Pulverbeschichtung und Nasslackierung;

Sprühbeschichtungsverfahren für Aluminiumlegierungsprofile

Das Sprühbeschichtungsverfahren für Aluminiumlegierungsprofile umfasst die elektrostatische Pulverbeschichtung und das elektrostatische Flüssigbeschichtungsverfahren. Zu den gängigen elektrostatischen Flüssigbeschichtungsverfahren für architektonische Aluminiumlegierungsprofile zählen das Sprühen mit Fluorcarbon-, Acryl- und Polyesterlacken.

Das Spritzbeschichtungsverfahren für Aluminiumlegierungsprofile besteht im Allgemeinen aus drei Schritten: Vorbehandlung, Spritzbehandlung und Einbrennen/Aushärten.

Abbildung 1 zeigt ein typisches Prozessablaufdiagramm für die Spritzbeschichtung von Aluminiumlegierungsprofilen.

(1) Vorbehandlung

Die Oberflächenvorbehandlung umfasst typischerweise ein Entfettungs- und ein chemisches Umwandlungsverfahren. Die Entfettung erfolgt in der Regel mit einem speziellen Entfettungsmittel, um Öl, Schmutz und Rückstände zu entfernen, die während des Extrusionsprozesses an der Oberfläche des Aluminiumprofils haften, sowie um die leichte, natürliche Oxidschicht des Profils zu beseitigen.

Die chemische Konversionsbehandlung umfasst üblicherweise die Chromatierung oder Phosphochromatierung. Ziel ist die Bildung eines chemischen Konversionsfilms (z. B. eines Chromat- oder Phosphochromatfilms) auf der Substratoberfläche, um die Haftung zwischen Substrat und Beschichtung (dem in nachfolgenden Schritten erzeugten Sprühfilm) zu verbessern und das Substrat zu schützen. Der Konversionsfilm sollte eine bestimmte Dicke aufweisen, die mittels Massenverlustanalyse bestimmt wird. Optimal sind Chromatfilme im Allgemeinen mit einer Dicke von 600 bis 1200 mg/m², während Phosphochromatfilme im Allgemeinen eine Dicke von 600 bis 1500 mg/m² aufweisen.

(2) Trocknungsbehandlung

Das Trocknen dient dazu, die Restfeuchtigkeit aus der Vorbehandlung zu entfernen. Grundsätzlich gibt es zwei Trocknungsmethoden: natürliche Trocknung und Hochtemperaturtrocknung. Bei der natürlichen Trocknung tropft das Material langsam in Innenräumen ab oder wird mit einem Ventilator getrocknet. Diese Methode ist jedoch zeitaufwendig und wenig effizient und wird daher von Unternehmen selten angewendet. Die meisten Unternehmen nutzen die Hochtemperaturtrocknung.

Bei der Hochtemperaturtrocknung muss die Trocknungstemperatur kontrolliert werden. Im Allgemeinen sollte die Trocknungstemperatur nach der Chromatierung 65 °C und nach der Phosphochromatierung 85 °C nicht überschreiten. Bei zu hoher Temperatur kann der chemische Umwandlungsfilm zu viel Wasser verlieren und beschädigt werden.

(3) Sprühbehandlung

① Elektrostatische Pulverbeschichtungsbehandlung

Bei der elektrostatischen Pulverbeschichtung wird mit einer Pulverspritzpistole Pulverlack auf die Oberfläche eines Aluminiumlegierungsprofils aufgetragen, um einen schützenden und dekorativen organischen Polymerfilm zu bilden. Dieses Verfahren basiert auf dem Prinzip eines elektrostatischen Hochspannungsfeldes.

Beim elektrostatischen Pulverbeschichten wird an die Spritzpistole eine hohe negative Spannung angelegt und das zu beschichtende Werkstück geerdet. Dadurch entsteht ein elektrostatisches Hochspannungsfeld zwischen Pistole und Werkstück. Wenn das Fördermedium (Druckluft) das Pulverlackpulver aus dem Pulverbehälter durch den Schlauch zum Ablenkring der Spritzpistole transportiert, erzeugt dieser, da er mit der negativen Hochspannungselektrode verbunden ist, eine Koronaentladung. Diese erzeugt dichte elektrische Ladungen um den Ring herum, wodurch das Pulverlackpulver negativ aufgeladen wird. Unter der kombinierten Wirkung der elektrostatischen Kraft und der Druckluftleistung wird das Pulverlackpulver von der Düse der Pistole auf das Werkstück gespritzt und gleichmäßig von der Oberfläche aufgenommen. Nach dem anschließenden Aushärtungsprozess bildet es eine gleichmäßige, durchgehende, ebene und glatte Beschichtung.

