Ausarbeitung zum Thema

Lacke
 

Im Rahmen des Projektes:

"Nutzung elektronischer und multimedialer

Informationsquellen in Schulen"



 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Inhalt

Geschichte der Lacke
Gängige Lacke
Nitrolacke und weitere Lackkomponenten
Polyurethanlacke
Säurehärtende Lacke
UV- Lacke
Ungesättigte Polyesterlacke
Schellack
Öle und Wachse
Lack- Auftragssysteme Lackgießmaschinen
Leistenlackiergießmaschinen
Walzverfahren
Walzenlackauftragsmaschinen
Lackieren im Reversverfahren
Tauchen
Fluten
Spritzen
Hochdruck- Spritzen
Niederdruck- Spritzen
Airless- Spritzen
Airless- Plus
Elektrostatisches Lackieren
Trocknungstechniken Heißlufttrocknung
Strahlungstrocknung
Infrarottrocknung
UV- Strahlungstrocknung
Lichtimpulstrocknung
Elektonenstrahltrocknug
Lackkühlung

 
 

Geschichte der Lacke

Die Verwendung von Lacken begann vor etwa 2500 Jahren, als die Chinesen ihre feinen Holzarbeiten mit einer schmückenden Lackschicht überzogen. Bis zum Ende des vergangenen Jahrhunderts blieb die Lackherstellung ein Handwerk, welches auf der Erfahrung und dem Können des Siedemeisters beruhte. Damals stand die Verschönerung im Mittelpunkt der Lackkunst. Die Anzahl der in der Natur vorkommenden Pigmente und Bindemittel war ebenso eingeschränkt und begrenzt wie die Einsatzfelder der Lacke. Das Zeitalter der wissenschaftlichen Lacktechnik begann mit der Entwicklung der Phenolharze im Jahre 1905. Als ein weiterer Meilenstein in der Geschichte der Lacke ist die erfolgreiche durchgeführte Synthese der Alkydharzlacke. Die wissenschaftliche Forschung hat viele Erneuerungen im Bereich der Lackindustrie hervorgebracht.
 

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Gängige Lacke
 

  1. Die heute angebotene Palette der Möbellacke umfaßt folgende Produkte:
  2. Cellulosenitratlacke (CN- Lacke);
  3. Polyuretanlacke (PUR- Lacke);
  4. säurehärtende Lacke (SH-Lacke);
  5. UV- härtende Lacke;
  6. in geringen Mengen Polyesterlacke.
Nitrolacke und weitere Lackkomponenten
 

Nitrolacke ( Cellulosenitratlacke )

Diese Art von Lacken setzt sich aus folgenden Komponenten zusammen: Nitrozellulose, Weichmachern, Mattierungs-, Schleif- und Lichtschutzmitteln, zudem werden Lösemittel und Pigmente verwendet. Bei Klarlacken beträgt der Anteil der Bindemittel ca. 25%, die Lösemittel betragen ca. 75%. Lacke mit einem hohen Anteil an Pigmenten haben einen Feststoffanteil von ca. 30-45%, der Lösemittelgehalt beträgt ca. 55-70%.

Bindemittel verbinden sich mit Pigmenten und Füllstoffen. Sie bestehen aus verschiedenen Natur- oder Kunstharzen, die für die gute Haftung am Untergrund sorgen und - als wesentliche Aufgabe - den Schutzfilm bilden.

Pigmente und Füllstoffe geben dem Lack Farbe und Körper. Sie sind im Bindemittel gleichmäßig verteilt und bestehen aus unlöslichen, anorganischen oder organischen, pulverförmigen Feststoffen. Bei Klarlacken fehlen diese Feststoffe natürlich, bei Lasuren sind sie besonders fein verteilt oder löslich.

Lösemittel machen die Beschichtungsstoffe erst verarbeitbar. Es sind verschiedene flüchtige organische Flüssigkeiten oder Wasser, die während der Verarbeitung und nachher verdunsten. Wärme beschleunigt diesen Prozeß."[1]

Mattierungsmittel bestehen aus fein zerteilten anorganischen Stoffen, Salzen oder Kunststoffen. Durch diese Zusätze ergibt sich ohne eine weitere Nachbehandlung ein mehr oder weniger starker Mattglanz.

Schleifmittel wie Zinkstearat verbessern die Schleifbarkeit der trockenen Lackfilme.

Lichtschutzmittel absorbieren die UV-Strahlung und verzögern damit die Vergilbung des Holzes.

Weichmacher wie Adipinsäureester und Phtalsäureester sind in den Molekülverband locker eingelagerte Stoffe, die den Lackfilm auf Dauer elastisch halten. Sie sind notwendig, weil die Nitrozellulose zur Versprödung und Rißbildung neigt.

Harze sind meist Kunstharze. Sie geben dem Lackfilm Beständigkeit gegen Chemikalien, Abrieb und Witterungseinflüssen. Außerdem erhöhen sie dessen Haftfestigkeit, Füllkraft, Härte und Glanz." [2]

"Nitrozellulose stellt eine Verbindung aus Zellulose und Salpetersäure dar. Die Nitrozellulose gibt es als E- und A- Wollen. Die E- Wolle ist in Ester löslich, die A- Wolle in Alkohol. Die ester- lösliche Nitrozellulose bildet den Grundstoff für Lacke, die alkohol- lösliche den Grundstoff für polierfähige Lacke ( Polituren ) und mattierungsfähige Lacke ( Mattierungen )." [3]

Diese Art von Lösemittellacken stellen auch in der heutigen Zeit noch einen großen Anteil in der Oberflächenbehandlung des Tischlers. Der Anwendungsbereich umfaßt ca. 45-50% im Bezug auf andere Lacksysteme. Diese Zahlen lassen sich daher erklären, daß diese Lacke einfach und problemlos verarbeitet werden können. Eine gut geschliffene Oberfläche kann noch dem ersten Lackiervorgang schon nach ca. 20 bis 30 Minuten später geschliffen und nochmals lackiert werden. Des weiteren weist der Lack auch den Vorteil auf, daß er immer wieder angelöst werden kann, was für den Tischler eine Arbeitserleichterung bedeutet, wenn Schäden an der Fläche entstanden sind. Die trockene Lackfläche hat eine befriedigende Widerstandsfähigkeit bezüglich mechanischer und chemischer Einflüsse. Bei stark beanspruchten Flächen wie Küchenarbeits- oder Schreibtischplatten ist dieser Lack nicht unbedingt zu empfehlen. Aus diesem Grunde wird dieser Lack größtenteils für nicht zu stark beanspruchte Möbelteile verwendet. Ein Problem weist der Lack im Hinblick auf die Verarbeitung auf, denn durch den hohen Anteil an Lösemitteln, die bei der Verarbeitung auftreten, stößt er beim Immissionsschutzgesetz auf Schwierigkeiten.

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Polyurethanlacke

"Polyurethanlacke ( PUR- Lacke ) sind Reaktionslacke. Sie bestehen aus zwei Komponenten, dem Lack und einem Härter, die vor der Verarbeitung in einem entsprechendem Verhältnis miteinander zu mischen sind. Dadurch entsteht ein Lack/Härter- Gemisch."[4] Die Handelsnamen der beiden Lackkomponenten sind Desmodur und Desmophen ( daher auch die Bezeichnung DD- Lacke ). Desmophen ist der Stammlack, er besteht aus einem ungesättigtem Polyesterharz diese wiederum bestehen aus Alkoholen und Säuren. Der Härter oder Zusatzlack Desmodur besteht zum Großteil aus den Elementen Stickstoff, Kohlenstoff und Sauerstoff. Bei den klaren PUR- Lacken beträgt der Anteil der Bindemittel ca. 25-30% und die Lösemittel ca. 70-75% . Bei Lacken mit Pigmenten werden diese dem Stammlack zugesetzt, der Anteil bewegt sich hierbei im Bereich der Feststoffe um ca. 30-67% und der Lösemittelanteil um die 33-70%.

