Das Pulver neu erfinden

Die elektrostatische Pulverbeschichtung bietet viele ökonomische und ökologische Vorteile gegenüber der klassischen Flüssiglackierung: etwa den Verzicht auf umweltbelastende Lösemittel und den Wegfall von Entsorgungskosten für flüssiglacktypische Abfälle wie Lackschlamm. Die Angabe „pulverbeschichtet“ stellt heute ein verkaufsrelevantes Kriterium für hohe Produktqualität dar. Pulverlacke basieren meist auf Epoxid- oder Polyesterharzen bzw. auf Hybridsystemen, die beide Bindemittel enthalten. Das pulverförmige Lackmaterial wird elektrostatisch aufgeladen und auf die zu beschichtenden Teile gesprüht, wo es ladungsbedingt anhaftet. Die Teile durchlaufen anschließend einen Ofen, sodass die Pulverschicht aufschmilzt und zu einem geschlossenen Lackfilm verläuft bzw. chemisch vernetzt. Ein großer Kostenvorteil beim Pulverbeschichten ist die Möglichkeit, das in der Pulverbeschichtungskabine nicht auf den Teilen abgeschiedene Material wieder aufzufangen und wiederzuverwenden. Die Kabine arbeitet also wie ein großer Staubsauger und ermöglicht eine extrem hohe Materialausbeute. Heute wird die Pulverlackierung vor allem zur Metallbeschichtung eingesetzt. „Der Markt ist insbesondere in den 80er und 90er Jahren sehr stark gewachsen, als viele Verwender von lösemittelhaltigen Industrielacken auf die umweltschonenden, lösemittelfreien Pulverlacke umgestiegen sind“, sagt Michael Bross, Geschäftsführer des Deutschen Lackinstituts. Dieser Substitutionsprozess sei weitgehend abgeschlossen. „Bei den nichtmetallischen Werkstoffen gibt es dort Beschränkungen, wo die Substrate höhere Temperaturen nicht aushalten“, so Bross. Holz, Holzwerkstoffe und Kunststoffe werden daher nach wie vor überwiegend mit Flüssiglacken beschichtet. „Da für diese Anwendungsfelder mittlerweile umweltschonende, wasserverdünnbare und bzw. oder auf UV-Technik basierende Flüssiglacke verfügbar sind, besteht unter Umweltgesichtspunkten auch kein allzu großer Substitutionsdruck.“

Farbwechsel stellen Pulverlack auf die Probe

Eine weitere Einschränkung für den Einsatz von Pulverlacken gebe es dort, wo häufige Farbwechsel durchgeführt würden. Wenn das Pulver im Kreislauf gefahren wird, stellt die Reinigung der Pulverlackierkabine nach wie vor einen aufwendigen Prozess dar. Auch dort, wo vielfach Sonderfarbtöne lackiert werden, seien Flüssiglacke eindeutig im Vorteil. So nutzte Daimler Pulverlacke eine Zeitlang beim Smart. Durch den Wunsch der Kunden nach mehr Farbenvielfalt führt das Unternehmen seinen neuen Standard-PKW-Lackierprozess aber auch dort ein. „Dabei wird die Steinschlagschutzfunktion des Lackaufbaus in den Decklackprozess integriert, was die Lackierstraßenlänge im Vergleich zum konventionellen Nasslackprozess deutlich verkürzt. Es ist möglich, in einer einzigen Decklacklinie sämtliche Farben in beliebiger Reihenfolge darzustellen.“ Ein so rascher Farbwechsel sei bei einem Pulverlackierprozess innerhalb einer Kabine technisch nicht machbar. „Zudem mussten für den Pulverlackierprozess kostenintensive Hilfs- und Prozessstoffe entwickelt werden“, so Kutscher. Doch in anderen Sektoren gibt es viele nicht ausgeschöpfte Möglichkeiten, sagt Ulrich Strohbeck, Gruppenleiter Pulverapplikationstechnik am Fraunhofer IPA. So sei bei Großteilen wie Baumaschinen, Gitterbindern und Statoren für Windräder ein deutlicher Trend zum Einsatz von Pulverlacken zu beobachten. „Man hat bisher gezögert, tonnenschwere Teile auf pulverlacktypische Einbrenntemperaturen von 180°C aufzuheizen“, so Strohbeck. Doch die Wirtschaftlichkeit sei fast immer gegeben. „Man braucht zwar relativ viel Heizenergie, spart aber aufgrund der Pulverkreislaufführung und des zu 100Prozent aus Festkörper bestehenden Lackmaterials erheblich an Materialkosten.“ Zudem gebe es eine Qualitätsverbesserung.

Niedrige Temperaturen erschließen neue Märkte

Darüber hinaus führten aktuelle Entwicklungen im Bereich der Niedrigtemperatur-Pulverlacke zu weiteren Anwendungen in Bereichen, die bisher wegen der hohen Einbrenntemperaturen aus materialtechnischen Gründen nicht oder nur sehr eingeschränkt in Frage kamen: etwa lackierfähige Kunststoffe, Holzwerkstoffe wie MDF sowie Metallbauteile mit wärmeempfindlichen Komponenten, z.B. Sandwichplatten oder fertig montierte Elektromotoren. Auf wachsendes Interesse stoße auch die selektive Pulverbeschichtung. „Die heute verfügbaren Pulversprühsysteme sind auf die Beschichtung der gesamten Werkstücke ausgelegt und eignen sich in der Regel nicht zum örtlich abgegrenzten Beschichten“, so Strohbeck. „Vor diesem Hintergrund arbeitet das Fraunhofer IPA derzeit zusammen mit dem Zentrum für angewandte Forschung und Technologie an der Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (ZAFT) an der Entwicklung eines Pulver-Airbrush-Systems, mit dem punkt- und konturgenaue, scharf abgegrenzte Beschichtungen möglich sind.“ Eine wichtige Innovation sei zudem das vom Fraunhofer-IPA in Zusammenarbeit mit dem Institut für Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb an der Uni Stuttgart entwickelte pistolenlose TransApp-Pulverbeschichtungsverfahren. Dabei werden die Werkstücke über einem elektrostatischen Fluidisierbett beschichtet, das aufgeladenes Pulver enthält. „Der Verzicht auf Sprühpistolen erlaubt die Gestaltung extrem kompakter Beschichtungsmodule, die mit weniger als einem Drittel der Absaugleistung und des Druckluftverbrauchs von Anlagen mit vergleichbarer Beschichtungsleistung auskommen. Damit bietet dieses Verfahren ganz neue Möglichkeiten zur direkten Integration der Beschichtung in den Fertigungsfluss“, so Strohbeck.Da lackiertechnische Anlagen langfristige Investitionen darstellen, würden alternative Technologien wie das TransApp-Verfahren zwar nur zögerlich angenommen, so der Experte; aufgrund der insgesamt überragenden Vorteile hat er jedoch keine Zweifel, dass das Potenzial der Pulverbeschichtung noch bei weitem nicht ausgeschöpft ist

Stefan Frank

Ich bin unabhängiger Publizist, Übersetzer und Buchautor. In meinen Beiträgen, die gedruckt und im Internet erscheinen, beschäftige ich mich mit Politik, Wirtschaft, Finanzmärkten, Technologie und Gesellschaft. Meine letzte Buchpublikation: "Kreditinferno. Ewige Schuldenkrise und monetäres Chaos" (Saarbrücken 2012).