Dry-Blend-Systeme im sicheren Kreislauf

Die prozesssichere Kreislaufführung von Zwei-Komponenten-Gemengen scheitert meist am unterschiedlichen Haftungsvermögen der Einzelkomponenten – das Mischungsverhältnis im Kreislauf verändert sich mit der Zeit. Ein Verfahren, dieses Verhältnis nicht nur automatisch zu kontrollieren, sondern auch zu regeln, haben Markus Cudazzo und Joachim Domnick entwickelt.

Ein großer Vorteil von pulverförmigen gegenüber flüssigen Beschichtungsmaterialien ist, dass beim Aufbringen auf das Substrat kaum etwas verloren geht. Im Gegensatz zu den Lacknebelverlusten beim Spritzlackieren, lässt sich das Overspray von Pulverlacken leicht auffangen und wiederverwenden. Schwierigkeiten gab es bislang nur bei Pulvermaterialien in Form von Zwei-Komponenten-Gemengen (»Dry-Blend«-Systeme). »Ihre prozesssichere Kreislaufführung scheitert meist daran, dass die beiden Komponenten nicht gleich gut auf dem Substrat abgeschieden werden und sich so im Laufe der Zeit das Mischungsverhältnis im Kreislauf verändert«, skizziert Markus Cudazzo das Problem. Unterstützt von Dr. Joachim Domnick und Ulrich Strohbeck hat er am Fraunhofer IPA ein neues Verfahren entwickelt, bei dem das Mischungsverhältnis kontrolliert und konstant gehalten wird.

Ausgangspunkt ist die aktuelle Zusammensetzung. Die verrät die reibungselektrische Aufladung des zu versprühenden Gemenges. »Entsprechend der gemessenen Aufladung regelt das System die elektrostatischen Sprühparameter und sorgt mittels einer kombinierten Tribo-/Koronaaufladung für ein gleichbleibendes Mischungsverhältnis bei der Applikation und im Kreislauf«, erklärt Cudazzo. Damit das Verhältnis der beiden Komponenten des Dry-Blend-Systems regelbar ist, müssen sie sich deutlich in ihrer triboelektrischen Aufladbarkeit unterscheiden. Geeignet sind beispielsweise Gemenge aus Kunststoff- und anorganischen Pulvern wie Lötpulver. Das Maß für die Aufladbarkeit ist die massenspezifische Ladung q/m, die sich aus dem Tribostrom – als Erdableitstrom des Sprühorgans messbar – in Verbindung mit der versprühten Pulvermenge pro Zeiteinheit ergibt. Stellgröße ist im Triboaufladungsteil die Triboluft, im Koronaaufladungsteil die Hochspannung. Ein kombiniertes Tribo-/Korona-Sprühsystem, bei dem beide Aufladungsmechanismen getrennt gesteuert werden, appliziert das Gemenge.

Reichert sich beispielsweise die geringer triboelektrisch aufladbare Komponente im Kreislaufpulver an, weil sie sich auf dem Werkstück schlechter abscheidet, sinkt dadurch die Triboaufladung des zu versprühenden Pulvergemenges. Dem wirkt eine Erhöhung der Hochspannung im Korona-Aufladungsteil solange entgegen, bis die triboelektrische Aufladung und damit das Mischungsverhältnis des zu versprühenden Gemenges wieder seinen Soll-Wert erreicht hat.

Die bekanntesten Pulverbeschichtungsmaterialien, die als Zwei-Komponenten-Gemenge verarbeitet werden, sind Metallic- und Perlglanzpulver. Sie erfreuen sich nicht nur bei Autolacken zunehmender Beliebtheit. Ein anderes Beispiel sind funktionelle Beschichtungen, wie etwa die Lötpulverbeschichtung beim Hartlöten von Aluminiumprofilen. Weitere Anwendungsmöglichkeiten für ihr Verfahren untersuchen Cudazzo und seine Kollegen bereits. Im Blick haben sie unter anderem die Herstellung von Schleifpapier mit verschiedenem Kornmaterial und Anwendungen in der Lebensmittelbranche, etwa das Bestäuben von Schokoladenfiguren.

Ihre Ansprechpartner für weitere Informationen:
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
Dipl.-Ing. (FH) Markus Cudazzo, Telefon: 0711/970-1761, Telefax: 0711/970-1035, E-Mail:  mc@ipa.fhg.de Dr.-Ing. Joachim Domnick, Telefon: 0711/970-1762, Telefax: 0711/970-1035, E-Mail: jhd@ipa.fhg.de