Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Ermittlung der Struktur-Eigenschaftsbeziehungen von Lacken für die Applikation mit oversprayfreier und selektiver Lackiertechnik“ (DigitalPainting)

Bei vielen Lackierverfahren entsteht Spritznebel, der Lackverluste, Kontaminierung der Anlage und komplexe Entsorgungsaufwände verursacht und außerdem selektives Beschichten von Teilflächen unmöglich macht. Derzeit sind viele Anstrengungen zu beobachten, neue Applikationstechniken zur oversprayfreien Beschichtung zu entwickeln, indem Einzeltropfen in einer Düse erzeugt werden. Der Marktdurchbruch scheitert derzeit daran, dass für diese neue Lackapplikation die Anforderungen an das Lackmaterial nicht verstanden sind.

In diesem Projekt soll die Beziehung der Lackeigenschaften (vor allem die komplexe Rheologie und Oberflächenspannung) zur Tropfenerzeugung untersucht und Vorgaben zur Entwicklung von Lackmaterialien und zur Auslegung der Applikationsdüsen erarbeitet werden. Wesentliche Arbeitsschritte werden numerische Simulationen des Lackflusses im Applikator, Hochgeschwindigkeitsaufnahmen der Tropfenerzeugung und erweiterte rheologische und Oberflächenspannungs-Untersuchungen sein. Darunter fallen u. a. Dehnrheologie, Viskoelastizität und dynamische Oberflächenspannung der Lacke.

Damit werden für viele Bereiche, wie z. B. der Mehrfarbenlackierung, dem selektiven Korrosionsschutz und der vollständigen Vermeidung von Overspray, die Türen geöffnet, und dort außerordentlich effiziente und verlustfreie Beschichtungsprozesse ermöglicht. Außerdem werden manuelle Prozessschritte wie Maskieren überflüssig und Kabinen wegen der reduzierten Zuluftanforderung kompakter und flexibler. Vor allem KMU können damit schnell neue Geschäftsmodelle aufbauen, dies gilt sowohl für Hersteller von Applikatoren und von speziellen Lacken als auch für Lohnbeschichter.

Ergebniszusammenfassung:

Es wurden die Zusammenhänge zwischen Lackmaterial und oversprayfreier Beschichtungstechnik untersucht. Die wichtigsten Ergebnisse betreffen die fluiddynamische Beschreibung der Tropfenerzeugung und die Definition der Anforderungen an komplexe rheologische Eigenschaften (Viskosität im Hochscherbereich, Dehnviskosität) und Oberflächenspannung.

Damit können Hersteller von Applikationsgeräten diese besser auslegen und parametrieren (z. B. hinsichtlich Druckverlauf und Stößelbewegung) und Lackhersteller gezielt Materialien an die neue Technologie anpassen. Anwender, Berater und Messgerätehersteller können die Ergebnisse nutzen, um schneller die ressourcen-effiziente Technik einzuführen und die geforderte Qualität der Beschichtung herzustellen (z. B. Lackfilmverlauf, Läuferstabilität).