In der Verarbeitenden Industrie werden von PUR- Lacken 35-40% anteilig verwendet, mit steigender Tendenz. Die Verarbeitung ist nach dem Mischen ähnlich wie die der CN- Lacke. Bei der Verarbeitung muß beachtet werden, daß nicht ausgehärtete Lacke sehr empfindlich auf Fremdstoffe reagieren. Diese Eigenschaft sollte bei der Verwendung von Beizen oder Bleichmittel unbedingt beachtet werden. Die Zeit des Aushärtens und die Phase der Schleifbarkeit ist bei dieser Art von Lacken etwas länger. Nach ca. 24 Stunden ist der Lack durchgehärtet, eine vollständige Beständigkeit gegen Chemikalien ist jedoch erst nach etwa 10 Tagen gewährleistet. Aus diesen Gründen werden diese Lacke für stark beanspruchbare Flächen wie zum Beispiel Badmöbel verwendet. Weitere Einsatzgebiete lassen sich in Krankenhäusern und Schulen feststellen, sogar Lebensmittel dürfen mit PUR- Lacken in Berührung kommen. Diese Umfangreichen Einsatzgebiete lassen sich auf seine hohe Beständigkeit gegenüber Reinigungs - und Desinfektionsmittel erklären. Weiter Vorteile dieser Lacke sind die hohe Kratz- und Abriebfestikeit, eine Beständigkeit gegenüber Lösemittel und Weichmachern ist ebenfalls gewährleistet wie die Lichtbeständigkeit. Ebenso wie der CN- Lack hat auch der PUR- Lack mit Problemen zu kämpfen. Es sind folgende zu nennen: eine relativ kurze Topfzeit, ein hoher Anteil an Lösemittel, langsame chemische Reaktion. Das Problem der kurzen Topfzeit hat die Industrie in den letzten Jahren etwas eindämmen können um so die Materialverluste zu minimieren. Da die Gefährdung durch den hohen Anteil an Lösemitteln nichts neues ist wurden Versuche unternommen PUR- Lacke auf Wasserbasis zu entwickeln. Dies galt bis vor ca. 8 Jahren noch als unmöglich. Da die Härterzusätze bekanntlich feuchtigkeits- empfindlich sind und mit Wasser unter Eindicken und Gasbildung reagieren. Heutzutage ist die Lackindustrie jedoch durchaus in der Lage, wasserhaltige PUR- Lacke mit guten Gebrauchseigenschaften zu entwickeln, und für die Holz- und Möbelbeschichtung zur Verfügung zu stellen. Um die positiven Eigenschaften voll auszuschöpfen, ist es wichtig, das Lackgemisch möglichst schnell zu verarbeiten, und für eine rasche Verdunstung des Wassers zu sorgen. Den je länger die Lackelemente mit dem Wasser in Berührung sind, um so größer wird der Anteil der unerwünschten Nebenreaktionen. Diese Reaktionen verbrauchen nicht nur wertvollen Härter, sondern können auch zur Entwicklung von Kohlendioxid führen. Aus diesem Grund dürfen gehärtete Lackreste nicht in verschlossen Behältern aufbewahrt werden, da es zu einer Entwicklung von Kohlendioxid führt. Ansonsten sind die Hydro- PUR- Lacke genauso zu verarbeiten wie ihre Verwandten PUR- Lacke. Die Festkörpergehalte der gebrauchsfertigen Lacke liegt bei ca. 35% für farblose und ca. 50% für pigmentierte Systeme. Der restliche Lösemittelanteil umfaßt ungefähr 10%, der Anteil an Wasser umfaßt etwa 40-60%. Die Trocknungszeiten sind etwas länger als bei den anderen Systemen. Diese neuartigen Lacke zeigen einen Weg auf, die hervorragenden Eigenschaften der bekannten Polyurethanlacke als umweltschonende und schadstoffarme Lacke der Zukunft zu sichern.

Wie zuvor schon angesprochen gibt es bei den PUR- Lacken das Problem der Lösemittelemission. Es gibt in unserer Zeit verschiedene Möglichkeiten diese Werte zu senken. Wird der Feststoffgehalt von 25% auf 40% erhöht, und die Auftragsmenge reduziert, ist eine Minderung der Emissionwerte um 50% zu erreichen. Bei Lacken auf Dispersionsbasis mit einem Lösemittelanteil von 10% kann das Verdunsten der flüchtigen organischen Verbindungen auf 9% der bisherigen Emission gesenkt werden. Polyurethanlacke ergeben wie schon erwähnt lösemittelfeste Beschichtungen. Diese Beschichtungen sind logischerweise nicht nur gegenüber äußerlicher Einflüsse resistent, sondern sie speichern die Restemissionen auch besser als die CN- Lacke. Daraus ergibt sich ein höherer Restimissionswert. Dies macht sich besonders bei dick aufgetragenen Lackschichten bemerkbar. Jedoch hat die Möbelindustrie die Aufgabe diesem Ausdunsten entgegen zu wirken. Es sollten folgende Arbeitsregeln beachtet werden:
 
 

  1. Ausreichende Trocknungszeit für den ersten Lackauftrag auf dem Holzuntergrund (Grundierung, Isolierung, Füller ), nach Möglichkeit über Nacht;
  2. Ausreichende Zwischentrocknungszeiten nach dem weiteren Lackiervorgängen;
  3. Ausreichende Trocknung nach der Endlackierung (nicht im Stapel lagern);
  4. Hinreichende Auslüftung der fertigen Möbel im geöffneten Zustand (am besten: bis kein Geruch mehr wahrnehmbar ist);
  5. Verwendung durchlässiger Verpackungsmaterialien, keine dichten Kunststoffolien.
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Säurehärtende Lacke

