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18.10.2018

Kabinen-Anlagen-Technik

Kabinen-Anlagen-Technik, Mess- & Prüftechnik: 20.05.2011

Fehler im Lackierprozess aufspüren

In der Praxis zeigt sich immer wieder, dass die Messwerte der Anlagensteuerung nicht mit der Realität übereinstimmen. Rainer Prauser, Experte für Laboranlagen bei LacTec, zeigt Anwendern eine effiziente Kontrolle der wichtigsten Lackierparameter, die eine ganze Reihe von Lackierfehlern aufspüren und vermeiden kann.

Lackieranlagen haben sich in den letzten Jahren zu hochkomplexen Systemen entwickelt, die in großen Lackierereien vollautomatisch laufen. Nur wenig Manpower ist hier vonnöten. Zudem verfügen alle modernen Lackieranlagen über eine integrierte Steuerung, die die wichtigen Parameter im Lackierprozess regelt – etwa Lackmenge, Glockendrehzahl, Lenkluft, Lufttemperatur, Feuchte oder den Trockner. Anlagenführer stellen über die Steuerung die gewünschten Werte in den einzelnen Abschnitten ein. Stimmen Soll- und Ist-Werte miteinander überein, steht einem erfolgreichen Lackierprozess nichts im Wege, sollte man denken.

Dennoch kommt es im Lackieralltag immer wieder vor, dass eine Anlage vermeintlich störungsfrei arbeitet, die Ergebnisse aber arg zu wünschen übrig lassen. "Dann haben die Anlagenbetreiber ein Problem", weiß Rainer Prauser, Bereichsleiter Laboranlagen bei LacTec, die sich auf automatische elektrostatische Lackiertechniken spezialisiert hat. "Denn offenbar gibt es ja gar keine Störung – alle Wunschwerte sind erreicht, die Lackierung kann losgehen." Die Beschichter stehen dann vor einer langen und höchst aufwendigen Ursachenforschung.

Verschiedene Einflüsse auf den Lackierprozess kann der Anwender direkt beeinflussen. Diese so genannten Primärfaktoren gilt es, zu kennen und bei eventuellen Störungen zu reagieren. Quelle: LacTec

Verschiedene Einflüsse auf den Lackierprozess kann der Anwender direkt beeinflussen. Diese so genannten Primärfaktoren gilt es, zu kennen und bei eventuellen Störungen zu reagieren. Quelle: LacTec

Ist-Wert stimmt nicht immer

Was viele Betreiber jedoch nicht wissen, ist, dass mitunter die Anlagensteuerung die Betreiber in die Irre führt: "Was die Steuerung betrifft, so glauben viele Anlagenführer, dass hier keine Fehler möglich sind und dass die angezeigten Werte exakten Messungen entsprechen. Doch hat sich in der Praxis gezeigt, dass der Ist-Wert nicht immer korrekt ist.

Das liegt ganz einfach daran, dass die Regelkreise für Hochspannung, Lenkluft, Drehzahl Lufttemperatur und Feuchte der Zuluft usw. nicht direkt auf den physikalischen Istwert ausregeln, sondern auf ein elektrisches Signal des Ist-Wert-Aufnehmers. Liefert dieser ein verfälschtes Signal, kann der Regler dies nicht erkennen", begründet Prauser. Somit besteht eine Abweichung zwischen der physikalischen Größe und dem elektrischen Ist-Wert. Kurioserweise wird auf der Visualisierung der Anlagensteuerung der richtige Ist-Wert angezeigt.

Prauser empfiehlt Betreibern, in solchen Fällen eine systematische Ursachenforschung zu betreiben. "Das Lackierergebnis hängt von unzähligen Faktoren ab. Und alle haben  Einfluss auf das Ergebnis – von der Viskosität über den Lösemittelgehalt bis zur Lackmenge und Schichtdicke. Dabei unterscheidet Prauser in Faktoren, die der Anlagenbetreiber direkt beeinflussen kann, und solche, die er nur indirekt steuern kann. Zu den ersteren, den so genannten Primärparametern, gehören etwa

  • die Hochspannung die Lenkluft
  • die Glockendrehzahl Lackmenge
  • Feuchtigkeit und Temperatur der Zuluft
  • die Trocknungstemperatur sowie
  • die Geometrie der Bahnprogramme

Sekundärparameter lassen sich vom Lackierer nur indirekt beeinflussen. Sie sind über die Anlage nicht steuerbar. Zu ihnen zählen Faktoren wie

  • Overspray
  • Flugabdunstung
  • Tropfenimpuls
  • Lösemittelgehalt oder
  • Viskosität

Prauser empfiehlt Lackierern deshalb, die Primärparameter bei Problemen systematisch abzuarbeiten: "Am besten ist es, alle Werte der Primärparameter noch einmal durch ein zweites Messgerät nachzuprüfen. Das dauert zwar eine halbe Stunde, doch diese Zeit lohnt sich, weil man systematisch alle Fehlerquellen ausschließen bzw. auffinden kann."

Als Beispiel führt Prauser die Luftmengenregelung auf, mit der die Breite des Sprühstrahls eingestellt wird. "Wenn mir das Gerät anzeigt, dass ich 200 Normliter Luft in den Schlauch hineinpumpe, das Ergebnis auf meinem Werkstück aber anders aussieht als es soll, könnte es beispielsweise daran liegen, dass der Schlauch ein Loch hat und 50% der Luft unterwegs verloren gehen. Einfache und kostengünstige Abhilfe schafft hier ein Manometer, das über einen Schlauch an die Lenkluftversorgung direkt hinter dem  Zerstäuber angeschlossen wird: Dann habe ich die Sicherheit, dass der Luftdruck am Schlauchausgang ausreichend hoch ist und exakt meinen Luftmengenvorgaben entspricht. Mit einem zweiten Messgerät ist der Fehler also ganz einfach zu finden." Ebenso sollte die Hochspannung mit einem zweiten Gerät hinterfragt werden.

Pumpeneingangsdruck überprüfen

Als weitere Ursache für Beschichtungsfehler führt der Experte die Zahnradpumpe an. Ihre Räder verschleißen, sodass sich mit der Zeit ein minimaler Spielraum zwischen Zahnrädern, Mittelblock und den Endplatten ergeben kann, der Platz genug lässt, dass Lack unkontrolliert vorbeiströmt. "Wenn ich einen Pumpen-Eingangsdruck von 6 bar einstelle, aber am Ausgang nur 2 bar benötige, um z.B. eine Lackmenge von 200 ml/min zu dosieren, ergibt sich ein Druckunterschied von 4 bar über der Zahnradpumpe. Bei einer verschlissenen Zahnradpumpe fördert der Druckunterschied von 4 bar unkontrolliert Lack durch die Zahnradpumpe an den Zahnrädern vorbei. Je höher der Druckunterschied, desto größer der Lackmengenfehler." Die Lösung sieht Prauser im Pumpenkorrekturfaktor, der zum Korrigieren des Pumpenverschleißes genutzt werden sollte.

Um den Druckunterschied Delta p über der Pumpe gering zu halten, kann man einen spülbaren Lackdruckregler vor der Zahnradpumpe installieren und damit diese vom Eingangsdruck der Ringleitung entkoppeln. Man stellt dann ganz einfach den Lackdruck am Regler auf den mittleren Pumpenausgangsdruck ein. Das verringert die Fehldosierung und verlängert somit die Pumpenlebenszeit, bringt Prauser auf den Punkt.

LacTec GmbH, Rodgau, Rainer Prauser, Tel. +49 6106 84461, rainer.prauser@lactec.com, www.LacTec.com

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