Qualität und Nachhaltigkeit

Kunststoffteile besser lackieren

Die Anzahl der Kunststoffteile, die beschichtet werden, wächst unaufhaltsam – und das in nahezu grenzenloser Vielfalt. Die Ansprüche an die Qualität und Individualität der lackierten Oberflächen steigen ebenfalls kontinuierlich. Gleichzeitig muss die Beschichtung kostengünstiger und nachhaltiger werden. Entsprechende Lösungen wären Themen der Paintexpo im April gewesen. Einige interessante Entwicklungen stellt dieser Beitrag vor.

Zur Metallisierung von Kunststoffteilen ist eine Plasma-Vakuumbeschichtung in Kombination mit einem UV-Lack eine effektive Alternative. © Arsonsisi

Ob Kosmetikverpackung, Gehäuse oder Automobilteil – aus Kunststoffen hergestellte Produkte sind in praktischen allen Industrie- und Lebensbereichen vertreten. Eine attraktive Optik und Haptik, ein individuelles Erscheinungsbild, Widerstandsfähigkeit gegen mechanische, chemische und physikalische Angriffe sowie spezielle funktionale Eigenschaften erhalten diese Erzeugnisse häufig durch eine Beschichtung. Dabei stehen inhouse-lackierende Unternehmen und Lohnbeschichter durch aktuelle Trends und Veränderungen in zahlreichen Branchen vor neuen Herausforderungen. Dazu zählen der Einsatz neuer sowie modifizierter Werkstoffe und Materialkombinationen, die Neuausrichtung kompletter Industriebereiche, kürzere Produktlebenszyklen und kleinere Losgrößen, Personalisierung von Produkten, die digitale Transformation sowie strengere Energieeffizienz- und Klimaschutzziele. Hinzu kommen Kostenaspekte. Dies macht Lackierprozesse erforderlich, die bei hoher Qualität effizienter, flexibler und ressourcenschonender sind.

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Vorbehandlung bis Qualitätsprüfung
Der erste Blick richtet sich auf die Vorbehandlung: Alternativen zur traditionellen Powerwash-Reinigung wie die Plasma- und CO2-Schneestrahltechnologie ermöglichen möglicherweise kosten- und flächenreduzierte sowie in die Lackierlinie integrierte, automatische Reinigungsprozesse. Da bei beiden Verfahren weder Chemikalien und Wasser noch eine Trocknung erforderlich ist, sind sie auch unter Umwelt- und Energieeinsparaspekten sinnvoll. Außerdem wird keine Wärme in das Bauteil eingebracht, die dazu führen kann, dass später Formulierungsbestandteile des Kunststoffs wie Trennmittel, Additive oder Füllstoffe aus tieferen Schichten auf die Oberfläche migrieren und Haftfestigkeitsprobleme verursachen. Der elektrostatischen Aufladung der Kunststoffoberfläche kann eine Ionisierung entgegenwirken.

Ob manuelle oder automatische Applikation – der Einsatz moderner Elektrostatik-Spritzpistolen erhöht den Auftragswirkungsgrad und reduziert Overspray, so dass der Materialverbrauch reduziert wird. © Wagner Group

Bei Lacken ermöglichen neue Entwicklungen mit Einschichtaufbauten die Zahl der Lackierschritte zu reduzieren, wobei hohe Beständigkeiten der lackierten Oberflächen erreicht werden. Ein Thema, das im Zuge einer höheren Nachhaltigkeit viele Branchen beschäftigt, sind Alternativen zum Galvanisieren unter Verwendung von Chrom VI. Die Lackhersteller haben verschiedene Lösungen entwickelt. Je nach Anwendung und Anforderung sind dies Lacksysteme mit Dreischichtaufbauten oder wirtschaftliche Einschichtlösungen. Mit Farbvarianten und Effekten sind diese Lacke mehr als eine Alternative zur galvanischen Chromschicht. Eine weitere Option ist die Plasma-Vakuumbeschichtung in Kombination mit einem UV-Lack. Hier stehen inzwischen deutlich mehr Lacklösungen zur Verfügung, die für eine Polymerisation mit der LED-UV-Technologie ausgelegt sind. UV-Lacke, mit denen sich die Vorteile der LED-UV-Aushärtung – unter anderem die Härtung wärmeempfindlicher Substrate, energiesparenderes Arbeiten und sofortiger Einsatz nach dem Einschalten – nutzen lassen, stehen nicht nur für die Metallisierung von Kunststoffoberflächen zur Verfügung, sondern auch für klassische Lackieraufgaben.

Alternative Reinigungsmöglichkeiten wie die Schneestrahltechnologie ermöglichen kosten- und flächenreduzierte sowie in die Lackierlinie integrierte, automatische Prozesse. © ACP Systems

Unaufhaltsam ist der Trend zur Automatisierung – auch in mittleren und kleineren Unternehmen. Die Gründe liegen in der möglichen höheren Prozesssicherheit und Reproduzierbarkeit der Prozesse und einem daraus resultierenden geringen Ausschuss, verbunden mit entsprechenden Einsparungen. Die Lackiertechnik- und Roboterhersteller reagieren auf diesen Bedarf mit speziell für die Beschichtungsindustrie konzipierten Mehrachsrobotern sowie Roboter-Lackierzellen. Die Applikationstechnik für den Lackauftrag wird spezifisch an das jeweilige Kundenprojekt angepasst. Neue Pistolensteuerungen ermöglichen die präzise Applikation. Auf sämtliche Lackierparameter können präzise eingestellt werden. Daraus resultieren eine hohe Wiederholgenauigkeit, konstante Lackierergebnisse und Materialeinsparungen. Die Programmierung der Roboter-Bewegungsabläufe ist neben dem klassischen Teachen mit Software für eine Offline-Programmierung am PC möglich.

Die LED-UV-Technologie bietet verschiedene technische und wirtschaftliche Vorteile – durch neue Lackentwicklungen können sie bei einem deutlich breiteren Einsatzspektrum genutzt werden. © Hönle

Neue Lösungen für die automatisierte Überwachung von Prozessparametern wie Lackmenge, Temperatur, Prozesslüfte, Sprühstrahl sowie für die Protokollierung und Auswertung dieser Daten stehen ebenfalls zur Verfügung. Darüber hinaus ermöglichen innovative Entwicklungen die prozessintegrierte Qualitätssicherung der beschichteten Oberfläche, beispielsweise eine zerstörungsfreie und berührungslose Schichtdickenmessungen auf nassen und gehärteten Lackschichten.

Voraussetzung für eine ressourceneffiziente und nachhaltige Kunststoff-Beschichtung in hoher Qualität ist die Auswahl des richtigen Verfahrens: Ob das eine Nasslackierung, Pulverbeschichtung, UV-Lackierung oder auch eine Kombination ist, hängt unter anderem vom zu lackierenden Produkt und Werkstoff, der geforderten Qualität und erforderlichen Flexibilität ab. Dabei lohnt es sich, auch Jahre oder vielleicht sogar Jahrzehnte lang eingesetzte Verfahren auf den Prüfstand zu stellen und mit Alternativen zu vergleichen.

Die nächste Gelegenheit ergibt sich möglicherweise vom 12. bis 15. Oktober 2020 – auf dem Gelände der Messe Karlsruhe in Rheinstetten.

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