Säurehärtende Lacke (SH-Lacke) werden auch als Kalthärterlacke bezeichnet. Die klassischen SH-Lacke bestehen hauptsächlich aus einer Kombination eines Alkydharzes mit einem Amionharz (Harnstoff- und/oder Melaminharz), gelöst in organischen Lösemitteln. Der Bindemittelanteil bei Klarlacken beträgt ca. 35-45% der Härteranteil 55-65%. Farblacke (pigm. Lacke) besitzen einen Feststoffgehalt bis 80%, und einen Lösemittelanteil von ca. 20-50%. Die Oberflächenhärte, Wasserfestigkeit, Glanz und die Wetter bzw. die Chemikalienbeständigkeit ist von guter Qualität. Durch diese unbestreitbaren lacktechnischen Eigenschaften, wurden diese Lacke noch vor gut 15 Jahren in großen Mengen in der Möbelindustrie eingesetzt. Der Marktanteil betrug ca. 20%. Als in den 80er gegen den Einsatz von Formaldehyd, von Seiten der Bevölkerung, angegangen wurde, wurde der Einsatz dieser Lacksysteme durch die CN- Lacke und PUR- Lacke ersetzt. In Deutschland werden diese Lacke nur noch in geringen Mengen verwendet, in Frankreich, den englisch sprechenden Ländern sind diese Lacke nach wie vor weit verbreitet. Die Ausdünstung von Formaldehyd läßt sich so erklären: Durch das vermischen der Einzelnen Komponenten Aminioharz, Alkydharz werden Veretherungsalkohole abgespalten. Der entstandene Lackfilm neigt zu späteren Versprödungen und eventuell zur Rißbildung. Trotz dieser Nachteile bietet der Lack auch Vorteile. Um nur einige zu nennen, der Lack hat ein langes Potlife, die Trocknung lauft sehr schnell ab, die Lackierten Flächen sind schnell stapelbar. Die Verarbeitung des Lackes erfolgt mit den bekannten Methoden. Wird der Lack zum grundieren verwendet, setzt man dem Lack zwischen 20- und 50% Verdünnung zu. Der Lackauftrag kann naß in naß, oder auf einer trockenen Lackschicht erfolgen, die vorher jedoch angeschliffen werden muß. Eine Eigenschaft des Lackes ist es auch, daß Metalle von den Härtersäuren angegriffen werden. Aus diesem Grunde ist es notwendig Metallteile vor dem lackieren zu entfernen. Im Bezug auf die Emissionswerte verhalten sich die SH-Lacke etwas günstiger als die CN- Lacke und die PUR- Lacke. Diese Eigenschaft ist darauf zurückzuführen, daß der Festkörpergehalt der SH-Lacke größtenteils höher ist als der, anderer Produkte. Im Hinblick auf daß spätere Ausdünstungsverhalten, sind die SH-Lacke zwischen CN- und PUR- Lackierungen einzustufen.

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UV- Lacke

UV-Lacke sind Lacke ( Polymerisiationslacke ) die mit Hilfe von speziellen Photoinitatoren unter ultravioletten Licht Sekunden- schnell aushärten. Diese Photoinitiatoren nehmen Lichtenergie auf und zerfallen in reaktionsfreudige Spaltprodukte, die wiederum eine Kettenreaktion auslösen - so lange, bis der Lackfilm vollständig ausgehärtet ist. Dieser ganze Vorgang dauert nur Sekunden." Wasserlacke finden vor allem als UV-Lacke Anwendung, weil das Problem der längeren Trocknungszeiten auf diese Weise elegant und umweltgerecht gelöst werden kann. Für ebene Flächen werden lösemittelfreie UV-Lacke per Walze aufgetragen."[5] Die UV-Lacke setzen sich aus folgenden Stoffkomponenten zusammen: Polyesterharz, Polyacrylat, Photoinitiator, evtl. Lösemittel, (Pigmente). Der Feststoffgehalt kann bei den Lacken von 30-100% schwanken. Der Lösemittelanteil befindet sich zwischen 0 und 70%. Diese Angaben treffen auf Klar- und pigm. Lacke zu. Diese Lacke sind sehr Umweltverträglich, da die Lösemittel oder besser gesagt die Reaktivverdünner unter der UV-Strahlung mit dem Lack eine feste Verbindung eingehen. Durch den hohen Festkörpergehalt der Lacke steigt auch seine Ergiebigkeit. So können zu Beispiel vier bis fünf mal so große Flächen mit der Lackmenge bearbeitet werden im Vergleich mit CN- Lacken. Für einen Quadratmeter werden vom CN- Lack ca. 300 Gramm benötigt. Der Verbrauch der UV-Lacke liegt bei gleicher Fläche nur um die 30 bis 50 Gramm. Die Verwendungsbereiche des UV-Lacks sind ebenfalls sehr umfangreich, da sie sehr unempfindlich sind. Ein interessanter Einsatzbereich der Lacke ist zum Beispiel das Einsatzgebiet der Schulmöbel und Parkette werden mit UV-Lacken beschichtet. Für die Großindustrie hat der UV-Lack den großen Vorteil, daß er schnell ausgehärtet ist. Mitte der 60er Jahre entwickelte man diese Art der Beschichtung. Die Entwicklung dieses Systems entstand folgendermaßen." Da noch Anfang der 60er Jahre die Preßspannplatten, die für den Möbelbau verwendet wurden, mit Papierfolien beschichtet wurden, um die saugfähige und rauhe Oberfläche der Platten abzudichten - ein teures und aufwendiges Verfahren."[6] Deshalb suchte man nach alternativen und fand, wie schon angesprochen, Mitte der 60er Jahre ein Spachtelsystem, das unter der ultravioletten Strahlung schnell trocknete bevor es in die Spanplatte einziehen konnte. Daraus entwickelten sich die uns heute bekannten UV-Lacke.

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Ungesättigte Polyesterlacke

Ungesättigte Polyesterlacke (UP- Lacke) sind aus mehreren Komponenten zusammengesetzt." Der Stammlack besteht aus einem in Styrol gelösten ungesättigtem Polyesterharz. Als Zusatzlack oder Härter dienen organische Peroxidverbindungen. Außerdem ist im Lack zur Beschleunigung der Aushärtung ein Beschleuniger enthalten."[7] Da die ungehärtete Lackschicht auf Sauerstoff reagiert, wird dem Lack noch Paraffin zugefügt. Dieses Paraffin bewirkt, das ein Luftzutritt, verhindert wird und der Lack ohne Schwierigkeiten aushärten kann. Auch Polyesterlacke können noch andere Lackzusätze, wie die uns schon bekannten Pigmente und Stabilisatoren, haben. Der Festkörperanteil der UP- Lacke ist über 90%. Diese Eigenschaft, wird bei geschlossenporigen Lackaufbauten genutzt. Da nämlich schon mit wenigen Arbeitsgängen eine kunststoffähnliche Lackschicht erzielt werden kann. Die ausgehärteten Oberflächen sind kratz- und abriebfest, beständig gegen eine Vielzahl von Lösemitteln. Weitere positive Gesichtspunkte sind, das der Lack sehr resistent gegen Temperatur- und Klimawechsel ist. Des weiteren sollte noch erwähnt werden, das der Lack schnell aushärtet, lösemittelarm, ein hervorragendes Standvermögen und einen tiefen, brillanten Hochglanz aufweist. Trotz dieser Vorteile haben die Polyesterlacke auch Nachteile. Einer dieser Nachteile ist das kurze Potlife, aus diesem Grunde darf nur soviel Lack zur Verarbeitung hergestellt werden, wie auch in ca. 30-60 Minuten verarbeitet werden kann. Des weiteren dürfen die Räume wo der Lack verarbeitet werden darf ( UP- Lacke und CN- Lacke dürfen nicht in ein und derselben Spritzkabine verarbeitet werden, da der UP- Lack bei der Aushärtung Wärme abgibt, die den CN- Lacke zur Explosion bringen können ) nicht weniger als 20°C und nicht mehr als 25°C haben. Die Lackauftragsmengen sind beim UP- Lack sehr hoch auf 1m² werden bis zu 450g und oftmals auch bis zu 800g Lack aufgebracht." Manchmal ist ein Auftrag von zwei Schichten notwendig. Die zweite Schicht wird aufgetragen, wenn der Lack nach 10 bis 20 Minuten zu gelieren beginnt. Als Gelieren bezeichnet man den Übergang des flüssigen Lackes in den Festzustand. Zu Beginn des Gelierens steigt das Paraffin an die Lackoberfläche, um dort eine Schicht zu bilden. Die Paraffinschicht ist notwendig, um eine einwandfreie durchgehärtete und klebefreie Oberfläche zu erhalten. Ein weiterer Lackauftrag nach dem Gelieren ist nur möglich, wenn nach dem völligen Aushärten die Paraffinschicht sorgfältig abgeschliffen wurde. Bis zur vollständigen Durchhärtung der Lackschicht ist eine Beschädigung oder Berührung der Paraffinschicht zu vermeiden, weil selbst schwache Fingerabdrücke in der fertig polierten Fläche noch zu erkennen sind."[8] Nach dem Aushärten muß der Lack noch auf "Effekt" gebracht werden. Der Lackfilm wird mit der Körnung 150-180 vorgeschliffen. Der Feinschliff sollte mit der Körnung 280 bis 320 durchgeführt werden. Nach diesen Schleifvorgängen wird die gesamte Fläche geschwabbelt. Bei dem Schwabbeln handelt es sich um eine Art Polierverfahren. Auf die Fläche wird eine Schwabbelpaste aufgebracht, Dies Pasten enthalten sehr feine Schleifmittel, die zu Beispiel mit Baumwollschleiftellern aufgetragen werden. Diese zum Schluß übrig bleibende Wachsreste müssen mit einem Abpolierwasser entfernt werden. Die nun entstandenen Flächen werden hauptsächlich auf hochwertigen Gegenständen verwendet wie zum Beispiel Flügeln und Klavieren.

