Was ist Nassfarbe?
Eine Sprühapplikation, die die häufigste Farbapplikationsmethode ist, basiert auf dem Auftragen der Farbe durch Sprühen, indem sie in kleine Tröpfchen zerstäubt. Aufgrund der Vielfalt und einfachen Anwendung ist es vielseitig einsetzbar. Das Erhalten von Oberflächen mit gleichmäßiger Schichtdickenverteilung und guter Streuung führte dazu, dass sich diese Methode diversifizierte und in industriellen Lackanwendungen weit verbreitet wurde. Der Anwender muss jedoch Masken und eine ähnliche persönliche Schutzausrüstung verwenden. Zusätzlich variiert während des Auftragens die Menge an Farbe, die in der Umgebung verteilt wird, mit anderen Worten, die Farbübertragungseffizienz variiert je nach Sprühapplikation.
1. Herkömmliche (Luft-) Sprühanwendungen
Bei dem herkömmlichen Sprühapplikationsverfahren tritt die flüssige Farbe durch eine Luftspritzpistole aus der schmalen Pistolendüse aus, mischt sich mit Druckluft und wird in sehr kleinen Tröpfchen gesprüht.
Die Pistole kann auf drei verschiedene Arten mit Farbe versorgt werden. Für jede Methode werden unterschiedliche Pistolen-Strukturen entworfen.
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Oberkammerpistole: Die Farbe wird der Pistole durch Schwerkraft aus einer an der Pistole montierten Kammer zugeführt (Abbildung 2). Es ist sehr gut geeignet für kleine Arbeiten mit häufigen Farbwechseln. |
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Bodenkammerpistole: Die Farbe wird der Pistole mit dem Saugeffekt aus einem unter der Pistole montierten Reservoir zugeführt (Abbildung 3). Es eignet sich gut für kleine Mengen und häufige Farbwechsel wie bei den Schwerkraftpistolen. |
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Internes Mischen: Wie in Abbildung 4 gezeigt, findet das Zusammentreffen von Luft und Farbe unmittelbar vor der Düse der Pistole statt. Es bietet die Verwendung von Luft mit weniger und niedrigerem Druck im inneren Gemisch. Es erzeugt einen breiteren Strahl, bietet maximale Filmdicke und es wird weniger Overspray-Bildung beobachtet. Nadel und Düse sollten nach jeder Nutzung zerlegt und gereinigt werden. Daher ist es besser für die Verwendung von langsam trocknenden Materialien geeignet. |
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Externe Mischung: Bei solchen Anwendungen wird Luft aus den Luftkanälen am Pistolenkopf gesprüht, trifft auf die Farbe, die aus der Düse der Pistole austritt, und erzeugt eine Mischung (Abbildung 5). Es ist eine weit verbreitete Methode. Eine bessere Zerstäubung kann mit einer externen Mischung erreicht werden. Der Strahl kann besser gesteuert werden und kann aufgrund seines hohen Drucks in Bodenkammerpistolen verwendet werden. Es kann in Anwendungen bevorzugt werden, die eine schnelle Trocknung und eine qualitativ hochwertige Oberfläche erfordern. Es ist leichter zu reinigen. |
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Wenn die Luft unter Druck gesetzt wird, kann die darin enthaltene Feuchtigkeit kondensieren und diese Wasserpartikel können die Oberfläche der Farbe erreichen und einen Oberflächendefekt verursachen, den wir Blasen nennen. Da sich das Kompressoröl in die Luft mischen kann, sind außerdem "Wasser- und Ölfallen" zwischen dem Kompressor und der Pistole installiert. Es gibt zwei Einstellventilköpfe hinten und einen unten an der Pistole. Das obere Ventil auf der Rückseite dient zum Einstellen der Größe des Farbstrahls und das andere zum Einstellen der Durchflussrate des aus der Düse zu sprühenden Anstrichs. Das Einstellventil unten dient zum Einstellen der Luftmenge, die den Luftkanälen zugeführt wird (Abbildung 6). |
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Beim Einstellen des Farb- und Luftstroms mit Ventilen ändert sich der Druck nicht. Nachdem der größenangepasste Farbstrahl die Pistole verlassen hat, trifft er jedoch auf den Luftstrom der Außenumgebung. Daher verwandelt sich der Strahl, von dem erwartet wird, dass er kreisförmig ist, in eine elliptische Struktur, die eine bessere Effizienz bietet (Abbildung 7). |
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Die Zerlegung der Farbe in sehr kleine Tröpfchen, auch Zerstäubung genannt, wird durch die folgenden Variablen bestimmt.
