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Richtig Druck machen

Praxisratgeber: Zerstäubungssysteme
Richtig Druck machen

Zahlreiche Faktoren müssen bei der Auswahl des geeigneten Spritzgerätes in Holz verarbeitenden Betrieben beachtet werden. Neben hoher Ausfallsicherheit, Wartungsarmut und Bedienerfreundlichkeit spielen dabei auch gesetzliche Auflagen, wirtschaftliche Aspekte und die Umweltverträglichkeit eine wesentliche Rolle. Und natürlich – ganz wichtig – die angestrebte Oberflächenqualität.

Stand der Technik im Bereich der druckluftzerstäubenden Applikationen sind heute nebelreduzierte Zerstäubungstechnologien. Im hand-werklichen Umfeld werden hier vor allem manuelle Lackiergeräte als Fließbecherpistolen eingesetzt. Bei industriellen Anwendungen finden automatische oder durch Lackierroboter betriebene Anlagen Verwendung.

Die Systeme arbeiten mit erhöhten Materialübertragungsraten und deutlich geringerer Farbnebelentwicklung im Vergleich zu konventionellen Hochdrucksystemen, und dies bei vergleichbaren Oberflächenqualitäten.
Der Betrieb und seine Mitarbeiter profitieren direkt von dem erhöhten Wirkungsgrad. Die Folgen einer Umstellung machen sich in Form von deutlicher Materialersparnis (bis zu 30 Prozent), geringerer Lösemittelemission, weniger Farbnebelbelastung, längeren Wechselintervallen von Filtermatten und entsprechend geringen Entsorgungskosten deutlich positiv bemerkbar.
Die gerätetechnische Entwicklung bei den konventionellen Luftzerstäubern steht in vollem Einklang mit der Zielsetzung der EU-Lösemittelrichtlinie nach Reduktion von Emissionen im Bereich der Lackverarbeitung. Höhere Materialausbeute durch geringen Overspray reduziert gleichzeitig die Lösemittelemission.
HVLP Niederdruck-Zerstäubungssysteme
Mit modernen HVLP (High Volume Low Pressure) Spritzgeräten werden heute sehr hohe Materialübertragungsraten (siehe Infokasten) und beste Oberflächenqualitäten erzielt. Bei Verwendung dieser Niederdrucksysteme kann der Spritzabstand zur Erhöhung der Übertragungsrate und Arbeitsgeschwindigkeit vom Anwender sehr nahe zum Objekt gewählt werden. Dies war in der Vergangenheit bei klassischen Hochdruckzerstäubern aufgrund des hohen Düseninnendrucks von rund 3,5 bis 4,5 bar nicht möglich.
Durch den Einsatz einer modernen HVLP-Lackierpistole werden keine Kompromisse in Bezug auf das Oberflächenfinish eingegangen. Durch die optimierte Düsengeometrie werden dem Hochdruckspritzergebnis vergleichbare oder teilweise bessere Spritzergebnisse sowohl im Bereich der Effektlacke wie auch der Uni- und Klarlacke erzielt. Besonders materialsparende Aufträge lassen sich auch bei Grundierungen und Füllermaterialien erzielen.
Ein Praxisbeispiel macht dies deutlich: Durch die Erhöhung des Auftragswirkungsgrades mit HVLP-Pistolen konnte z. B. bei der Beschichtung von Hochglanzküchenfronten im Vergleich zu konventionellen Hochdruckpistolen ca. 30 Prozent Lackmaterial eingespart werden.
Optimierte Hochdruck-Zerstäubungssysteme
Die Entwicklung von Pistolen mit optimierter Hochdrucktechnik ist noch recht jung. Seit rund zwei Jahren sind diese Pistolengenerationen auf dem Markt. Sie unterliegen keiner offiziellen Norm, außer der Verpflichtung der Hersteller, dass diese Produkte eine Materialübertragungsrate (siehe Infokasten) von mindestens 65 Prozent erzielen und somit völlig VOC-konform arbeiten. Diese nebelreduzierten Varianten positionieren sich zwischen den klassischen Hochdruckpistolen und der HVLP-Niederdrucktechnik.