Die bisher aufgeführten Stoffe sind größtenteils auf synthetischer Basis hergestellt. Da die Bevölkerung aber ein immer höheres Umweltbewußtsein entwickelt, versucht die Industrie Lacke auf natürlicher Basis herzustellen. Der Grundgedanke bei natürlichen Lacken ist der, das natürliche Stoffe gesundheitsungefährdent sind. Bei dieser These handelt es sich aber um ein Vorurteil, welches gut widerlegt werden kann. So sind zum Beispiel Terpentinöle natürlicher Herkunft nach der Gefahrstoffverordnung als gesundheitsschädlich einzustufen. Den auch alternative Lacke brauchen Lösemittel die meistens in großen Mengen an die Umwelt abgegeben werden. Den auch diese Lösemittelemissionen können zu erheblichen Gesundheits- und Umweltbelastungen führen. Trotz dieser Risiken ist ein starker Anstieg auf dem Markt der "Biolacke" zu erkennen. Dies liegt eventuell auch an der Tatsache, daß die Dämpfe dieser Lacke als natürlich empfunden werden. " Als Zusammenfassung und Ausblick ist daher festzuhalten: Alternative Lacksysteme sind nicht an sich gesundheits- und umweltfreundlicher las Lacksysteme auf synthetischer Basis. Bei beiden Lacksystemen können grundsätzlich Inhaltsstoffe vorkommen, die gesundheits- und umweltschädlich sind."[9]

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Schellack
 

Schellack ist zum Beispiel ein Lack der auf natürlicher Basis gewonnen wird. Bei Schellack handelt es sich um ein Ausscheidungsprodukt der Lackschildlaus. Heute werden Schellacke aus folgenden Inhaltsstoffen hergestellt. "Dem Stammlack Schellack, Pflanzenwachs, Pflanzenöl und Gährungsalkohol".[10] Die daraus entstandenen Oberflächen sind nicht besonders Wasser-, alkoholfest. Weiterhin weist der Lack keine sehr starken mechanischen Eigenschaften auf. Um 19 Hundert wurden Schellacke anders Hergestellt. Eine gewöhnlich lichte Schellackpolitur wurde aus verschiedenen Komponenten zusammengesetzt. Diese Komponenten waren meistens verschieden farbige Schellack Grundstoffe. Als Hauptbestandteil wurde hochprozentiger Alkohol verwendet. Solche Lack Zusammensetzungen werden heute nur noch für alte, historische Möbelteile verwendet, da die Herstellung sehr Zeit und Kosten aufwendig ist.

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Öle und Wachse
 
 

Öle und Wachse sind weitere natürliche Beschichtungsmittel. Die Öle bestehen aus Pflanzenölen, wie zum Beispiel Leinöl, Holzöl und Safloröl. Als weitere Zusatzstoffe sind Isoparaffine und bleifrei Trockenstoffe zu nennen. Die Wachse bestehen ihrem Ursprung nach aus verschiedenen Grundwachsen. Diese Wachse können tierischer Herkunft sein wie die Bienenwachse, oder einen pflanzlichen Ursprung haben. Zu den pflanzlichen Stoffen zählen Carnaubawachse und Braunkohle. Die Oberflächen der Wachse sind gegenüber äußeren Einflüssen nicht sehr beständig. So quellen sie durch Wasser auf, werden durch Wärme weich und haben keine guten mechanischen Eigenschaften. Die Flächen die mit Öl behandelt wurden, reagieren ebenfalls negativ auf Wasser, der Ölfilm quillt auf. Bei Reinigungsmitteln besteht die Gefahr, das der Ölfilm verseift, weiterhin kann die Oberfläche bei Lichtabschluß vergilben.

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Lack- Auftragssysteme







Wenn man die Entwicklungsphasen der Lack- und Verarbeitungssysteme verfolgt, zeigt sich eine enge Abhängigkeit. Neue Lacksysteme verlangen neue oder verbesserte Auftragstechniken, die Maschinenindustrie hat sich diesen Anforderungen angepaßt.
 

Die folgenden Ausführungen beschränken sich hauptsächlich auf das Beschichten von Flächen beim Veredeln von Holzwerkstoffen unter Verwendung von Walz-, Gieß- und Spritzmaschinen. Die Auftragsarten lassen sich in zerstäubende und nicht zerstäubende Systeme unterteilen.
 

Welches Verfahren im Einzelfall angewandt werden, hängt von der Gestaltung der Werkstücke ab. Ferner ist entscheidend der Lackaufbau, das Lacksystem, die gewünschte Oberflächenqualität, Lackkosten, Wirtschaftlichkeit des Auftragsverfahrens und Umweltbelastung.

Für die industrielle Beschichten von glatt- flächigen Möbelteilen werden überwiegend Walz- und Gießverfahren eingesetzt. Für Flächen mit aufgesetzten Profilen, Leisten, Ornamenten usw. wird verstärkt das Spritzverfahren verwendet.

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Lackgießmaschinen

Mit Gießmaschinen lassen sich ebene und wenig geformte Gegenstände lackieren, sofern ihre Oberfläche von einem Lackvorhang erfaßt werden kann. Eine Gießmaschine ist mit einem über die gesamte Maschinenbreite reichenden Gießkopf ausgestattet, der an seiner Unterseite einen in der Weite verstellbaren Spalt hat. Aus dem Gießkopf tritt der Gießlack durch den Spalt als Feiner geschlossener Schleier aus und fällt auf die Werkstückoberfläche. Das Werkstück wird mit einem Transportband unter dem Gießkopf durchgeführt. Der nicht auf das Werkstück fallende Lack läuft über eine Rinne in ein Vorratsgefäß zurück. Aus diesem Gefäß pumpt eine Förderpumpe den Lack wieder in den Gießkopf.

Das Grundsystem sieht bei allen Maschinen wie eben beschrieben aus, doch es gibt 2 Gießkopfsyteme:

Bei dem geschlossenen Gießkopf gibt es drei Einstellmöglichkeiten
  1. druckloses Gießen
  2. Gießen mit geringem Unterdruck in Verbindung mit dem stufenlosen Pumpenantrieb
  3. geringer Überdruck durch Schließen der Überlaufleitung
Mit diesen Einstellungen können Lacke in einem sehr großen Viskositätsbereich verarbeitet werden.