• Auftragsviskosität der Farbe (mit zunehmender Farbviskosität werden die Tropfen größer),
• Durchmesser des Düsenlochs (je kleiner der Durchmesser des Düsenlochs, desto kleiner die Tropfen),
• Das Verhältnis von Lackdruck zu Luftdruck (wenn dieses Verhältnis kleiner wird, werden die Tropfen kleiner),
• Oberflächenspannung der Farbe (die Tropfen werden kleiner, wenn die Oberflächenspannung abnimmt),
• Farbdruck, der die Farbe zum Düsenloch zieht (die Tropfen werden mit zunehmendem Lackdruck kleiner, vorausgesetzt, das Verhältnis Lackdruck / Luftdruck bleibt konstant).
Gute Zerstäubung bedeutet, dass die Tröpfchen so klein wie möglich werden. Tröpfchendurchmesser zwischen 20 µm und 50 µm können bei Luftsprühanwendungen erreicht werden. Dies ist eine Zerstäubung, die eine sehr gute Farbdispersion ermöglicht. An dieser Stelle kann der grobe Farbauftrag als außergewöhnlicher Auftrag erwähnt werden. Bei rauen Lackanwendungen wird angestrebt, eine raue Oberfläche mit eingedrückten Vorsprüngen zu erhalten, die sich durch Sprühen des Lackes in großen Tröpfchen nicht gut ausbreiten, indem der Luftdruck verringert und Sprühdüsen mit großem Durchmesser ausgewählt werden. Es wird besonders bevorzugt, dass einige Maschinen und Kofferrauminnenräume lackiert werden, um dieses Erscheinungsbild zu erhalten.
Bei Luftsprühanwendungen werden 600 Volumen Luft für 1 Volumen Farbe verwendet. Daher ist das gesprühte Material ein Farb-Luft-Gemisch, das viel Luft enthält. Diese übermäßige Luftmenge im Gemisch verursacht drei wichtige Konsequenzen.
a) Beim Luftspray bewegt sich das Material als Wolke mit undeutlichen Grenzen auf das Ziel zu. Selbst wenn der Auftrag direkt auf der Oberfläche erfolgt, geht ein Teil der Farbe über die Oberfläche hinaus.
b) Die Farbpartikel, die mit der Luft einen sehr hohen Druck erreichen, treffen mit großer Geschwindigkeit auf die Oberfläche, und ein erheblicher Teil der auftreffenden Farbe spritzt zurück und verteilt sich (Abbildung 8).
c) Die mit einem hohen Druck von 2,5 - 4 bar austretende Luft und die mit weniger Druck austretende Farbe als die Luft erreichen die Oberfläche, um mit sehr hohen Geschwindigkeiten aufgetragen zu werden. Wenn die Luft auf die Oberfläche trifft und sich verwirbelt, sammeln sich einige Luftcluster auf der Oberfläche an und erzeugen den Effekt, den wir Luftkissen nennen. Ein Teil der Farbe, die aus der Pistole austritt, trifft auf dieses Luftkissen, bevor es die Oberfläche erreicht, und neigt dazu, zurückzuspringen. Dies wird als "Rückpralleffekt" bezeichnet (Abbildung 9). Die zurückkehrenden Farbpartikel (auch als Overspray-Stäube bekannt) breiten sich in der Umwelt aus.
Aus diesen beiden Gründen sind die Farbverluste hoch und die Übertragungseffizienz bei Luftsprühanwendungen gering. Die Übertragungseffizienz kann abhängig von der Form und Größe des zu beschichtenden Objekts bis zu 50% abnehmen und auf großen Flächen bis zu p betragen. Aufgrund der geringen Übertragungseffizienz nehmen die zum Abdecken der Lackoberfläche erforderliche Farbmenge und die in die Umgebung freigesetzte Lösungsmittelmenge zu. Die hohe Menge an Farbpulver und Lösungsmittel (VOC-Wert), die an die Umwelt abgegeben wird, schafft ungesunde Bedingungen und ermöglicht keine Durchführung von Anwendungen in offenen Bereichen. Daher sollten Anwendungen in Lackierkabinen erfolgen. Neben den Kabinen sollten Einrichtungen eingerichtet werden, in denen Farbstaub, Farbschlamm und Trockenfarbe gefiltert werden können. Darüber hinaus muss die Person, die die Beschichtung durchführt, die erforderliche persönliche Schutzausrüstung tragen.
Vorteile
• Es kann auf allen Arten von Oberflächen verwendet werden.
• Es bietet eine gute Zerstäubung.
• Sein Anwendungsbereich ist breit. Es kann in verschiedenen Bereichen verwendet werden, in denen Tonnen von Farbe genutzt werden und eine Auswahl der geeigneten Pistole stattfindet.
• Bietet gute Oberflächenqualität.
• Es kann mit unterem Reservoir, oberem Reservoir und Druckbehälter verwendet werden. (Systeme, die den Farbfluss mit Hilfe von Druckbehältern ermöglichen, werden im Allgemeinen für große Lackierungen bevorzugt.)
