Kapillarrheologie in der Lackverarbeitung

Aktuelle Untersuchungen des Fraunhofer IPA zeigen, dass neue Applikationsmethoden wie das oversprayfreie Lackieren die Kenntnis von bisher eher unbeachteten Eigenschaften der Lacksysteme erfordert.

Grafik zum Vergleich der Scher- und Dehnviskosität von zwei Lacksystemen
Einfluss der Dehnviskosität auf die Tropfenerzeugung bei Drop-on-Demand-Verfahren. Abbildung: Fraunhofer IPA

Um Lacke gezielt für eine Applikationsmethode zu optimieren, Vorgänge im Zerstäubungsprozess oder die Verlaufseigenschaften zu verstehen und zu steuern, ist eine komplexere rheologische Betrachtung der Lackeigenschaften notwendig. Beispielsweise können Messungen zur Rheologie in verarbeitungsrelevanten Scherratenbereichen nur bedingt mit Rotationsrheometern durchgeführt werden. Diese sind für Scherratenbereiche bis 10.000 s‑1 geeignet. Die in der Lackapplikation wirkenden Scherraten liegen bei vielen Verfahren jedoch in der Regel weitaus höher, bei der Spritzlackierung zum Beispiel hat das IPA Scherraten bis zu 500.000 s-1 gefunden. Die Messungen zur Rheologie in verarbeitungsrelevanten Scherratenbereichen erfolgen daher in Hochdruck-Kapillarrheometern, die Scherviskositätswerte bei Scherraten bis 1.000.000 s-1 messbar machen.

Bei der oversprayfreien Applikation, wie drop-on-demand, sind Kenntnisse über die Dehnviskosität hilfreich. Bei diesen Verfahren ist es wichtig, dass die Tropfenerzeugung mit möglichst geringem Fadenzug und zerfallsfreiem Tropfenabriss von der Düse erfolgt. Durch den Vergleich des Tropfenbildes mit den rheologischen Messgrößen einer Lackformulierung lassen sich so gezielte Anpassungen am Lacksystem vornehmen. Sie finden hierzu weitere Informationen in BESSER LACKIEREN 18/2022.

Zum Netzwerken:

Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart, Dr. Michael Hilt, Tel. +49 711 970-3820, michael.hilt@ipa.fraunhofer.de;
Wolfgang Niemeier, Tel. +49 711 970-1791, wolfgang.niemeier@ipa.fraunhofer.de, www.ipa.fraunhofer.de/beschichtung

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