Beim Überlaufsytem fließt der Film unter Ausnutzung der Schwerkraft und Oberflächenspannung über eine Dosierleiste. Dieses System wird vor allem für das Verarbeiten von Pigmentlacken eingesetzt, da sich Pigmentablagerungen nicht im Gießspalt absetzen können. Für die Materialumwälzung werden bewährte Tauchpumpen eingesetzt. Für Sonderfälle stehen langsam- laufende, besonders materialschonende Pumpen zur Verfügung. Das Gießsytem, die Pumpe und die Gießkopfe sind korrosionsbeständig und für alle Lacke geeignet
 

Ein häufiger Farbwechsel verursacht stillstand und dadurch Verlustzeiten in Lackieranlagen. Aus diesem Grund wurden Maschinen für schnellen Farbwechsel konstruiert; bekannt sind Maschinen mit schwenkbaren und ausfahrbaren Gießeinheiten. Die Maschinen mit seitlich ausfahrbaren Gießeinheiten wird verwendet, wenn aufgrund verschiedener Farben und Lacke eine größere Anzahl Aggregate erforderlich ist. Besonders kurze Wechsel- und Reinigungszeiten bieten die Maschinen mit zwei an eine Säule drehbaren gelagerten Gießkopfe. Diese wird hauptsächlich dort eingesetzt, wo nur zwei verschiedene Farben verwendet werden.
 
 

Um gleichbleibende Auftragsmengen zu gewährleisten, müssen an Gießmaschinen Lackviskosität und Filmdicke in bestimmten Abständen kontrolliert werden. Diese üblicherweise manuell durchgeführte Arbeiten erfordern Zeitaufwand und Sorgfalt. Es wurden deshalb folgende automatisch arbeitende Überprüfeinheiten entwickelt:
 

Mit einem neuen Filmdickenmessgerät (optische Waage),das über eine Leitschiene verschiebbar angeordnet ist, kann die Filmdicke ohne großen zeitlichen Aufwand überprüfe werden.
 
 

Die Lackviskosität wird in der Regel mit dem Durchlaufbecher kontrolliert. Größere Sicherheit, weil in kürzeren Zyklen gemessen wird, bietet eine automatische Viskositätsregeleinrichtung. Bekannt sind sogenannte Rotations- Viskosimeter und mechanisch arbeitende Viskositätsregeleinrichtungen.

Aus der Praxis bekannt ist das Problem der Bandverschmutzung bei Gießmaschinen. Bereits kleine Lacktropfen führen zu Ausschußquoten. Abhilfe bringt ein Längsriefenband, das aufgrund der um 90% verringerten Auftragfläche eine größere Sicherheit bietet.

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Leistenlackiergießmaschinen

Zum Lackieren von Leisten wurden spezielle, besonders wirtschaftliche Gießmaschinen entwickelt. Die Transporteinheit ist schräggestellt, dadurch können in einem Durchgang eine Fläche und eine Kante beschichtet werden. Für Leisten mit einfacher Profilierung oder zum gleichzeitigen Beschichten der zweiten Kante wird die Maschine mit einer Spritzeinrichtung kombiniert. Vorteile bietet hier das Airless System, das sich an die Gießgeschwindigkeit anpassen läßt.

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Walzverfahren

Im Walzverfahren werden Beschichtungsstoffe einseitig oder beidseitig mittels rotierender Gummiwalzen aufgetragen. Eine verchromte Walze übernimmt in direktem Zusammenwirken mit der Auftragswalze das Dosieren. Durch Veränderung des Abstandes und des Anpressdruckes zwischen Auftrag- und Dosierwalze wird die Auftragsmenge eingestellt. Weitere Einflußgrößen sind die Lackviskosität, Durchlaufgeschwindigkeit, Umfangsgeschwindikeit der Dosierwalzen und Anpressdruck der Auftragswalzen gegen das Werkstück. Nach diesem Prinzip arbeiten Prinzip arbeiten Spachtel-, Beiz- und Walzmaschinen.

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Walzenlackauftragsmaschinen

Die konventionelle Auftragmaschinen arbeiten im Gleichlauf. Ihr Anwendungsgebiet erstreckt sich vor allem auf den Auftrag von Grundlack, Reaktionsgrund, Druckbasis und in beschränktem Umfang auch von Decklack. Ihr Einsatz für Decklack ist dadurch begrenzt, daß bei Auftragsmengen ab 15 g/m2 eine Oberflächenstruktur sichtbar wird, die sich mit steigender Auftragsmenge und höherer Lackviskosität verstärkt.

Die Fortentwicklung der Walzenlackauftragsmaschinen mußte deshalb hier ansetzen. Die Kriterien für die Bildung dieser Oberflächenstruktur liegen im Abrolleffekt zwischen Auftrag- und Dosierwalze, sowie zwischen Auftragswalze und Werkstück. Bei der neu entwickelten Auftragsmaschine wurde deshalb die Dosierwalze mit einem eigenen Antrieb ausgerüstet, der sie sowohl gleich- als auch gegenläufig zur Auftragwalze antreiben kann. Durch die höhere Differenzgeschwindigkeit bzw. Gegenläufigkeit zwischen Auftrags- und Dosierwalze entsteht ein Glätteffekt, dadurch wird der Materialabrieb zwischen den Walzen vermieden. Außerdem kann mit diesem Antriebssystem hochviskoser Lack mengenmäßig so fein dosiert werden, daß Auftragsmengen ab 5 g/m2 möglich sind.
 

Um bei gegenläufiger Dosierwalze das Herausziehen des Lackes aus dem Walzenspalt zu vermeiden, wird an der Dosierwalze ein Abstreifer eingesetzt .

Um den Abrißeffekt beim Abrollen der Auftragwalze auf dem Werkstück zu steuern, wird das Transportband mit einem eigenen Antrieb ausgerüstet, damit sowohl im Gleichlauf als auch mit Differenzgeschwindigkeit gearbeitet werden kann

Eine weitere Möglichkeit der Qualitätsverbesserung besteht in einem mehrmaligen Auftragen, dem sogenannten Naß- in Naß- Verfahren. Es können sowohl mehrere Aggregate auf einem Transport aufgebaut werden, als auch mehrere Maschinen hintereinander mit entsprechendem Übergangstransport. Die Wirkung der Mehrfach- Walzmaschine besteht darin, daß der Materialabriß zwischen Auftragwalze und Werkstück durch die verringerte Auftragsmenge vermindert wird. Allerdings ist bei Mehrfachauftrag zu beachten, daß mit jeder nachfolgenden Auftragwalze weniger Lack abgegeben wird, so daß die Summe nicht ein mehrfaches des Einzelauftrages ist. Mit Doppelwalzmaschinen können bei Lackviskositäten von ca. 60 sec. insgesamt 50 bis 60 g/m2 erreicht werden.
 

