Beschichten mit Kunststoffen (Gummierung)

Beschichten ist das Aufbringen einer fest haftenden Schicht auf ein Werkstück, um folgende funktionelle Aufgaben zu erfüllen:

  • Information: Signalisieren, Tarnung, Markierung
  • Sanitäre Aufgaben: Hygiene und gute Reinigungsmöglichkeit
  • Erzielung spezieller physikalischer Effekte: Elektroisolation oder Leitfähigkeit, Reibungsverminderung oder Reibungserhöhung, Schalldämpfung, Strahlenschutz, Reflektion, Trennwirkung, Flammschutz
  • Dekorative Zwecke
  • Schutz gegen chemische und biologische Schäden, Korrosionsschutz

Haupteinflussgrößen

Bei der Wahl der geeigneten Schichtsysteme müssen Anwendung, Eigenschaften der Schichten sowie Konstruktionsmerkmale berücksichtigt werden. Die Haupteinflussgrößen hierzu sind Geometrie und Oberflächenzustand des Werkstücks, Vorbehandlung der Oberfläche, Material des Werkstücks sowie das Beschichtungsverfahren selbst.

Beschichtungsverfahren

Allgemeines: Der Auftrag pulverförmiger Lackpartikel kann durch Anwendung der Sprühtechnik oder durch Tauchen des Werkstücks in ein Pulverlack-Fließbett erfolgen. Die erstgenannte Methode wird allgemein als Pulverlackierung bezeichnet und weitaus häufiger in der Praxis angewandt. Das Tauchen des Werkstückes in Kunststoffpulver heißt Wirbelsintern. Ferner werden im Folgenden noch das sogenannte Flammspritzen von Kunststoffen sowie die Gummierung eines Werkstückes beschrieben.

Elektrostatisches Kunststoffpulverspritzen (EPS Verfahren): Mittels Spritzpistolen oder automatischen Durchlaufspritzanlagen wird Kunststoffpulver mit einer Gleichspannung von 40 kV bis 60 kV elektrisch aufgeladen und auf die geerdeten Werkstücke aufgesprüht. Die Kunststoffpartikel wandern längs der Feldlinien zwischen Spritzdüse und Werkstück, da sie von diesen elektrostatisch angezogen werden. Anschließend werden die gleichmäßig mit Pulver überzogenen Teile im Ofen erhitzt. Die Pulverpartikel lösen dabei ihre Einzelstrukturen auf, verschmelzen und werden beim Abkühlen zu einer einzigen, homogenen Schicht. Je nach Pulverart können so relativ schnell Schichtdicken von 50 µm bis 300 µm erreicht werden. Das EPS Verfahren wird hauptsächlich zur Erzeugung von abrieb-, stoß- und kratzfester Schichten sowie chemisch widerstandsfähiger Oberflächen (z. B. bei Möbeln, Kühlschränken, Stahlkonstruktionen) verwendet.

Wirbelsintern: Die vorgewärmten Werkstücke werden in Kunststoffpulver getaucht, das in Schwebe gehalten wird. Je nach Vorwärmung des Bauteils (200° C bis 500° C), Tauchzeit und Materialwanddicke schmilzt auf dem Werkstück eine entsprechend starke Kunststoffschicht auf. Das Aufwirbeln des Kunststoffpulvers erfolgt in einem Wirbelsintergerät, das aus einer unten liegenden Druckkammer besteht, die durch eine mikroporöse Platte gegen den darüber liegenden Oberkasten abgeschlossen ist. Mittels Druckluft oder Stickstoff wird das sich im Oberkasten befindliche Pulver in Schwebe gehalten, vergleichbar mit einer kochenden Flüssigkeit. Um glatte Schichten zu erhalten, kann das Werkstück in einem abschließenden Arbeitsgang im Ofen nachgesintert werden. Durch das Wirbelsintern können auch kompliziert gestaltete Werkstücke selbst an schwer zugänglichen Stellen vollständig beschichtet werden. Es können somit sowohl Einzelstücke, Massenteile als auch Halbzeuge (Drähte, Rohre, Tafeln) wirtschaftlich effektiv beschichtet werden.

Flammspritzen: Bei diesem Verfahren wird Kunststoff-Spritzgut der Spritzpistole zugeführt, durch die Pistolenflamme zum Schmelzen gebracht, mittels Druckluft zerstäubt und auf das vorgewärmte und durch Strahlen aufgeraute Werkstück aufgebracht. Die einzelnen Pulverpartikel verschmelzen auf dem vorgewärmten Untergrund zu einer homogenen Schicht, deren Dicke in etwa 0,3 mm – 1,2 mm betragen kann. Mit dem Flammspritzverfahren werden häufig säurefeste Auskleidungen von Behältern, Wannen, Ventilen, Gehäusen oder Armaturen hergestellt.

Gummierung: Beim Gummieren wird eine elastische Schicht, die aus Kautschuk (Natur oder synthetisch) besteht, auf dem Trägermaterial aufgebracht und mit Schwefel-Zusatz vulkanisiert. Dazu erfolgt zuerst das Auftragen des Bindemittels (durch Aufstreichen, Aufspritzen, Tauchen, Aufspachteln oder Belegen mit Gummiplatten) auf die gereinigte und aufgeraute Bauteiloberfläche. Nach Trocknen dieser Gummischicht wird in heißer Luft oder mit Sattdampf bei ca. 130° C vulkanisiert. Je nach Mischung und Schichtdicke kann die Vulkanisation zwischen 30 Minuten und 24 Stunden in Anspruch nehmen. Gummiert wird überall, wo Korrosionsschutz von Apparaten, Behältern und Rohren, Schutz vor Ölen, Fetten, Wachsen, Säuren und Laugen oder eine elastische Rückfederung, Abriebfestigkeit und Dehnbarkeit von Oberflächen verlangt wird.