Lecks in industriellen Flüssigbeschichtungen: warum sie auftreten und wie man sie beseitigt

Oft werden sie auf Bedienungsfehler zurückgeführt, obwohl dies nur teilweise stimmt: Die Bildung von Tropfen ist in Wirklichkeit das Ergebnis eines nicht erreichten Gleichgewichts zwischen dem Verhalten der Farbe, der Applikationsmethode und den Prozessbedingungen. Um zu verstehen, warum sie entstehen, muss man die Lackierung als ein integriertes System betrachten, in dem die Viskosität des Lacks, die Applikationsparameter und die Anlagenkonfiguration die Stabilität des Films mitbestimmen. An dieser Front spielt die Fehlervermeidung eine Rolle.

Zum Zeitpunkt des Auftragens befindet sich die Farbe in einem flüssigen Zustand(Nassfilm) und muss eine Übergangsphase durchlaufen, in der die zerstäubten Tröpfchen zusammenkommen (Koaleszenz), die Lösungsmittel zu verdampfen beginnen und die Viskosität allmählich zunimmt. Wenn dieser Prozess nicht ausgeglichen ist, setzt sich die Schwerkraft gegenüber der Oberflächenspannung und der Viskosität des Produkts durch und erzeugt:

• vertikale Tröpfchen;
• ausgiebiges Abtropfen;
• örtlich begrenzte Ansammlungen;
• ungleichmäßige Verdickung.

Das Risiko erhöht sich an senkrechten Flächen, Kanten und komplexen Geometrien, wo sich das Material naturgemäß konzentriert.

In industriellen Flüssiglackierkabinen wird die Farbe mit verschiedenen Arten von automatischen oder manuellen Dosierpistolen aufgetragen.

Die Spritzpistole zerstäubt die Farbe, d.h. sie steuert die Größe der Tröpfchen, die Geschwindigkeit des Auftreffens auf dem Werkstück und die Gleichmäßigkeit des Niederschlags. Eine nicht optimale Pistolenkonfiguration verursacht eine schlechte Zerstäubung und kann einen instabilen Film erzeugen. Hier sind die wichtigsten kritischen Punkte, die es zu beachten gilt.

• Unzureichender Druck: erzeugt größere Tröpfchen, wodurch der Film anfälliger für die Schwerkrafttropfen wird.
• Übermäßiger Durchfluss: verursacht Farbablagerungen.
• Falsches Gebläse: führt zu einer ungleichmäßigen Verteilung des Produkts.
• Falscher Abstand zwischen Pistole und Werkstück: erzeugt lokale Überlastungen.

Zu diesen Variablen kommt noch der erhebliche Unterschied zwischen manueller und automatischer Anwendung hinzu:

Manuelle Anwendung

In manuellen Spritzkabinen steuert der Bediener den Abstand, die Geschwindigkeit und die Überlappung der Durchgänge in Echtzeit. Dies bietet eine größere Prozessflexibilität, führt aber auch zu einer gewissen Variabilität durch menschliches Eingreifen: Inkonsistente Bewegungen oder eine zu lange Verweildauer auf einer Fläche können zu Ablagerungen und Tropfen führen.

Automatische Anwendung

Bei automatischen Systemen sind die Pistolen auf Hubgeräten oder Robotern montiert und arbeiten mit programmierten Parametern. Dies ermöglicht eine hohe Wiederholbarkeit und Konsistenz der Ergebnisse, setzt den Prozess jedoch Einstellungsfehlern aus, wie z. B. ungeeigneten Geschwindigkeiten, nicht optimierten Trajektorien und Fördermengen, die nicht auf die Geometrien der Teile kalibriert sind.

In der industriellen Umgebung hängt die Qualität der Beschichtung nicht nur von der Korrektheit der Parameter ab, sondern auch von ihrer Fähigkeit, im Laufe der Zeit konstant zu bleiben. Die Wiederholbarkeit des Prozesses ist daher ein Schlüsselfaktor, um das systematische Auftreten von Tropfen während der Produktion zu vermeiden.

Eine zu flüssige Farbe neigt dazu, leicht zu fließen, während die richtige Viskosität den Film gleichmäßiger verfestigen lässt, wenn die Lösungsmittel verdampfen.

Die Verdünnung ist eine der häufigsten Ursachen für die Instabilität des Films: ein Überschuss an Lösungsmittel verringert die Viskosität und erhöht das Risiko von Lecks. Eine unkontrollierte Verdünnung ist für das nicht wiederholbare Verhalten des Produkts verantwortlich.

Die Wahl des Lösungsmittels wirkt sich direkt darauf aus, wie lange der Film flüssig bleibt. Langsame Lösungsmittel verlangsamen die Verdunstung, d.h. der Film bleibt länger nass, was die Gefahr des Abtropfens erhöht. Schnelle Lösungsmittel begünstigen eine schnellere Aushärtung: die Wahrscheinlichkeit des Abtropfens sinkt, andere Defekte, wie Orangenhaut, nehmen zu.

Die Vermeidung von Leckagen erfordert die Einhaltung eines stabilen Prozessfensters, d.h. eines kontrollierten Bereichs von Parametern, innerhalb dessen das Filmverhalten vorhersehbar ist. Selbst kleine Abweichungen von diesem Fenster in Bezug auf Viskosität, Temperatur, Durchflussmenge oder Belüftung können die Stabilität der Beschichtung beeinträchtigen und Oberflächenfehler verursachen.

Zusätzlich zu den Parametern, die mit der Farbrezeptur und der Applikation zusammenhängen, wird das Abtropfen von Flüssigfarbe stark von den Umgebungsbedingungen und den Prozessvariablen entlang der Lackierstraße beeinflusst.

Zum Beispiel verändert eine Änderung der Umgebungstemperatur die Verdunstungszeiten, was wiederum die scheinbare Viskosität des Films und die Reaktion auf die Sprühparameter beeinflusst. Der Umgang mit Tropfwasser erfordert daher ein ganzheitliches Verständnis des Prozesses und keine isolierten Eingriffe in einzelne Variablen.

Das Vermeiden von tropfenden Farben in flüssigen industriellen Prozessen bedeutet daher, ein komplexes Gleichgewicht von physikalischen, chemischen und betrieblichen Variablen zu steuern.

• Die Farbe muss ein vorhersehbares und wiederholbares Verhalten aufweisen. Daher ist es wichtig, die Viskosität und die Verdünnung regelmäßig zu überprüfen.
• Die Anwendung muss eine gleichmäßige Abscheidung gewährleisten. Daher müssen Druck und Durchflussmenge der Spritzpistolen an die Geometrie des Werkstücks und die vorgesehenen Durchgänge angepasst werden.
• Die Umgebungsbedingungen sind ein wesentlicher Bestandteil des Prozesses, so dass Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftstrom in der Kabine stabilisiert werden müssen.
• Die Integration von automatischen Systemen zur Prozesssteuerung und -überwachung optimiert die Effizienz des gesamten Systems.