qualitätsanforderungen bezüglich Haftung
und Glanzverlust zu erfüllen.

Beim Einsatz des leistungsstärksten Infrarotstrahlersystems  (gasbetriebener Porenstrahler) ist der Einbrennprozess um ca. ein Drittel schneller, allerdings auf Kosten der Beschichtungsqualität und der Energieeffizienz (Energieverbrauch pro m2 Substratoberfläche). Unter den untersuchten Infrarotstrahlersystemen weist das elektrisch betriebene STIR-Strahlersystem („selektiv transformiertes Infrarot“) die höchste Energieeffizienz auf, jedoch müssen auch hier in Verbindung mit den derzeit verfügbaren Pulverlacksystemen Einbußen bezüglich Haftung und Glanzverlust in Kauf genommen werden. Bei den elektrischen Systemen ist darüber hinaus der tatsächliche Primärenergieverbrauch zu Stromerzeugung zu berücksichtigen.

Aufgrund der Erkenntnisse aus der Pulverlackentwicklung und dem Vergleich der Infrarot-Strahlersysteme wurde der Prototyp eines gasbetriebenen STIR-Strahlersystems entwickelt, dessen Strahlerfeld in Förderrichtung definierte Bereiche mit unterschiedlicher Temperatur und Leistungsdichte aufweist. Mit diesem innovativen Ansatz lässt sich die Aufschmelz-, Ausgasungs- und Vernetzungsphase des Lackfilms gezielt steuern. In Verbindung mit den im Rahmen des Vorhabens optimierten Pulverlackrezepturen konnte dadurch die beste Lackfilmqualität bezüglich Haftung und Glanzverlust erzielt werden.

In weiterführenden Forschungs- und Entwicklungsvorhaben soll diese Technologie zusammen mit Industriefirmen zur Einsatzreife entwickelt werden, wobei eine hohe Energieeffizienz und Umformstabilität auch bei kritischen Farbtönen und Effekten durch optimale Abstimmung mit einer weiterentwickelten Lackvernetzungschemie und einer weiterentwickelten Umformtechnik die wichtigsten Zielgrößen darstellen. Zudem soll die neue Technologie zukünftig auch zur Pulverbeschichtung von Coil und Platinen aus Stahlblech eingesetzt werden. Insgesamt zielen diese Entwicklungen auf neue Märkte für den material- und energieeffizienten sowie Platz sparenden Precoatingprozess, unter anderem im Automobil- und Maschinenbaubereich. Die Vorteile der lösemittelfreien und abfallarmen Pulverlackierung bezüglich Oberflächenqualität und nachhaltigem Beschichtungsprozess können dabei sowohl in Hochgeschwindigkeitsanlagen für hohe Durchsatzmengen als auch in wandlungsfähigen Anlagen für kleine Losgrößen genutzt werden. Damit wurden die Ziele des Vorhabens erreicht.

Abschlussbericht: Bestnr. 2500-011 Preis 147,60€





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