Wie kann man das “Orangenhaut”-Phänomen bei der Pulverbeschichtung verbessern?

Orange peel is a common and difficult leveling problem in the powder coating application process. There are many factors that greatly affect the smoothness of the coating film. The orange peel-like surface has a great influence on the decorative appearance of the product.

Orangenschale ist ein dringendes Problem für Pulverbeschichtungsinstitutshersteller, die Pulverlacke verwenden. Das Auftreten von Orangenschale in Pulverlacken ist untrennbar mit den Eigenschaften von Pulverlacken verbunden, d.h. dem Verlaufsverhalten, dem Einfluss von Anlagen in der Lackproduktion und der Steuerung von Prozessparametern im Beschichtungsprozess. 

 

1. Einfluss der Eigenschaften von Pulverlack 1.1 Der Einfluss von Harzen mit unterschiedlichen Molekulargewichten in Pulverlacken 1.2 Der Einfluss der Pulverpartikelgrößenverteilung 1.3 Einfluss von Verlaufsmitteln 1.4 Einfluss der Pulverstabilität 2. Ursachenanalyse und Lösung des durch Anlagen verursachten Orangenhautproblems bei der Pulverlackierung 2.1 Einfluss der Sprühpistole 2.2 Einfluss der Aufhängung 2.3 Einfluss der Düse

3. Einfluss der Prozessbedingungen auf das Orangenhautproblem im Pulverlackierprozess und die Lösungen

3.1 Einfluss der Zeit

3.2 Einfluss der Temperatur

4. Ursachenanalyse und Lösung des durch Umwelteinflüsse verursachten Orangenhautproblems

5. Ursachenanalyse und Lösungen für Orangenhautprobleme durch andere Faktoren

5.1 Einfluss des Werkstücks

5.2 Einfluss der Phosphatschicht

6. Schlussfolgerung

7. XJY Silicones - Erstwahl Rohstofflieferant für Pulverlacke

1. Einfluss der Eigenschaften von Pulverlacken

1.1 Einfluss von Harzen mit unterschiedlichen Molekulargewichten in Pulverlacken

The choice of the molecular weight of the resin in the synthesis of powder coatings is important. Although the high molecular weight resin has good weather resistance, when the powder is leveled, the powder in the molten state has a higher viscosity and is more difficult to level, resulting in the appearance of orange peel. From the point of view of viscosity, the choice of low molecular weight resin is beneficial to improve the leveling performance of powder coatings. However, the low molecular weight resin has poor weather resistance, which requires powder coating manufacturers to comprehensively consider the selection of synthetic raw materials.

1.2 Einfluss der Pulverpartikelgrößenverteilung

Generell gilt: Wenn der Anteil an Pulver mit einer Partikelgröße über 75 µm zu hoch ist, verschlechtert sich das Verlaufverhalten des Pulverlackfilms und es kommt leichter zur Orangenhautbildung. Gleichzeitig verringert sich die Flächenleistung des Pulvers, und beim Auftrag verschlechtert sich der elektrostatische Effekt, was zu Abrieseln führen kann.

 

Wenn der Anteil von Pulver mit einer Partikelgröße unter 10 µm groß ist, kann der schlechtere Fließwert des Trockenpulvers zu Problemen wie Sprühnebel und Kleben an der Pistole führen.

1.3 Einfluss von Verlaufsmitteln

Neben Harz werden viele andere Materialien zusammengeschmolzen, beispielsweise Verlaufsmittel, Entschäumer und diverse Additive. Diese Materialien beeinflussen alle die Pulverlacke.

 

Verlaufsmittel sind wichtige Zusätze in der Pulverlackherstellung. Hersteller fügen sie zur Verbesserung des Verlaufs und der Gleichmäßigkeit hinzu, um die Ebenheit des Lackfilms zu erhöhen und Orangenhaut zu reduzieren.

1.4 Einfluss der Pulverstabilität

Die Stabilität von Pulverlack beschreibt die Vernetzungsreaktion unter Lagerbedingungen: Je stärker die Vernetzung, desto höher das Molekulargewicht.Dies äußert sich in erhöhter Viskosität bei der Aushärtung, wodurch das Verlaufverhalten schlechter und Orangenhaut wahrscheinlicher wird.

2. Ursachenanalyse und Lösung des Orangenschalenproblems durch Anlagen in der Pulverbeschichtungsprozessproduktion

2.1 Einfluss der Sprühpistole

Verschlissene Düsen verschlechtern die Zerstäubung, was zu ungleichmäßiger Pulverauftragsdicke führt. Dickere Schichten verlaufen schlechter und neigen zu Orangenhaut. Abhilfe: Pulvermenge reduzieren und Druckluft erhöhen.

2.2 Einfluss der Aufhängung

Wenn Werkstücke im Sprühbereich durch verzogene Aufhängungen schräg stehen, sind entfernte Bereiche zu dünn bedeckt, mit schlechtem Verlauf und starker Orangenhaut.

 

Nähere Bereiche sind zwar dicker, was den Verlauf begünstigt, jedoch kann der Druckluftdruck starke Wellen erzeugen, die den Verlauf verschlechtern und Orangenhaut verursachen.

 

Bei verdrehten Werkstücken ist die Aufhängung zu wechseln, um einen senkrechten Stand zur Sprühpistole und gleichmäßigen Auftrag zu gewährleisten.