• Es bietet die Möglichkeit, den Druck und die Durchflussrate von Luft und Farbe sowie das Mischungsverhältnis des Strahls zu ändern.
• Es liefert gute Ergebnisse, insbesondere bei Effektfarbanwendungen, bei denen die Farbempfindlichkeit wichtig ist. Es ist die idealste Auftragungsmethode für Effektfarben.
• Die Ausrüstungskosten sind relativ niedrig. Nachteile
• Während des Auftragens werden zu viel Farbstaub und Lösungsmittel verteilt. Daher müssen spezielle Anwendungskabinen installiert werden. Kabinenfilter sollten häufig gewechselt werden.
• Die Sauberkeit der Pistole ist ebenfalls wichtig. Reinigungsprozesse erfordern Präzision und Zeit.
• Die Übertragungseffizienz der Farbe ist gering.
2. Hochvolumen-Niederdruck-Sprühanwendungen (HVLP)
Das Erreichen einer hohen Zerstäubung und einer guten Oberflächenqualität bei herkömmlichen Luftsprühanwendungen erhöht die Verbreitung dieser Auftragungsmethode. Die zugrunde liegenden Probleme wie geringe Übertragungseffizienz, hohe Farbkosten für den Benutzer und hohe Umweltverschmutzung führten jedoch zur Suche nach anderen Methoden.
Bei diesen Suchen sind die Zerstäubung und die zu erhaltende Oberflächenqualität wichtig. Die folgenden Faktoren sind für die Zerstäubungsqualität wirksam:
• die Viskosität der Farbe (hohe Viskosität = große Partikel) - abhängig von der Farbe
• Oberflächenspannung der Farbe (niedrige Oberflächenspannung = kleine Partikel) - abhängig von der Farbe
• Luftdruck (hoher Luftdruck = kleine Partikel) - an der Pistole angebracht
• Düsendurchmesser (kleiner Düsendurchmesser = kleine Partikel) - abhängig von der Pistole
• Farbkdruck (großer Druck = kleine Partikel) - hängt von der Pistole ab
• Luftvolumen (hohes Luftvolumen = kleine Partikel) - hängt von der Pistole ab
Die Viskosität und Oberflächenspannung der Farbe hängen nicht mit der Wahl der Pistole zusammen. Diese Faktoren hängen von der Formulierung der Farbe ab. Der Anstieg des Luftdrucks, der eine von der Pistole abhängige Variable ist, ist ein Faktor, der die Zerstäubungsqualität erhöht. Der Effekt des Düsendurchmessers ist geringer als der Druck und kann durch Ändern in Abhängigkeit von der Viskosität genutzt werden. Der Druck der Farbe ist entweder in den Zufuhrbehältern oder in den anderen (untere und obere Kammer) konstant und hängt wiederum vom Luftdruck ab. Um eine gute Zerstäubung bei niedrigem Druck zu erreichen, ist es daher notwendig, das Luftvolumen zu erhöhen. Auf diese Weise dehnt sich das hohe Luftvolumen, das zwischen den Farbtröpfchen eintritt, mit seinem Austritt nach außen aus und zerlegt die Farbtröpfchen in kleinere Tröpfchen. Das Funktionsprinzip von HVLP-Luftspritzpistolen (High Volume Low Pressure) basiert auf diesen Faktoren.
Mit der Entwicklung von HVLP-Pistolen konnte die Übertragungseffizienz um das Doppelte gesteigert werden. HVLP-Pistolen sind detailliert konstruiert, um eine reichliche Luftversorgung der Pistolenluftkanäle zu ermöglichen. Die Farbe wird mit hoher Durchflussrate und niedrigem Druck gesprüht (mit 0,2 bis 0,7 atm Luft in HVLP-Systemen anstelle von 2,5 bis 5,5 atm in herkömmlichen Systemen). Der niedrige Luftdruck reduziert den Rückpralleffekt zu sehr, was zu einer Erhöhung der Übertragungseffizienz führt. Die weit verbreitete Verwendung von HVLP-Systemen nimmt allmählich zu, insbesondere im Bereich der Autoreparaturlacke. In HVLP-Anwendungen kann eine Zerstäubungs- und Ausbreitungsqualität erreicht werden, die der in herkömmlichen Anwendungen erzielten nahe kommt.
Die mit der HVLP-Pistole zerstäubten Farbpartikel sind geringfügig größer als die Zerstäubung bei herkömmlichen Pistolen. Daher wird erwartet, dass die erhaltene Oberflächenqualität schlechter ist als bei herkömmlichen Anwendungen. Mit neueren Studien können jedoch Werte nahe der Oberflächenqualität erreicht werden, die mit Luftsystemen angewendet werden. Der niedrige Luftdruck verhindert jedoch, dass die Farbpartikel schnell auf die Oberfläche treffen und abprallen (Abbildung 10). Dies erhöht die Effizienz der Anwendung um 70-75% und führt somit zu Einsparungen beim Farbverbrauch.