Mit der – wie Sata sie nennt – neuen „RP“-Technologie (Reduced Pressure), wurde der sehr gute Kompromiss zwischen der Wirtschaftlichkeit einer HVLP-Pistole und der Schnelligkeit der klassischen Hochdruckpistole gefunden. Die bei der HVLP-Technik erwähnte Anpassung des Spritzabstandes zum Objekt und die damit verbundene veränderte Arbeitsweise entfallen bei der optimierten Hochdrucktechnik. Diese Pis-tolentechnik steht der klassischen Hochdruckpistole sehr nahe und vermeidet damit Akzeptanzschwellen bei den Lackierern. Obwohl der Auftragswirkungsgrad um rund 8 Prozent unter dem der HVLP-Technik liegt, ist er noch deutlich höher als bei Hochdruckpistolen der klassischen Bauart. Der als wirtschaftlich und umweltorientiert geltende Auftragswirkungsgrad von mindestens 65 Prozent wird problemlos erzielt und überschritten.
Durch die Absenkung des Eingangsdrucks an der Lackierpistole und damit zusammenhängend des Düseninnendrucks wird ein erheblich größerer Auftragswirkungsgrad als bei den reinrassigen Hochdruckpistolen erreicht. Die neu entwickelte Düsentechnik der „Satajet RP“ erlaubt eine Absenkung des Düseninnendrucks auf 1,5 bis 1,8 bar bei ca. 2,5 bar Eingangsfließdruck. Verlauf, Effektausbildung und Glanz der Lackierung lassen bei dieser Technik im Prinzip keine Wünsche offen. Ein geringer Luftverbrauch ist zudem ein interessanter Aspekt mit Blickrichtung auf die Betriebskosten.
Die genannten HVLP- und RP-Zerstäubungstechnologien sind am Markt jeweils als handgeführte Fließbecher- sowie auch als manuelle materialdruckgespeiste Versionen verfügbar.
Für die automatisierte Fertigung stehen beide Düsensysteme auch in Form von vielfältigen Automatik- bzw. Roboterversionen zur Verfügung. Zur Erhöhung der Prozesssicherheit und zur Verkürzung der Wartungs- und Rüstzeiten bietet sich der Einsatz eines Schnellwechseladapters für bis zu zwei Spritzköpfe in idealer Weise an. Bei automatischen und handgeführten Systemen mit Material-druckspeisung garantieren Versorgungssysteme wie Doppelmembranpumpen, Farbdruckgefäße und Materialringleitungen den optimalen und konstanten Zufluss des zu applizierenden Stoffes. Vorteile der materialdruckgespeisten Systeme in Kombination mit Versorgungssystemen sind:
• Hohe Arbeitsgeschwindigkeit und Flächenleistung in Kombination mit wirtschaftlichen und feinst zerstäubenden HVLP- oder RP-Lackierpistolen
• Beste Wirtschaftlichkeit durch effektive Zeitersparnis
• Ergonomisches und lageunabhängiges Arbeiten
• Häufiges Nachfüllen der Fließbecherpistole entfällt
• Geringer Reinigungsaufwand
• Ideal für schwer zugängliche Stellen dank kompakter Pistolenbauweise
• Gleichzeitige Versorgung von bis zu zwei Lackierern
• Ausführungen in Edelstahl für wässrige oder aggressive Materialien
• Robust und verschleißfest.