Die Bemühungen und konstruktive Verbesserungen der Walztechnik resultieren aus dem Wunsch, die Arbeitsgeschwindigkeit der Auftragsmaschinen der Anlagengeschwindigkeit anzupassen, hochviskose festkörperreiche Lacke einzusetzen und in dünnen Schichten mit hoher Qualität aufzutragen. Die technische Ausführung solcher Walzenauftragmaschinen ist durch die Anwendung von Baueinheiten gekennzeichnet. Das Basismodell besteht aus Transporteinheiten mit stufenlosem Antrieb und automatischer Bandlaufregulierung, oszillierendem Rakel, Lackumwälzeinrichtungen mit großen Umlaufquerschnitten, umfassender Walzabdeckung, um übermäßige Lösungsmittelverdunstung zu vermeiden, und aus Sicherheitseinrichtungen zum Schutz der Bedienungspersonals.
 

Durch Zusatzausrüstungen wird die Qualität des Lackauftrags verbessert. (Einzelantriebe, reverslaufende Dosierwalzen, Radialgelenkkupplungen)

Für schnellen Farbwechsel, der zwangsläufig in kurzer Zeit durchgeführt werden muß und für Umstellung, z.B. von einer Beizwalze auf eine glatte Auftragswalze wurden Maschinen mit komplett ausfahrbaren und auswechselbaren Walzaggregaten entwickelt,

Im Zusammenhang mit auswechselbaren Einheiten der Walzbeizmaschine ist ein gleichzeitiger Austausch der Vertreibereinheiten zweckmäßig. Dafür sind komplette, ausfahrbare Transporteinheiten geschaffen worden, die zusammen mit der Aufwalzeinheit ausgetauscht werden.

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Lackieren im Reversverfahren

Der Lackauftrag im Reversverfahren wird seit Jahren für die Bandlackierung eingesetzt. Durch konstruktive Erweiterung können jetzt auch zuschnitte lackiert werden. Bei diesem Verfahren läuft die Beschichtungswalze gegen die Werstücktransportrichtung. Dadurch wird der beim Gleichlauf auftretende Materialabriß zwischen Auftragswalze und Werkstück vermieden und ein strukturfreier Auftrag möglich. Es können Lacke mit hohen Festkörperanteilen und hoher Viskosität verarbeitet werde. Es ergibt sich nur ein Problem, es bildet sich zwischen Auftragswalze und Platte an der Einlaufkante zunächst ein Materialkeil. Dies führt dazu, daß ein schmaler Streifen an der Einlaufkante nicht exakt lackiert wird. Durch eine besondere Technik wird dieser Bereich auf ein Minimum reduziert.

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Tauchen

Beim Tauchen wird das Werkstück von Hand oder mit Hilfe entsprechender Fördereinrichtungen in das Überzugmittel eingetaucht und wieder herausgenommen. Das überschüssige Überzugsmittel muß durch sein eigenes Gewicht von der Oberfläche ablaufen. Bei der Tauchlackierung müssen die Geschwindigkeit, mit der das Tauchgut wieder aus dem Tauchbecken herausgehoben wird, die Ablaufgeschwindigkeit des Tauchlackes vom Werkstück sowie die Schnelligkeit, mit der der Lack antrocknet, aufeinander abgestimmt werden. Die zu tauchenden Werkstücke dürfen keine Taschen oder Vertiefungen aufweisen, in denen sich Lack ansammeln kann. Im Tauchverfahren werden kleinere glatte Werkstücke lackiert sowie solche, bei denen man an das Aussehen der Lackschicht keine besonders hohe Ansprüche stellt. Das Tauchverfahren ist die einfachste und sparsamste Methode der Lackierung. Das Tauchen wird hauptsächlich in der Industrie eingesetzt, z.B. in der Autoindustrie taucht man Karosserien

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Fluten

Das Fluten ähnelt dem Tauchen. Beim Fluten wird das Werkstück mit Lack übergossen, wobei der überschüssige Lack von selbst ablaufen muß. Die zu flutenden Gegenstände dürfen keine Taschen haben, in denen sich Lack ansammeln kann. Lack zum Fluten enthalten wesentlich mehr Lösungsmittel als solche zum Tauchen. Lösemittel beeinflussen stark den Lackverlauf. Geflutet werden kann nur in automatischen arbeitenden Anlagen. In ihnen sind die Lackviskosität, die Lacktemperatur und die Transportgeschwindigkeit genau aufeinander abgestimmt.

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Spritzen

Das aus der Lackverarbeitung nicht mehr wegzudenkende Spritzverfahren ist bereits schon kappe hundert Jahre alt. Ob in der Hand des Lackierermeisters oder als Sprühkopf am Roboterarm, ob für Flüssig- oder Pulverlacke, mit elektrostatischer Unterstützung oder in der klassischen Variante- die Applikation von Lacken in Industrie und Gewerbe erfolgt überwiegend mit der Spritzpistole. Die Idee der Farbspritzpistole wurde aus der Medizin übernommen. Etwa um 1890 befaßte sich der amerikanische Arzt Dr. Allen DeVilbiss mit der Zerstäubung von Medikamenten für den Hals- Nasen- Rachenraum und entwickelte einen entsprechenden Apparat. Von diesem Zeitpunkt bis heute entwickelte sich das Spritzsystem zu eins der vielseitigsten Möglichkeiten Lack aufzutragen. Die einzelnen Auftragstechniken unterscheidet man in: Hochdruck-, Niederdruck-, und Airless- Spritzen mit oder ohne elektrostatischer Unterstützung.

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Hochdruck- Spritzen

Das Hochdruck- Spritzen ist das am meisten angewendete Spritzverfahren. Dazu benötigt man wasserfreie Druckluft, denn Wassertröpfchen im Lack können in der Oberfläche Blasen, Krater oder Löcher verursachen. Die Druckluft gelangt über einen Schlauch zur Spritzpistole. Der Betriebsdruck beträgt je nach Spritzgut zwischen 1,5 bar und 7 bar. Dickflüssige und kalte Lacke verlangen höhere Drücke als dünnflüssige und warme Lacke. Der Druckluftverbrauch hängt hauptsächlich vom Düsendurchmesser und vom Luftdruck ab. Es werden z.B. bei einem Düsendurchmesser von 1 mm und einem Luftdruck von 2 bar in einer Stunde 9 m3 Luft verbraucht. Die wichtigsten Teile der Spritzpistole sind das Luftventil, die Materialdüse, die Luftdüse und der Materialbecher. Das Spritzgut wird von einem Materialbecher oder von einem Kessel der Materialdüse zugeleitet. Man spricht von einem Fließbecher, wenn der Materialbecher über der Materialdüse stehend angeordnet ist von einem Saugbecher, wenn er unter der Materialdüse hängt. Bei großem Lackverbrauch wird das Spritzgut aus einem Lackgefäß über einen Schlauch durch Druckluft oder mittels einer Umlaufpumpe der Materialdüse zugeführt.

Die Materialdüse hat in der Regel einen Durchmesser von 0,8 mm bis 2,5 mm. Sie ist auswechselbar Düsen mit kleinem Durchmesser verwendet man bei dünnflüssigem (niedrigviskosem) Spritzgut, solche mit großem Durchmesser bei dickflüssigem hochviskosem Spritzgut.

Um die Materialdüse sind zwei gegenüberliegender als ringförmige Schlitze ausgebildete Luftaustrittdüsen angeordnet. Drückt man den Abzughebel nur wenig durch, öffnet sich das Luftventil und die komprimierte Luft strömt durch die Luftaustrittsdüsen. Wird der Abzughebel ganz durchgedrückt, wird die Verschlußnadel der Materialdüse nach innen gezogen. Dabei entspannt sich die Luft schlagartig, zerteilt das ausfließende Spritzgut in feinste Tröpfchen (Nebel) und schleudert es in einem kegelförmigen Strahl auf die Fläche. Die Menge des Materialflusses kann durch Verstellen des Hubweges der Düsennadel eingestellt werden.

