Die Herstellung metallischer Pulverbeschichtungen erfolgt am besten durch das Verfahren des Bondings, das relativ sicher ist und bei korrekter Ausführung keine freien Metallpartikel im Pulver hinterlässt.
Das Bonding-Verfahren kann als vollständiges Haften von Metall-Pigmenten an der wärmehärtenden Basis beschrieben werden. Probleme im Zusammenhang mit der Trennung und Agglomeration verschwinden bei gleichzeitiger Möglichkeit des Recyclings der Pulver wie bei normalen Pulverlacken ohne Metallpigmente.
Der Metallic-Effekt ist auch bei großen Produktchargen und Oberflächen konstant. Das Risiko, das beim Beimischen von Pigmenten, vor allem von solchen aus Aluminium, besteht, wird beseitigt, indem eine sichere Basis für das Verfahren (Inertisierung mittels Stickstoff) geschaffen und für die Herstellung die besten Geräte mit Zulassung für die Verwendung in explosionsgefährlichen ATEX-Umgebungen genutzt werden.
Das Bonding-Verfahren kann in verschiedene Abschnitte unterteilt werden:
Haften
Dies wird einfach mithilfe von Wärme und Erweichen der Pulverbeschichtung sowie anschließendes Mischen der Metallpigmente erreicht, bis alle Partikel buchstäblich an der Oberfläche der Pulverpartikel „kleben“. Um diesen Effekt zu erhalten, werden am häufigsten Turbomischer verwendet: Dazu werden der Pulverlack und die Metallpigmente in den Hochgeschwindigkeits-Turbomischer geladen (der in der Regel ummantelt, um eine gewisse Kontrolle der Prozesstemperatur zu ermöglichen) und dann für einige Minuten mit hoher Geschwindigkeit gemischt. Die Mischenergie führt zu einer Erhöhung der Temperatur des Pulvers bis zum Erreichen der Erweichungstemperatur (TG: 40 bis 60 °C), wodurch die Metallpigmente an der Oberfläche des Pulvers haften können. Nach Erreichen des Endpunktes des Mischvorgangs wird die Mischung schnell in eine Kühlvorrichtung abgelassen, um einem vorzeitigen Erhärten/Verfestigen entgegenzuwirken.
Abkühlung/Batch
Die heiße Mischung muss möglichst schnell abgekühlt werden (25 °C). Dies geschieht mithilfe eines separaten Kühlers mit niedriger Intensität und wassergekühltem Mantel, der ausreicht, um die Temperatur der Masse zu reduzieren.
In den meisten Fällen entspricht die Materialmenge, die dem Bonding-Verfahren unterzogen wird, einem kleinen Teil einer größeren Charge, und somit kann der Kühler auch bis zu 3 Batches aus der Bonding-Anlage gleichzeitig abkühlen.
Sieben
Da der Pulverlack während des Bonding-Verfahrens Hitze ausgesetzt ist und somit Klumpen bilden kann, müssen diese gegebenenfalls aus dem Endprodukt beseitigt werden. Ein Maschensieb mit 130 -150 Mikron ist dafür in der Regel ausreichend.
Die Endanforderungen an einen optimalen gebonderten Pulverlack sind: optimale Wiederverwertung der Pulver während des Auftragverfahrens dank der festen Verbindung zwischen den Metallpigmenten und der Basis aus gebondertem Pulver; keine Abtrennung des Pulverlacks während des Auftrags mittels Spritzverfahren; gleichmäßiger Auftrag auch des Metallic-Effekts auf das Werkstück.
Viele Infos auf https://de.wikipedia.org/wiki/Pulverlack
Vormischen der Rohstoffe (https://www.interpon.com/de/artikel/die-pulverlackherstellung)
Alle in Pulverlacken verwendeten Rohstoffe befinden sich beim Mischen in festem Zustand. Das Polymer und die übrigen Zutaten (wie Pigmente, Füllstoffe, Vernetzer etc.) werden präzise abgewogen und in ein Mischgefäß gefüllt. Die Stoffe werden daraufhin vermischt, um eine homogene Substanz herzustellen.
Extrusion
Diese Vormischung wird anschließend in den Extruder gegeben, dessen Zylinder auf einer genau definierten Temperatur gehalten wird. Die Zylindertemperatur ist dabei so eingestellt, dass sich das Polymer gerade so verflüssigt.
Eine zu hohe Temperatur führt zu einer niedrigen Schmelzviskosität mit geringer Scherkraft und einer schlechten Pigmentverteilung, sodass die Beschichtung nicht die gewünschten Leistungseigenschaften hätte.
Nun werden die Vorschubgeschwindigkeit am Trichter und die Geschwindigkeit der Extruderschnecke so eingestellt, dass die Schnecke immer gut gefüllt ist. Durch sorgfältige Abstimmung dieser drei Parameter werden hohe Scherkräfte aufrechterhalten, sodass es im Extruder zu einer gründlichen Durchmischung kommt.
Das geschmolzene Extrudat wird zwischen Kühlwalzen hindurchgeführt und tritt als dünne Platte mit einer Dicke von etwa einem Millimeter aus, ehe es in ca. 10 bis 20 mm große Stücke zerbrochen wird. https://www.neuman-esser.de/unternehmen/media/dosieren-und-dispergieren/
Bei der Pulverlack-Aufbereitung werden Additive wie Aluminiumoxid (AI2O3) oder Siliziumdioxid (SiO2, Silica), also Silica, eingesetzt, um die Fließfähigkeit der Feststoffteilchen zu verbessern.
Die Kosten für Additive bei der Pulverlackherstellung lassen sich senken, indem die Dispergierung des Additivs im Pulverlack verbessert wird. Damit verringert sich die erforderliche Menge an Additiven, während die gewünschte Fließfähigkeit erhalten bleibt.
Zu den Additiven im Pulverlack gehören Verlaufsmittel, Mattierungsmittel, Strukturadditive, Fließfähigkeitsmittel und Wachse, welche die Oberfläche beeinflussen. Die meisten Pulverlackadditive werden mit der Vormischung verbunden und während der Extrusion in die Formulierung eingearbeitet.
Additive, welche die Fließfähigkeit beeinflussen, etwa Aluminiumoxid und Silica, werden jedoch erst nach dem Extrudieren mit dem Pulverlack vermischt. Diese Post-Blend-Additive werden entweder vor, während oder nach dem Mahlen zugeführt [1].
Für das Aufbringen der Pulverbeschichtung ist vor allem die Fließfähigkeit wichtig. Die Additive, hauptsächlich Aluminiumoxid und Silica, erleichtern den Transport des Pulverlacks, vermeiden Oberflächendefekte und das Spucken während der Applikation des Pulverlacks. Aluminiumoxid verbessert zudem die Lagerstabilität, es verhindert die Feuchtigkeitsaufnahme von Pulverlacken und verbessert die Kantenbeschichtung der Substrate. Zusätzlich erhöht Aluminiumoxid die elektrostatisch positive Aufladbarkeit von Tribo-Pulvern [2].
In der Regel werden ca. 20 t bis 50 t Additive pro 10.000 t Pulverlack benötigt. Ziel ist es, die dem Pulverlack bei der Herstellung beigefügte Menge Aluminiumoxid oder Silica zu reduzieren.
Auch die Qualität des Pulverlacks soll verbessert werden. Weiße Flecken auf der Lackoberfläche, die durch Agglomeration im Pulverlack entstanden sind, sollen reduziert oder vermieden werden.