2.3 Einfluss der Düse

In der Produktion entsteht durch Kollision und Reibung der Pulverteilchen untereinander und mit der Düse Wärme, die zu Geringe Menge an Pulverpartikeln, die sich in der Düse ablagern, was zu einer Verstopfung der Düse und unzureichendem Ausstoßdruck führt. Ausbringung verringert.

 

Entsprechend der Abnahme der Pulverdicke auf der Oberfläche des vom Sprühgerät beschichteten Werkstücks tritt auch der Orangenschaleneffekt auf. Daher muss die Düse des Sprühgeräts am Ende jeder Produktion gereinigt werden, um Ablagerungen in der Düse rechtzeitig zu entfernen.

3. Einfluss der Prozessbedingungen auf das Orangenschalenproblem im Pulverbeschichtungsprozess und die Lösung

3.1 Einfluss der Zeit

Ist die Verlaufzeit zu kurz und das Pulver hat sich noch nicht gleichmäßig verteilt, kommt es zu Polykondensations- und Additionsreaktionen zwischen den Harzmolekülen im Pulver und dem Härter, wodurch eine Makromolekül-Netzwerkstruktur entsteht. Dies hemmt den Verlauf des Pulvers, verschlechtert die Oberflächengüte und begünstigt das Auftreten von Orangenschale. Durch Reduzierung der Bandgeschwindigkeit und Verlängerung der Verlaufzeit kann eine glatte Pulverbeschichtungsoberfläche erzielt und das Auftreten von Orangenschalenproblemen verringert werden.

3.2 Einfluss der Temperatur

Während des Aushärtens neigen aufsteigende Warmluftströmungen und direkte Infrarotstrahlung dazu, vertikale Flächen stärker zu wellen als horizontale Flächen. Ist die Aufheizrate zu hoch, verstärken sich die Wellen auf der Vertikallfläche, der Verlauf verschlechtert sich und Orangenschale tritt auf.   Daher muss die Oberflächentemperatur des Werkstücks in der Phase vom Schmelzen des Pulvers bis zur Polymerisation der Harzmoleküle kontrolliert werden. Der Oberflächentemperaturgradient sollte nicht zu groß sein, und diese Zeit sollte 7 bis 10 Minuten betragen.

4. Ursachenanalyse und Lösung des Orangenschalenproblems durch Umgebungsfaktoren

Während des Sprühvorgangs ist die Luftgeschwindigkeit in der Pulversprühkabine aufgrund übermäßiger Belüftung zu hoch. Daher werden die aus der Sprühpistole ausgestoßenen Pulverpartikel nicht nur durch die elektrische Feldkraft, elektrostatische Aufladung, Schwerkraft und Druckluft angetrieben, sondern auch durch äußere Windkräfte beeinflusst, wodurch die Bewegung des Pulvers verändert wird.

 

Dies führt zu einer ungleichmäßigen Schichtdicke des auf der Werkstückoberfläche adsorbierten Pulvers, beeinträchtigt den Verlauf und erzeugt Orangenschale. Daher sollte während der Beschichtungsproduktion die Belüftung in der Pulversprühkabine angemessen eingestellt werden, um das Auftreten von Orangenschalenproblemen zu reduzieren und zu vermeiden, die durch den Einfluss externer Faktoren auf den Pulversprühvorgang entstehen.

5. Ursachenanalyse und Lösungen von Orangenschalenproblemen durch andere Faktoren

5.1 Einfluss des Werkstücks

Bei der Metallverarbeitung kann Metall den Strom durch das geladene Pulver leiten. Allerdings ist die Oberfläche des Werkstücks nicht glatt, was den Verlauf der Pulverbeschichtung beeinträchtigt und leicht Orangenschale verursacht. Daher müssen vor der Beschichtung unebene Stellen des Werkstücks auf einen gleichmäßigen Finish geschliffen werden, um die Anforderungen zu erfüllen und so das Auftreten von Orangenschale zu reduzieren.

5.2 Einfluss der Phosphatschicht

Ist die Phosphatschicht rau und ungleichmäßig oder die Phosphatschierung diskontinuierlich, kann nach dem Pulversprühen ebenfalls Orangenschale auftreten. In diesem Fall muss das Werkstück nach dem Beizen erneut phosphatiert werden. Das Pulversprühen sollte erst erfolgen, nachdem die Phosphatschicht die Sprühanforderungen erfüllt.

6. Schlussfolgerung

Das Orangenschalenphänomen beim Beschichtungsprozess von Pulverlacken wird durch viele Faktoren verursacht. Insbesondere bei UV-Licht (ultraviolettes Licht) und Sonneneinstrahlung in Außenanwendungen erleiden selbst langlebige Beschichtungen und harte Lacke gewisse Schäden. Um das Orangenschalenproblem zu reduzieren und zu beseitigen, müssen Pulverlackhersteller und -anwender gemeinsam an einer Lösung arbeiten.

 

Hersteller können die Pulverlackrezeptur anpassen, um die Verlaufeigenschaften des Pulverlacks selbst zu verbessern und so Orangenschalenprobleme zu vermeiden; Pulverlackhersteller können das Orangenschalenphänomen durch verstärktes Gerätemanagement und regelmäßige Wartung reduzieren; Gleichzeitig wird der Sprühprozess optimiert, um das Orangenschalenproblem effektiv zu kontrollieren und die optische Gestaltung der Pulverbeschichtung zu erreichen.

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