Im Vergleich zu herkömmlichen Sprühanwendungen verringert sich bei Anwendungen mit HVLP-Pistolen die Menge des an die Umwelt abgegebenen Overspray-Staubes und die Menge an Abfall, die Umweltverschmutzung verursacht. In einigen Ländern wurden jedoch verschiedene Einschränkungen auferlegt, um Overspray-Staub während der Verwendung von HVLP-Pistolen zu verhindern, die Umweltverschmutzung verursachen können. Beispielsweise: In einigen Staaten der USA und einigen europäischen Ländern ist die Verwendung anderer Pistolen als HVLP mit einem Druck von 0,7 bar in der Luftdüse verboten. Darüber hinaus müssen in Südkalifornien, USA, HVLP-Pistolen verwendet werden, die eine Übertragungseffizienz von 65% oder mehr bei Druckwerten von 0,7 bar und darunter bieten.
Bei HVLP- und herkömmlichen Pistolen sind der Eingangsdruck der Luft zur Pistole und der Ausgangsdruck in der Luftdüse in Tabelle 1 angegeben. Wenn die Werte in der Tabelle untersucht werden, ist zu sehen, dass die Übertragungseffizienz von HVLP-Pistolen höher als bei herkömmlichen Pistolen ist.
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Tabelle – 1 Druck und Effizienz bei HVLP- und konventionellen Pistolen. |
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Eingangsdruck |
Ausgangsdruck |
Übertragungseffizienz |
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Konventionelle Pistole |
3 – 5 bar |
2,5 – 4 bar |
30 – 50 |
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HVLP Pistole |
2 – 2,2 bar |
0,7 bar |
70 - 75 |
Wenn die Applikationsmethoden dieser beiden Methoden untersucht werden, sollte die HVLP-Pistole näher an der Oberfläche und etwas langsamer als herkömmliche Pistolen angewendet werden (Tabelle 2).
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Tabelle – 2 Anwendungsparameter in HVLP- und konventionellen Pistolen |
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Abstand zur Oberfläche |
Anwendung |
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Konventionelle Pistole |
20 – 22 cm |
Schnell |
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HVLP Pistole |
10 – 15 cm |
Langsam |
Bei Pulverbeschichtungsanwendungen wird nicht empfohlen, den Druck wie bei einer herkömmlichen Pistole zu verringern, da die Zerstäubungsqualität beeinträchtigt wird, wenn der Druck zu stark abfällt. Stattdessen wäre es besser, den Anwendungsabstand zu vergrößern.
Die Leistung von Kompressoren, die in HVLP-Pistolen verwendet werden: Obwohl der Hersteller je nach Pistolenqualität, Düsendurchmesser und Luftkappe variiert, liegt er ungefähr zwischen den in Tabelle 3 angegebenen Werten. Das erfordert einen höheren Stromverbrauch als herkömmliche Anwendungen, aber mit der HVLP-Anwendung werden auch Einsparungen beim Farbverbrauch erzielt.
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Tabelle – 3 Luftverbrauch und erforderliche Kompressorleistung in HVLP- und konventionellen Pistolen |
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Luftverbrauch |
Kompressorleistung |
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konventionelle Pistole |
275-350 L / min 9,7 – 12,4 cfm |
1,6 – 2,1 Kw 2,2 – 2,8 HP |
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HVLP Pistole |
410 – 460 L / min 14,5 – 16,5 cfm |
2,4 – 2,7 Kw 3,2 – 3,6 HP |
Da das in HVLP-Pistolen verwendete Luftvolumen hoch ist, sollte der Innendurchmesser des zu verwendenden Schlauchs 0,9 cm betragen (die herkömmliche Pistole beträgt ebenfalls etwa 0,8 cm). Daher muss ein Benutzer beim Wechsel von einer herkömmlichen Pistole zu einer HVLP-Pistole die Pistole, den Kompressor und den Schlauch wechseln.
In HVLP-Anwendungen können wie in herkömmlichen Anwendungen druckbeschichtete, untere und obere Kammerpistolen verwendet werden. Mit Bodenkammer-HVLP-Pistolen können keine sehr guten Übertragungseffizienzen erzielt werden. Der Grund dafür ist, dass der Luftdruck, der den Lack zur Oberfläche befördert, gering ist, kein ausreichendes Ansaugen auftreten kann und die Farbe daher nicht effizient gesprüht werden kann. Da die Schwerkraft in Oberkammerpistolen genutzt wird, ist die Übertragungseffizienz besser. Der beste Wirkungsgrad wird mit druckgespeisten Pistolen erzielt.
