Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Qualitativ hochwertige Pulverbeschichtung in produktionsähnlichen Precoating-Linien - Hipolin

Das Pre-Coating von Coils bietet aufgrund der lösemittelfreien Pulverbeschichtungstechnologie Qualitäts- und Umweltschutzvorteile. Coil-Beschichter beliefern vor allem den Bausektor. Precoating-Linien sind auf die Produktion großer Stückzahlen mit wenigen Farbwechseln und Fördergeschwindigkeiten von ~ 0.25 m/s ausgelegt. Der Markt verlangt aktuell nach flexibleren Prozessen und Geschwindigkeiten bis zu 1 m/s.

Der schnelle und weit entwickelte, auf dem elektrostatischen Fluidisierbett beruhende Pulverbeschichtungsprozess wird als vielversprechende Technik weiter vorangetrieben. Eine Schwachstelle der Technik sind bisher unregelmäßig auftretende Streifen in der ausgehärteten Schicht. Auch die forcierte Temperaturbehandlung, bei der die Verlaufsqualität durch Viskositätserniedrigung verbessert wird hat bisher nicht zu der angestrebten hohen Oberflächenqualität geführt.

Die These ist, dass die während der elektrostatischen Applikation auf engem Raum und bei hohen Fördergeschwindigkeiten auftretenden hohen Raumladungsdichten die Feldstärke nahe der aktiven Elektrode und die Partikelladung reduzieren sowie die Feldstärke in Richtung des geerdeten Substrats erhöhen. Der Grund dafür sind zeitabhängige Prozesse wie beispielsweise der Partikelflug, die zu ungewolltem, intermittierendem Flackern der Sprühwolke und Streifenbildung führen.

Im Rahmen des zu beantragenden Projektes haben die beiden F&E-Partner CRM und IPA geplant, die Schichtqualität durch Erreichung einer gezielten, definierten Dynamik des elektrischen Feldes zu erhöhen und damit die Qualitätsverluste durch Inhomogenitäten zu eliminieren sowie den Temperaturbehandlungsprozess anzupassen. Der optimierte Prozess wird vom Prototyp-Maßstab in eine Testlinie bei CRM überführt.

Die beteiligten KMU können durch die erreichte verbesserte Qualität sowie energieeffizientere Temperaturbehandlung Coils schneller, effizienter und kostengünstiger produzieren oder neue Komponenten für das Precoating liefern.

Ergebniszusammenfassung:

Im Rahmen des CORNET-Vorhaben „Hipolin“ wurde das elektrostatische Fluidisierbett mit integrierter Infrarot-Einbrenntechnik für eine streifenfreie Beschichtung für Prozessgeschwindigkeiten von bis zu 1 m/s weiterentwickelt. Dabei wurde ein neues Modulationssystem für die homogene Zuführung der Fluidisierungsluft und eine neue kompakte Hochspannungstechnik entwickelt. Zur Integration der Einbrenntechnik wurde die IR-Trockner-Leistung durch den Eintrag von zusätzlicher Heißluft angepasst. Für den in der Praxis üblichen Dauerbetrieb wurde eine Füllstandsüberwachung und eine Pulverzudosiereinheit weiterentwickelt, die während des Beschichtungsbetriebes eingesetzt wurde.

Für den künftigen Praxiseinsatz des elektrostatischen Fluidisierbetts wurden Langzeittest durchgeführt. Dabei wurde erstmals das Phänomen der „Agglomerat- und Schlickbildung“ im Pulverfluid festgestellt. Dieses Phänomen führte zu einer ungleichmäßigen Fluidisierung des Pulverlackes und damit zu einem inhomogenen Schichtauftrag auf dem Substrat. Durch die Entwicklung einer speziellen Vibrationstechnik konnte die „Agglomerat- und Schlickbildung“ soweit reduziert werden, dass die Fluidisierung nicht wesentlich beeinträchtigt wurde und keinen negativen Einfluss mehr auf die Beschichtungsqualität hatte.

Durch den Einsatz dieser neuen kompakten Hochgeschwindigkeits-Pulverbeschichtungsanlage, die einen schnellen und kostengünstigen Farbwechsel ermöglicht, qualitativ hochwertige Oberflächen erzeugt und mit dem kompakten und energieeffizienten Infrarot-Pulverschmelz- und Vernetzungsprozesses, wird das Projekt zur Nachhaltigkeit beitragen, indem es VOCs eliminiert, die Energieeffizienz erhöht, die Taktzeiten verkürzt und die Qualität der Beschichtung erhöht. Ein weiterer Vorteil ist die Senkung der Gesamtkosten für die Herstellung beschichteter Coils für KMU, die Vereinfachung der Produktion von Losgröße 1 und die Erhöhung der Gesamtflexibilität des Produktionsprozesses.