Die Einstellschraube dazu befindet sich hinter der Düsennadel. Beim Austreten des Spritzgutes aus der Materialdüse entsteht ein Sog. Er saugt Lack aus dem Materialbecher in die Materialdüse. Durch Veränderung des Spritzluftdruckes kann der Zerstäubungsgrad stark verändert werden. Auf diese Weise lassen sich Lacke bis zur Vernebelung zerstäuben. Je nach Einstellung der Luftdüsen entsteht ein Flach-, Breit- oder Rundstrahl.

Das Hochdruck- Spritzen hat verschiedene Vorteile: Die Zerstäubung des Lackes ist am Spritzgerät regelbar, so daß ein sauberes Spritzbild entsteht. Es können sowohl hoch- als auch niedrigviskose Überzugsmittel gespritzt werden. Durch die Verwendung einer entsprechend kleinen Materialdüse und eines höheren Luftdruckes kann man mit Lack patinieren oder mit Beizen nebeln. Beim Patinieren werden Farbtonunterschiede auf künstlichem Wege durch entsprechendes Auftragen von Beize oder Lack erzeugt.

Nachteilig beim Hochdruck- Spritzen ist vor allem die starke Lacknebelbildung. Es muß deshalb immer eine einwandfrei funktionierende Absauganlage vorhanden sein.

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Niederdruck- Spritzen

Beim Niederdruck- Spritzen wird im Gegensatz zum Hochdruck- Spritzen keine Druckluft verwendet. Ein elektrisch betriebenes Rotations- oder Schaufelgebläse erzeugt einen Luftstrom von 0,2 bar bis 0,5 bar. Er wird durch einen Schlauch von etwa 40 mm Durchmesser zur Pistole geleitet und dort durch eine enge Düse gepreßt. Die Düsengrößen betragen für Nitrozellulose- und Kunstharzlacke etwa 1 mm, für Öllacke etwa 1,5 mm. Mit Düsen von 0,5 mm Durchmesser läßt sich patinieren. Während beim Hochdruck- System etwa 10 m3 Luft je Stunde erforderlich sind, beträgt beim Niederdruck- Spritzen der Luftverbrauch 30 m3 bis 50 m3 je Stunde. Wird diese große Luftmenge durch eine kleine Düse gepreßt, erhöhen sich Strömungsgeschwindigkeit und Luftdruck. Es entstehen Spritzdrücke von 1,2 bar bis 1,5 bar. Sobald man die Düsennadel zurückzieht, erfaßt der Luftstrahl den aus dem Becher auslaufenden Lack und schleudert ihn auf die Oberfläche. Der Abzughebel der Spritzpistole betätigt nur die Verschlußnadel der Materialdüse, ein besonderes Luftventil fehlt. Die Luft strömt aus der Düse, sobald das Gebläse eingeschaltet ist. Der gleichmäßige Ausfluß des Spritzgutes aus dem über die Pistole angebrachten Spritzbecher ist durch Strömungsluft gewährleistet, die über einen kleinen Schlauch vom Hauptschlauch in den Becher geleitet wird.

Vorteile des Niederdruck- Spritzens sind vor allem eine geringe Lacknebelbildung und die geringen Spritzverluste. Außerdem ist dieses Verfahren vielerorts einsetzbar, weil es ohne Druckluft arbeitet. Der Spritzstrahl läßt sich wie beim Hochdruck- Spritzen flach, breit oder rund einstellen. Nachteilig wirkt sich bei diesem Verfahren vor allem die weniger feine Zerstäubung der Lacke aus. Bei schlecht verlaufendem Lack und ungünstiger Temperatur kann die Lackoberfläche uneben wie die Oberfläche einer Orangenschale werden. Die Spritzleistung ist geringer als beim Hochdruck- Spritzen. Mit diesem System kann man nicht paginieren oder nebeln.

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Airless- Spritzen

Das Airless- Spritzen erfolgt ohne Druckluft. Über einen Materialschlauch wird das Spritzgut mit einem Druck von 125 bar bis 250 bar durch eine kleine Düsenöffnung gepreßt und dadurch zerstäubt. Es entsteht ein reiner Lacknebel, der infolge seines Gewichtes sofort zu Boden sinkt und daher den Spritzraum kaum vernebelt.

Die wesentlichen Teile der Airless- Anlage sind die Materialpumpe, der Material- Hochdruckschlauch und die Spritzpistole. Mit der Materialpumpe wird das Spritzgut aus einem Lackbehälter angesaugt und verdichtet. Die Materialpumpe wird entweder elektrisch oder mit Druckluft betrieben. Das verdichtete Spritzgut gelangt über einen mehrere Meter langen chemikalienbeständigen Hochdruckschlauch zur Spritzpistole. Diese besteht aus einem hochwertigen Spezialstahl, ihre Düse wegen der schleifenden Wirkung des Oberflächenmaterials aus Hartmetall. Der Düsendurchmesser beträgt zwischen 0,3 mm und 0,5 mm. Durch Erwärmen des Spritzgutes vor dem Verdichten auf etwa 90 C können Spritzdruck und Materialverluste wesentlich verringert und die Lebensdauer der Spritzdüse verlängert werden, was aber nicht bei jeder Anlagen möglich ist.

In der Oberflächenschicht bilden sich keine Bläschen, Grauschleier und Krater, weil luftfrei gespritzt wird. Außerdem ist der Lackverbrauch geringer als beim Druckluft- Spritzen, und der Spritzraum wird kaum vernebelt. Beim Spritzen entstehen keine Luftwirbel, und von der zu spritzenden Oberfläche prallt keine Spritzluft zurück. Mit dem Airless- Verfahren kann man große Flächen wesentlich schneller lackieren als mit der Druckluft- Spritzpistole. Mit diesem Verfahren kann jedoch nicht patiniert, genebelt und gebeizt werden.

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Airless- Plus

Beim Airless- Plus wird die Spritzpistole der Airless- Anlage mit zusätzlichen Luftdüsen ausgestattet, wie bei der Hochdruck- Spritzpistole. Dies ermöglicht ein feineres Zerstäuben.

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Elektrostatisches Lackieren

Das elektrostatische Lackieren ist ein Spritzverfahren mit besonderen Lacken. In der Lackieranlage wird mit Gleichstrom ein elektrisches Feld zwischen der lackabgebenden Sprüheinrichtung und dem Werkstück erzeugt. Die Lackteilchen sind elektrisch aufgeladen und folgen deshalb den elektrischen Feldlinien auf die Werkstückoberfläche. Die Feldlinien verlaufen gekrümmt bis auf die Rückseite des Lackiergutes, so daß auch diese Seite lackiert werden kann.

Dieses Verfahren wird häufig zum Lackieren von Metallen verwendet. Zum Lackieren von Holzflächen eignet es sich nur, wenn die Holzfeuchte etwa 8% bis 10% beträgt. Bei einem niedrigeren Feuchtegehalt kann sich kein beständiges elektrisches Feld aufbauen.

Die Lackverluste sind beim elektrostatischen Lackieren gering, weil die Lackteilchen zwangsläufig auf der Bahn der Feldlinien fliegen. Mit diesem Verfahren werden besonders Rohrkonstruktionen, Rahmen und Gestelle aus Metall lackiert.