Als Alternative zu den reinen Druckluft zerstäubenden Systemen gibt es Applikationssysteme, die mit hohem statischem Materialdruck (80 – 250 bar) arbeiten. Diese so genannten Airless-Systeme sind in ihrer Anwendung stark eingeschränkt, wenn die Qualität der Lackierung im Vordergrund steht. Bei höheren Anforderungen an die Oberflächenqualität haben sich inzwischen kombinierte Sys-teme aus Airless und Luftzerstäubung etabliert. Die Kombination von hohem Materialdruck (max. 150 bar) und geringem Luftzerstäuberdruck (max. 2,5 bar) sorgt in Verbindung mit einer Kolbenpumpe als Materialfördersystem für höchste Materialübertragungsraten, hohe Arbeitsgeschwindigkeit und optimale Wirtschaftlichkeit – selbst bei höchstviskosen Materialien. Vielseitige Einsatzmöglichkeiten bieten sich dort, wo große Mengen rationell und wirtschaftlich verarbeitet werden müssen.
Die Reduktion des Oversprays während des Lackiervorgangs verbessert die Arbeitsbedingungen für den Lackierer erheblich und der Spritzstand bzw. die Lackierkabine wird deutlich weniger verschmutzt. Längere Filterwechselintervalle und geringerer Wartungsaufwand sind ein angenehmer Nebeneffekt der Umstellung auf nebelreduzierte Zerstäubungstechnologien.
Knut Wiegand
Sata Farbspritztechnik,
Kornwestheim, www.sata.de
Was ist eigentlich …?
… Materialübertragungsrate (oft auch als Übertragungsrate, Auftragswirkungsgrad, Transferrate oder Beschichtungsrate bezeichnet): beschreibt das Verhältnis zwischen dem auf einer Oberfläche abgeschiedenen und dem verspritzten Festkörperanteil eines Beschichtungsmaterials. Die Übertragungsrate wird nach folgender Formel berechnet:
Übertragungsrate [%] = Abgeschiedene Festkörpermasse [g] / Verspritzte Festkörpermasse [g] x 100 [%]
Lackierpistolen mit einer hohen Übertragungsrate ermöglichen ein kostengünstiges und umweltverträgliches, da abfallarmes Beschichten von Oberflächen. Die Übertragungsrate ist ein Richtwert, welcher von verschiedenen Faktoren beeinflusst wird. Die Angabe einer Übertragungsrate für eine Lackierpistole reicht allein nicht aus, um deren Vorteilhaftigkeit darzustellen, da diese von einer Vielzahl von variierbaren Parametern abhängt:
• Qualität der Zerstäubung
• Luftdruck am Pistoleneingang
• Abstand zum Objekt
• Viskosität des Materials
• Vertikaler oder horizontaler Auftrag
• Größe der Beschichtungsfläche
• Eventuelle Randbeschichtungen
• Materialdruck
Zurzeit ist es nicht möglich, die Angaben der Übertragungsraten verschiedener Hersteller direkt zu vergleichen und damit Rückschlüsse auf die Vorteilhaftigkeit einer Lackierpistole zu ziehen.
Ein exakter Vergleich verschiedener Lackierpistolen ist nur durch eine Vergleichsmessung auf der gleichen Prüfanlage unter vergleichbaren Parametern und unter Berücksichtigung des bei diesen Parametern erzielbaren Oberflächenfinishes möglich.
… HVLP: Die Bezeichnung HVLP entstammt dem amerikanischen Sprach-raum und einer entsprechenden Gesetzgebung (USA-Rule 1151) aus dem Jahr 1988. Sie steht für High Volume Low Pressure. Die Technologie für eine nebelarme Zerstäubung wurde nach Europa übertragen und gilt mittlerweile als Standard für höchste Übertragungsraten im Nasslackbereich. Eine HVLP-Pistole zeichnet sich zum einen durch eine Materialübertragungsrate von 65 Prozent aus. Zum anderen darf der Zerstäuberdruck sowohl im Rund- als auch im Breitstrahlbereich einen Wert von 0,7 bar (USA = 10 psi) nicht überschreiten.
Das Lackmaterial wird durch ein hohes Luftvolumen bei einem niedrigen Druck zerstäubt. So bildet sich hierbei eine Art „Schutzschirm“ um den Strahl, der die Farbnebelentwicklung deutlich reduziert. Bedingt durch das erhöhte Luftvolumen erfordern HVLP-Lackierpistolen allerdings Kompressoren mit gesteigerter Luftleistung. Der Luftverbrauch einer HVLP-Lackierpis-tole liegt, im Vergleich zu konventionellen Hochdruckpistolen, um durchschnittlich 80 NL/min höher.