3. LVLP-Sprühanwendungen (Low Volume Low Pressure)
Bei HVLP-Pistolen wurde die Zerstäubungsqualität, die mit abnehmendem Druck abnahm, mit hohem Luftvolumen erhöht. Die Tatsache, dass HVLP-Sprühanwendungen aufgrund des hohen Luftverbrauchs die Verwendung eines stärkeren Kompressors erfordern, macht es für Benutzer, die an die Anwendung mit einer herkömmlichen Pistole gewöhnt sind, schwierig. Die Erwartung einer Verringerung des Luftvolumens und einer Steigerung der Übertragungseffizienz hat die Entwicklung von LVLP-Pistolen vorangetrieben. Mit der Entwicklung von LVLP-Pistolen wird der Austrittsdruck der Luft aus der Düse der Pistole etwas höher gehalten als bei HVLP-Pistolen, wodurch das erforderliche Luftvolumen verringert wird. LVLP-Pistolen scheinen den gleichen oder sogar etwas geringeren Luftverbrauch zu haben als herkömmliche Pistolen. Zusätzlich werden bei diesen Pistolen Farbe und Luft in einer bestimmten Menge der Pistole gemischt, um das erforderliche Luftvolumen zu verringern, aber diese Lösung ist eine nicht sehr anwendbare Methode für Spritzpistolenhersteller.
Wie bereits erwähnt, ist in einigen Bundesstaaten der USA die Verwendung von HVLP-Pistolen mit einem Düsendruck (Sonotrode) von 0,7 bar obligatorisch. In anderen Bundesstaaten und in Europa müssen Niederdruckpistolen mit einer Übertragungseffizienz von mehr als 65% verwendet werden. Es gibt jedoch keine Einschränkung für den Düsendruck. Daraufhin haben Spritzpistolenhersteller Pistolen hergestellt, die im Vergleich zu herkömmlichen Pistolen mit niedrigem Druck arbeiten, sich jedoch keine Sorgen über die "Anforderung eines Düsendrucks von 0,7 bar" machen, die bei der Verwendung von HVLP-Pistolen auferlegt wird und die bei Bedarf durch leichtes Erhöhen des Drucks verwendet werden können . Zum Beispiel hat SATA "LVLP"-Pistolen unter dem Namen "RP-Reduced Pressure" (reduzierter Druck) in Produktion genommen. Bei von SATA hergestellten RP-Pistolen liegt der Eingangsdruck bei etwa 2 bis 2,5 bar, und ein Druck von 0,7 bar oder etwas höher wird an der Luftkappen-Düse erzielt. Übertragungseffizienzen in der Nähe von HVLP-Pistolen werden erhalten. Gleichzeitig erhöht ein geringfügig höherer Düsendruck im Vergleich zu HVLP-Pistolen die Auftragsgeschwindigkeit (Abbildung 11). In ähnlicher Weise führte DeVilbiss die GTI-Pistolen als "kompatible Pistolen" ein. Dank der in diesen Modellen verwendeten Technologie wird auch die Zerstäubungsqualität erhöht.
Wenn Tabelle 4 untersucht wird, ist ersichtlich, dass die Übertragungseffizienzen von HVLP- und LVLP-Pistolen nahezu gleich sind, jedoch höher als bei herkömmlichen Pistolen.
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Tabelle – 4 Druck und Effizienz bei LVLP-, HVLP- und konventionellen Pistolen. |
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Eingangsdruck |
Ausgangsdruck |
Übertragungseffizienz |
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Konventionelle Pistole |
3 – 5 bar |
2,5 – 4 bar |
30 – 50 |
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HVLP Pistole |
2 – 2,2 bar |
0,7 bar |
70 – 75 |
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LVLP Pistole |
2-2,5 bar |
≥0,7 bar |
65-70 |
Obwohl Hersteller, Pistolenqualität, Düsendurchmesser und Luftdüse für jeden LVLP-Pistolentyp unterschiedlich sind, verbraucht eine typische LVLP-Pistole 260 bis 300 l / min (9,2 bis 10,6 cfm) Luft und ein Kompressor benötigt 1,5 bis 1,9 kW (2,0 bis 2,6) HP) (Tabelle 5). Wenn diese Ergebnisse untersucht werden, ist ersichtlich, dass der für herkömmliche Pistolen verwendete Kompressor auch für LVLP-Pistolen ausreicht und kein Service zum Ersetzen des Kompressors erforderlich ist. Die erwarteten Kosten steigen jedoch geringfügig, obwohl sie aufgrund des Einsatzes von Luftüberschuss in HVLP-Pistolen geringfügig sind. Bei LVLP-Pistolen mit geringem Luftvolumen ist dies jedoch nicht der Fall. Aufgrund des geringen Volumens an verbrauchter Luft muss der Innendurchmesser des Schlauchs nicht geändert werden.