Das elektrostatische Pulverbeschichten gleicht im Prinzip dem elektrostatischen Lackieren. Bei ihm werden anstelle des Lackes Kunststoffpulver, wie Epoxidharz- und Polyesterharzpulver, auf die erwärmte Werkstückfläche aufgesprüht. Für das Pulverbeschichten eignen sich nur Werkstücke aus Metall.

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Trocknungstechniken






Je nach Art des Überzugsmittels wird vorrangig zwischen der physikalischen und der physikalisch- chemischen Trocknung bzw. Aushärtung unterschieden. Physikalisch trocknende Lacke, wie NC- Lacke, trocknen bei Temperaturen von 30 C0 bis 40 C0 bereits in wenigen Minuten. Die Lösemittel brauchen nur zu verdunsten. Bei der physikalisch- chemischen Trocknung, wie bei den Reaktionsharzlacken, verdunsten einerseits vorhandene Lösemittel, andererseits reagieren die einzelnen Lackkomponenten miteinander. Die chemische Reaktion wird häufig noch durch eine besondere Bestrahlung beschleunigt

in Klein- und Mittelbetrieben erfolgt die Trocknung lackierter Oberflächen meist bei Raumtemperatur. In Großbetrieben sind für die Massenfertigung möglichst kurze Trockenzeiten notwendig. Deshalb wird die lackierte Fläche meist in einem Trockner vorgetrocknet. Dieser ist häufig ein geschlossener Kasten oder Kanal, in dem bei Temperaturen zwischen 25 C0 und 50 C0 die verdunstenden Lösemittel abgeführt werden. Dabei richtet sich die Luftgeschwindigkeit und Temperatur nach der Lackart. Bei lösemittelhaltigen Lacken wird nach dem Gegenstromprinzip bei Luftgeschwindigkeiten zwischen 0,5 m/s und 2 m/s gearbeitet, bei Reaktionsharzlacken nach dem Umluftprinzip. Ist die Luftgeschwindigkeit zu hoch, entstehen im Lack Bläschen, ist sie zu niedrig dauert das Vortrocknen zu lange. Nach dem Vortrocknen erfolgt das eigentliche Trocknen.

Beim Trocknen werden die notwendigen Trockentemperaturen und Trockenzeiten sowohl vom Lack als auch vom Material des Werkstückes bestimmt. Holz selbst darf nur Temperaturen bis etwa 60 C0 ausgesetzt werden. Bei höheren Temperaturen verzieht es sich. Zum Trocknen werden im wesentlichen Heißluft- und Stralhlungstrockner verwendet.

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Heißlufttrocknung

Bei diesem Verfahren erfolgt die Trocknung durch Heißluft. Diese wird dem Trockenraum oder dem Trockenkanal durch Ventilatoren oder Gebläse zugeführt. Trockenkanäle haben eine Länge zwischen 5 m und 50 m. Die erhitzte Luft erwärmt das Trockengut und führt die Lösemitteldämpfe ab. Das Trockengut wird dabei mit einem Band oder mit einer anderen Transporteinrichtung wie z.B. mit einem Hordenwagen, durch die Trockenanlage transportiert. Gearbeitet wird vorwiegend nach dem Umluftprinzip, bei dem ein Teil der durch den Trockenraum oder durch den Trockenkanal geführten Heißluft mehrfach umgewälzt wird. Um die Konzentration der Lösemitteldämpfe im sicherheitstechnisch unbedenklichen Bereich zu halten, führt man stets Frischluft zu und gleichzeitig die gleiche Menge Abluft ins Freie ab. Bei diesem Verfahren betragen in der Regel die Luftgeschwindigkeiten weniger als 2,5 m/s, die Trockentemperaturen zwischen 40 C 0 und 120 C 0 und die Trockenzeiten zwischen 5 Minuten und 30 Minuten.

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Strahlungstrocknung

Man unterscheidet die lnfrarottrocknung und UV- Strahlungstrocknung, die Lichtimpulstrocknung und Elektronenstrahltrocknung.

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Infrarottrocknung

Die lnfrarottrocknung wird meist mit Infrarotstrahlern durchgeführt, die eine Wärme von

200 C 0 bis 400C0 abgeben. Nach der Beschaffenheit und Oberfläche des Werkstückes werden die lnfrarotstrahlen von diesem absorbiert oder reflektiert. Der nicht reflektierte Strahlungsanteil führt zur Temperaturerhöhung von Lackschicht und Werkstück. Die Lackschicht wird sehr schnell aufgewärmt. Deshalb sind die Trockenzeiten kurz. Die schnelle Erwärmung der Lackschicht verlangt jedoch ein genaues Einhalten der Trockenzeit. Dieses Verfahren ist nur bei Durchlaufverfahren anzuwenden, bei denen die Transportgeschwindigkeit auf das Trockengut genau abgestimmt werden kann, damit es an einzelnen Stellen des Werkstückes nicht zu Überhitzungen des Lackes kommt.

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UV- Strahlungstrocknung

Die UV- Strahlungstrocknug wird mit gebündelten UV- Strahlen durchgeführt. Mit ihr werden besondere Polyesterlacke ausgehärtet. Die Trockenzeit beträgt in der Regel weniger als 6 Minuten. Der Abstand zwischen Strahler und Werkstück kann nur wenig geändert werden

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Lichtimpulstrocknung

Lichtimpulstrocknung ist dem Prinzip nach eine Art UV- Strahlungstrocknung. Bei der Lichtimpulstrocknung werden UV-Strahlen durch Reflektoren gebündelt und als parallele Bündel auf die Werkstückoberfläche gelenkt. Dadurch ist es möglich, den Abstand zwischen Werkstückoberfläche und Reflektoren innerhalb eines Bereiches von etwa 1000 mm zu verändern.

Geeignet sind besondere Polyester- Polyurethan- und Harnstoffharzlacke. Die Trocknungsdauer liegt zwischen 35 und 15 Sekunden. Eine grundierte Fläche kann nach dieser Zeit geschliffen, eine lackierte Fläche gestapelt werden.

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Elektonenstrahltrocknug

Die Elektronenstrahltrocknung dient zum Aushärten von pigmentierten und unpigmentierten Lacken. Die Lackschichten können mehr als 400 µm dick sein. Sie härten in Bruchteilen von Sekunden bläschenfrei und stapelfest aus. Die Elektronenstrahltrocknung ermöglicht deshalb entsprechend hohe Bandgeschwindigkeiten.

Bei diesem Verfahren werden von einem Wolframdraht Elektronen ausgesendet und im elektrischen Feld gebündelt. Die gebündelten Elektronen (Elektronenstrahl) bestreichen die ganze Breite des Förderbandes. Die Härtung des Lackes erfolgt ohne Wärmeentwicklung in einer etwa 100 mm langen Bestrahlungszone. Dieses Verfahren ist nur bei hohen Durchsatzmengen wirtschaftlich. Außerdem sind besondere Sicherheitsvorkehrungen notwendig, da die Strahlung für den Menschen sehr gefährlich ist.

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Lackkühlung

Manche Holzlacke müssen vor der Weiterbearbeitung gekühlt werden. NC- Lacke z.B. sind thermoplastisch und daher im warmem Zustand verformbar. Deshalb können mit diesen Lacken behandelte Werkstücke erst nach Abkühlung des Lackfilms geschliffen poliert, gestapelt oder verpackt werden. Die Kühlung erfolgt meist in einem Kühlkanal bei hohen Luftgeschwindigkeiten.

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