Falsches Werkzeug
Oft wird zur Düsenreinigung falsches Werkzeug eingesetzt (z. B. Büroklammern oder Drahtbürs-ten). Dabei verändert sich dann das Spritzbild nachteilig und ein optimales Ergebnis kann nur durch einen neuen Düsensatz erreicht werden. Zur gründlichen und schonenden Reinigung, vor allem der Luft- und Farbdüse, empfiehlt sich der Einsatz spezieller Reinigungs-Sets.
Gewaltsame Demontage der Düsenteile
Nicht selten werden die Dichtflächen der Farbdüse vorne und hinten durch unpassendes Werkzeug beschädigt. Um die Abdichtung der Farbdüse zu gewährleisten, sollten Sie immer nur mit dem im Lieferumfang enthaltenen Spezialwerkzeug die Farbdüse lösen und anziehen.
Reinigung in schmutziger Verdünnung
Wenn Lackierpistolen in Verdünnungsbädern „eingeweicht“ werden, setzen sich im Laufe der Zeit die Luftkanäle in der Pistole mit Lackresten zu. Die Pistole ist dann komplett unbrauchbar und muss für teures Geld ersetzt oder instandgesetzt werden. Deshalb werden bei modernen Pistolenwaschautomaten die Bohrungen freigeblasen. Auch bei der Reinigung von Hand sollten Sie darauf achten, dass keine Schmutzpartikel durch den Lufteingang oder durch die Farbdüsenbohrungen ins Innere des Pistolenkörpers gelangen.
Schlecht aufbereitete Druckluft
Schmutz in der Druckluft (z. B. Wasser, Partikel, Öl) führt immer wieder zu teuren Fehllackierungen und unzufriedenen Kunden. Grundvoraussetzung für optimale Lackierergebnisse ist die optimale Druckluftaufbereitung. Für perfekte Ergebnisse sorgen spezielle Druckluftfilter.
Fehlerhafte Düseneinzelteile
Voraussetzung für ein optimales Spritzbild ist ein funktionierender Düsensatz. Um eine geringe Streuung in der Anwendung zu gewährleisten, wird jeder einzelne SATA-Düsensatz von Hand geprüft und justiert. Dies gewährleistet höchste Präzision – bei Komplettpistolen wie bei Ersatzdüsensätzen. Der Mix verschiedener Düsenkomponenten führt zu einer Verschlechterung im Spritzbild und letztlich zu unbefriedigenden Ergebnissen.
Falsch eingestellter Eingangsdruck
Bitte immer bedenken: innerhalb von Druckluftschläuchen und -verbindungen nimmt der Druck mit dem Durchmesser und der Länge stetig ab. Dann kommen zum Beispiel statt der am Filter eingestellten 3,0 bar nur 1,5 bar an der Pistole an (bei 10 m Schlauch und 6 mm Innendurchmesser).
Deshalb ist es wichtig, dass der Druck am Pistoleneingang gemessen wird, z. B. mit Anbaulösungen wie dem Preßluftmikrometer mit Manometer.
Fehlender Atemschutz
„Ich lackiere sowieso nur 5 Minuten“, ist ein gängiger Satz – aber Dämpfe und Stäube im Lackierbetrieb schaden dem Körper von der ersten Sekunde an. Die ernsten, irreversiblen Gesundheitsschäden zeigen sich meistens erst nach 10 – 20 Jahren. Schützen Sie Sich selbst mit geeignetem Atemschutz!
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Schallmessung in der Praxis: Michael Fuchs (r.) und Simon Holzer bei raumakustischen Messungen in einem Objekt (Friseursalon Max in Wallersdorf). Foto: Barbara Kohl, Kleine Fotowerkstatt
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