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Tabelle – 5 Luftverbrauch und erforderliche Kompressorleistung in HVLP- und konventionellen Pistolen |
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Luftverbrauch |
Kompressorleistung |
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konventionelle Pistole |
275-350 L / min 9,7 – 12,4 cfm |
1,6 – 2,1 Kw 2,2 – 2,8 HP |
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HVLP Pistole |
410 – 460 L / min 14,5 – 16,5 cfm |
2,4 – 2,7 Kw 3,2 – 3,6 HP |
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LVLP Pistole |
260 – 300 L / min 9,2 – 10,6 cfm |
1,5 – 1,9 Kw 2,0 – 2,6 HP |
Wenn die Luftdüsen in den Pistolen gewechselt werden, ändert sich die Anzahl der Löcher in der Düse und der Durchmesser der Löcher, sodass sich die Luftmenge ändert, die sie verbraucht. Zum Beispiel verbraucht die GTI-Pistole von DeVilbiss 453 l / min, wenn die 105-nummerierte Luftdüse bei 2 bar Eingangsdruck installiert ist, und 269 l / min, wenn die 110er-Luftkappe installiert ist. Es wäre jedoch nicht korrekt, die Pistole je nach verbrauchter Luftmenge als HVLP, LVLP oder konventionell zu bezeichnen, da sich der Druck in der Luftdüse ändert. Der Luftdruck in der Luftdüse muss für diese Art der Benennung berücksichtigt werden. Der Luftdruck in der Luftdüse beträgt bei herkömmlichen Pistolen 2,5 bis 4 bar. 0,7 bar in HVLP-Pistolen; In LVLP wird ein Wert von 0,7 bis 0,8 bar erwartet (Tabelle 4).
4. Airless-Sprühanwendungen
Bei Airless-Sprühanwendungen wird die Farbe zwischen 5 und 35 atm unter Druck gesetzt und aus der Düse der Airless-Spritzpistole gesprüht. Wenn der Farbstrahl als dünner Vorhang aus der Düse kommt und mit hoher Geschwindigkeit auf die stehenden Luftmoleküle außerhalb der Pistole trifft, reißt er und verwandelt sich in Tröpfchen. Die Größe der Tröpfchen wird kleiner, wenn:
• wenn die Farbstoffauslassgeschwindigkeit zunimmt,
• wenn der Farbdruck steigt,
• je niedriger die Lackviskosität ist und
• wenn die Oberflächenspannung der Farbe abnimmt.
Die Größe des Strahls hängt von der Lochgröße und -form ab. Bei Airless-Sprühanwendungen kann die Zerstäubungsqualität von Airless-Anwendungen jedoch nicht erreicht werden. Während der Durchmesser der aus der Düse der Pistole gesprühten Farbtröpfchen bei Luftsprühanwendungen 20 bis 50 um erreicht, liegt dieser Wert bei luftlosen Spritzanwendungen im Bereich von 70 bis 150 um. Andererseits ermöglicht die Abnahme der Farbtröpfchen von der Mitte des Farbstrahls bei Luftanwendungen zu den Kanten hin glatte Übergänge zwischen den Anwendungen. Daher ist es einfacher, homogene Schichten aufzubringen. Bei Airless-Sprühanwendungen bieten sie diese Möglichkeit nicht, da sie keine Luft enthalten. Bei Airless-Sprühanwendungen ist es schwieriger, eine gleichmäßige Schichtdicke aufzutragen.
In Bezug auf die Auftragsgeschwindigkeit bieten Airless-Sprühanwendungen eine schnellere Möglichkeit. Auf unebenen und komplexen Oberflächen kann die Farbe jedoch dick werden und verlaufen.
Da bei Airless-Sprühanwendungen keine Druckluft die Farbtröpfchen begleitet, ist die Menge an Lösungsmittel, die freigesetzt wird, bevor der Lack die Oberfläche erreicht, geringer. Dadurch erreicht die Farbe die Oberfläche in trocknerem Zustand. Aus diesem Grund sollten Mittel, die schneller verdunsten, sowohl bei der Auswahl der Lösungsmittel in der Farbformel als auch bei der Anwendung als Verdünner verwendet werden.
Im Vergleich zu Luftsprühanwendungen ist die Wirkung des Rückpralls und der Ausbreitung der Farbpartikel in die Umwelt bei Airless-Sprühanwendungen geringer. Daher ist die Übertragungseffizienz relativ höher.
Es gibt auch Situationen, in denen luftunterstützte, aber airless-Systeme verwendet werden. In diesen Systemen ist der Druck höher als der Luftdruck in Luftsystemen und niedriger als im airless-System. Die Zerstäubung in solchen Systemen ist viel besser als in airless- Systemen.