Zu den wichtigsten Prozessparametern beim elektrostatischen Pulverbeschichten gehören die Sprühspannung, der Sprühabstand und der Luftdruck. Die typische Sprühspannung liegt zwischen 60 und 80 kV, und der optimale Sprühabstand für eine gute Pulverauftragsleistung beträgt in der Regel 200 bis 300 mm.

② Elektrostatische Flüssigkeitssprühbehandlung

Beim elektrostatischen Sprühen wird flüssige Farbe mithilfe einer elektrostatischen Sprühpistole auf die Oberfläche eines Aluminiumprofils aufgetragen, um einen schützenden und dekorativen Film aus organischen Polymeren zu bilden. Acryl- und Polyesterlacke werden in der Regel in einem Arbeitsgang gesprüht (ein Sprühstoß für einen Film).

Allerdings sind für das Spritzen von Fluorcarbon-Farbe in der Regel zwei, drei oder vier Anstriche erforderlich:

• Zweischichtig: Grundierung gefolgt von einem Decklack.
• Dreischichtig: Grundierung, dann Decklack und schließlich Klarlack.

• Vierschichtsystem: Grundierung, dann eine Sperrschicht, gefolgt von einem Decklack und schließlich einem Klarlack.

  
  

Die wichtigste Ausrüstung für das elektrostatische Flüssigkeitsspritzen ist die elektrostatische Spritzpistole. Diese wird nach dem Zerstäubungsprinzip in zentrifugale elektrostatische Zerstäubung (z. B. Scheiben- und Drehglockenzerstäubung, wobei die Drehglocke häufiger vorkommt), pneumatische elektrostatische Zerstäubung und hydraulische elektrostatische Zerstäubung unterteilt. Zu den wichtigsten Prozessparametern gehören die Spritzspannung, der Spritzabstand, die Viskosität des Lacks und das Spritzvolumen. Die Spritzspannung wird typischerweise zwischen 60 und 90 kV geregelt, und der Abstand zwischen der elektrostatischen Spritzpistole und dem Werkstück beträgt in der Regel 150 bis 350 mm.

(4) Backen und Aushärten

Das Einbrennen und Aushärten ist ein entscheidender Schritt im Spritzlackierverfahren und hat maßgeblichen Einfluss auf die Lackqualität. Werden die Aushärtungsbedingungen nicht den Prozessanforderungen entsprochen, kann dies die Witterungsbeständigkeit, Haftung, chemische Stabilität und Schlagfestigkeit des Lacks beeinträchtigen. Die Aushärtungsbedingungen variieren je nach Lackart und müssen gemäß den Prozessvorgaben des Herstellers strikt eingehalten werden. Im Allgemeinen beträgt die Aushärtungstemperatur für Pulverlacke 200 °C für 10 Minuten, während Fluorcarbonlacke eine höhere Temperatur von typischerweise 230 °C für 10 Minuten benötigen.

Abschluss

Sowohl die elektrostatische Pulverbeschichtung als auch das elektrostatische Flüssigspritzen sind hochwirksame Oberflächenbehandlungsverfahren, die Aluminiumlegierungsprofilen entscheidenden Schutz und ein ansprechendes Aussehen verleihen. Durch die sorgfältige Steuerung jedes einzelnen Verfahrensschritts – von der vorbereitenden Entfettung und chemischen Umwandlung über die präzise temperaturgeregelte Trocknung bis hin zum abschließenden, genau kalibrierten Spritzvorgang und der Hochtemperaturhärtung – können Hersteller die Langlebigkeit, Haftung und Qualität des Endprodukts sicherstellen. Die Wahl zwischen Pulver- und Flüssigspritzen hängt von den spezifischen Leistungsanforderungen ab, beispielsweise dem Bedarf an der überlegenen Witterungsbeständigkeit von Mehrschicht-Fluorcarbon-Systemen. Die grundlegende Verpflichtung zur Prozesskontrolle bleibt jedoch der Schlüssel zu einer erstklassigen Oberflächenbeschaffenheit.

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