5. Elektrostatische Sprühanwendungen
Die elektrostatische Sprühanwendung, die mit Luft, Airless-System oder anderen Systemen verwendet werden kann, wird für Anwendungen auf komplex geformten Metalloberflächen und Pulverlackanwendungen bevorzugt, bei denen das Overspray geringer sein sollte. Bei elektrostatischen Sprühanwendungen wird die Luft um den Punkt, an dem die Farbe gesprüht wird, durch Anlegen einer elektrischen Spannung von 50 bis 125 kV ionisiert. Die durch die Ionisierung der Luft freigesetzten Elektronen heften sich an die Oberflächen der durch diesen Bereich fließenden Farbstoffpartikel und laden sie mit einer negativen (-) Ladung auf. Vor dem Auftragen wird die zu lackierende Oberfläche geerdet und mit einer positiven (+) Ladung geladen. Somit wird ein elektrostatisches Feld um die Oberfläche erzeugt, das beschichtet wird. In diesem Fall können die negativ geladenen Farbpartikel durch die Wirkung der elektrischen Anziehungskraft auf das Objekt die Oberfläche erreichen (Abbildung 12). Diese elektrische Anziehung verringert die Sprühverluste, die aufgrund von Fallout- und Rückpralleffekten auftreten können, erheblich. Es minimiert Farbverluste, insbesondere beim Lackieren von Objekten wie Rohren, Profilen und deren Rückseiten, die Sprühverluste verursachen.
Die elektrische Leitfähigkeit der Farbe muss ausreichend sein, damit die an die Oberfläche gelangenden Farbpartikel ihre Ladung über die Oberfläche auf den Boden übertragen können. Bei elektrostatischen Anwendungen von Lösungsmittelfarben werden dem Produkt oder dem Verdünner Lösungsmittel oder Additive mit hoher Leitfähigkeit wie Alkohole zugesetzt. Der breiteste Bereich, der für die Leitfähigkeit von Nasslacken geeignet ist, liegt zwischen 0,05 und 20 M. Für die meisten ist jedoch eine Leitfähigkeit von 0,5 bis 5 M bevorzugt.
Spritzpistolen, die Luft als Treibmittel verwenden, werden häufig in elektrostatischen Sprühanwendungen eingesetzt. Bei diesen Anwendungen wird das Ausbreitungsniveau des Luftsprays erreicht und die Sprühverluste werden minimiert. Bei elektrostatischen Spritzapplikationen werden auch scheiben- oder glockenförmige Rotationskopf-Applikationswerkzeuge verwendet, bei denen die Farbe durch die Wirkung der Zentrifugalkraft in sehr kleine Tröpfchen aufgebrochen wird.
Drehzahlen von 1000 Umdrehungen pro Minute (1000 U / min) und mehr sind bei rotierenden Scheiben üblich. Drehzahlen zwischen 25000 U / min und 60000 U / min werden in Hochrotationsglocken angewendet. Bei Farben, die bei so hohen Geschwindigkeiten aufgetragen werden, können Probleme mit geringem Glanz auftreten. Daher sollten bei der Gestaltung der Beschichtung Vorsichtsmaßnahmen gegen die durch hohe Geschwindigkeit verursachte Mattigkeitstendenz getroffen werden.
Mit der Vorstellung eines organischen Lösungsmittels und geeigneter elektrischer Isolierungen an den Applikationsgeräten ist es möglich, die Wasserfarben durch elektrostatische Verfahren aufzutragen.
Andererseits können Oberflächen wie nicht-leitender Kunststoff leitfähig gemacht werden, indem zuerst eine dünne Schicht eines leitenden Primers mit einem normalen Luftsprühverfahren aufgetragen wird. Nachfolgende Schichten können durch ein elektrostatisches Sprühverfahren aufgetragen werden werden.
Sprühverluste können reduziert werden, und Lackoberflächen mit extrem guter Verteilung können mit elektrostatischen Sprühanwendungen erzielt werden, die entweder mit einer Pistole oder rotierenden Scheiben oder Glocken durchgeführt werden. Dieses Verfahren hat jedoch auch einige Nachteile. Insbesondere die vertieften Teile auf der Oberfläche erhalten aufgrund eines Effekts namens "Faradayscher Käfig" möglicherweise nicht genügend Farbe (Abbildung 13). Bei Hochspannungsanwendungen wird dieser Effekt intensiver wahrgenommen. Infolgedessen entsteht ein dickerer Farbfilm auf Oberflächen, auf die die Farbe leicht gelangen kann. Ein dünnerer Farbfilm wird dagegen auf Oberflächen erzeugt, wo der Effekt des “Faradayschen Käfigs” auftritt.
Die zweite mögliche Problemquelle ist die Brandgefahr. Die meisten in Lösungsmittelfarben verwendeten Lösungsmittel können bei Raumtemperatur und darunter explosiv sein. Elektrostatische Anwendungen, bei denen Funken aufgrund der angelegten Spannung auftreten können, sollten so eingestellt werden, dass der Flammpunkt dieser Lösungsmittel 26 ° C und mehr beträgt.
Vorteile
• Unter allen Sprühanwendungen treten bei elektrostatischen Anwendungen der geringste Farbverlust und der geringste Farbstaub auf.
• Die Übertragungseffizienz ist höher.
• Bei elektrostatischen Anwendungen können eckige, runde und eingedrückte sowie hervorstehende Metallmaterialien mit gleicher Filmdicke beschichtet werden.
• Bietet dem Praktiker einen sauberen Arbeitsbereich.
Nachteile
• Elektrostatisches Sprühen kann nur zum Beschichten von leitfähigen Materialien verwendet werden.
• Obwohl es möglich ist, hohe Filmdicken zu erreichen, kann eine zweite Schicht nicht elektrostatisch aufgebracht werden, da die Oberfläche nach dem Auftragen einer Schicht isoliert ist.
• Die Kosten für die Ausrüstung sind hoch.
• Nicht praktisch für große Flächen.
• Kann bei hohen Temperaturen (> 25-30 ºC) gefährlich sein.
• Bei Metallicfarben kann es ein anderes Erscheinungsbild geben verglichen mit einer nicht-elektrostatischen Anwendung.
6. Heißsprühanwendungen
Bei Heißsprühanwendungen wird die Farbe auf Temperaturen zwischen 40 ° C und 65 ° C erhitzt, was zu einer Abnahme der Viskosität der Farbe führt. Die Anwendungsviskosität kann so erreicht werden, indem weniger Verdünner verwendet wird. Bei Verwendung einer geringen Menge an Verdünner wird die an die Atmosphäre abgegebene Menge an Lösungsmittel verringert, und durch Aufbringen weniger Schichten können dickere Farbfilme erzeugt werden. Andererseits stellt die Tatsache, dass die Temperatur der beschichteten Oberfläche relativ niedriger als die der Farbe ist, sicher, dass die Farbe abkühlt, wenn sie auf die Oberfläche trifft. Das widerum erhöht ihre Viskosität und folglich wird das Risiko des Fließens auf der Oberfläche stark verringert.
Für ein solches Auftragsverfahren ist jedoch eine Heizvorrichtung erforderlich. Die Notwendigkeit, die Heizung so zu gestalten, dass sie keine Blend- und Brandgefahr verursacht, schränkt jedoch die Verwendung von Heißsprühanwendungen ein.
7. Sprühapplikationen mit verflüssigtem Kohlendioxid
Bei dieser Anwendung wird Kohlendioxid (CO2) unter hohem Druck überkritisch und verflüssigt und löst das flüssige organische Beschichtungsmaterial wie ein organisches Lösungsmittel. In dieser überkritischen Phase erreicht das verflüssigte CO2 eine kritische Temperatur von 31,3°C und einen kritischen Druck von 7,4 MPa. CO2 hat in seiner überkritischen Phase ähnliche Lösungsmittelcharakteristika wie aromatische Kohlenwasserstoffe. Daher ist es möglich, einen Teil des Lösungsmittels in der Farbe durch CO2 zu ersetzen. Zu diesem Zweck können spezielle Airless-Spritzpistolen verwendet werden. Sobald das Gemisch aus Farbe und CO2 die Pistole verlässt, wird das CO2 in ein Gas mit starker Verdampfung umgewandelt und an die Atmosphäre abgegeben. Da CO2-Gas jedoch kein VOC (Flüchtige organische Verbindung) ist, verursacht es keine Luftverschmutzung. Andererseits trifft das CO2, das im zerstäubten Farbtröpfchen am Ausgang der Düse der Pistole homogen verteilt wird, hier auf atmosphärischen Druck. Mit dem Druckabfall expandiert das CO2 schnell und geht in die Gasphase über, und die Teile im Tröpfchen erreichen eine Zerstäubung von sehr hoher Qualität. Obwohl die Anwendung mit einer Airless-Pistole erfolgt, liegt die erhaltene Oberflächenqualität daher auf dem Niveau, das mit einer Luftsprühpistole erzeugt wird. Da die Anwendung mit einer Airless-Pistole erfolgt, wird der bei Anwendungen mit Luftpistole beobachtete Rückpralleffekt verhindert, und die erzielte Übertragungseffizienz liegt nahe der von Airless-Anwendungen. Wenn das CO2 die Farbe schnell verlässt, steigt außerdem die Viskosität der Farbe, die von der Pistole an die Oberfläche gelangt, schnell an, wodurch das Risiko von Lackfehlern wie Fließen und Durchhängen minimiert wird.
Dadurch ist es möglich, alle positiven Eigenschaften, die es bei verschiedenen Sprühanwendungen in Airless-Sprühanwendungen gibt, mit verflüssigtem CO2 zu kombinieren. Das Problem sind die Kosten für das verflüssigte CO2 und das Abgabegerät.