Pulverlack-Prozess mit Messgeräten abbilden

Pulverlack-Prozess mit Messgeräten abbilden von der Entwicklung, über den Rohstoffeingang bis hin zum Endprodukt

An Lacke und Beschichtungen werden hohe und vielfältige Anforderungen gestellt – allein schon durch die verschiedenen Anwendungen, für die sie verwendet werden. Dieser hohe Grad an Komplexität lässt sich zusätzlich noch auf die vielen verschiedenen Materialien zurückführen, die verarbeitet werden. Um neue Formulierungen zu entwickeln, aber auch gleichbleibende Qualität während der Produktion zu gewährleisten, ist es notwendig, die Materialien und ihr Verhalten genau zu verstehen.

Den gesamten Lebenszyklus von Farben und Beschichtungen zu verstehen bedeutet, in jedem Schritt die richtigen Eigenschaften messen und analysieren zu können – von den eingehenden Rohstoffen, über alle Zwischenschritte wie das Mischen, bis hin zum Endprodukt. Der Lebenszyklus hört jedoch nicht bei der fertigen Farbe oder Beschichtung auf – Transport, Langzeitlagerung und die Applikation auf den Substraten sind essenziell, wie auch die Haltbarkeit und Kratzfestigkeit der fertigen Beschichtung. Die Messinstrumente von Anton Paar ermöglichen es, diese Komplexität in den Griff zu bekommen, indem sie die Eigenschaften messen, die zur Sicherstellung qualitativ hochwertiger Produkte erforderlich sind. Wichtige Probeneigenschaften für den Lebenszyklus der Farbe oder Beschichtung sind in Abbildung 1 dargestellt. Die Entwicklung neuer Produkte erfordert das Verständnis und die Vorhersage des Verhaltens während der Herstellung sowie des Anwendungsprozesses. Ebenso ist bei der Produktion und Verarbeitung eine genaue Qualitätskontrolle erforderlich, um eine zuverlässige und homogene Produktqualität (und damit Farbe und Beschichtung) zu gewährleisten. Unabhängig davon, ob in der Entwicklung oder in der Produktion, gibt es viele Faktoren und Parameter, die den Herstellungs- und Anwendungsprozess beeinflussen und berücksichtigt bzw. gemessen werden können:

Partikelgröße mittels Laserbeugung: gewünscht wird eine zuverlässige, schnelle und einfache Analyse der Partikelgröße und Größenverteilung. Die Bestimmung der Partikelgröße ist in der Qualitätskontrolle und Forschung für Pulver und flüssige Proben gut etabliert.
Pulverrheologie: Charakterisierung des Pulververhaltens im Verarbeitungs- und Anwendungsprozess durch Nachstellung der Prozessbedingungen im Messgerät – von fluidisierten Pulversystemen bis hin zu konsolidierten Pulvern.
Rheologie: Bestimmung der viskoelastischen Eigenschaften und Verfolgung von Änderungen in Farben und Beschichtungen, um z.B. deren Curing-Verhalten zu verstehen.
Spezifische Oberfläche: Ermittlung der spezifischen Oberfläche durch Gassorption um zu bestimmen, wie viel Dispergiermittel in Farb- und Beschichtungsformulierungen benötigt wird.
Absolute Feststoffdichte: Untersuchung der Feststoffdichte der Beschichtungspulverbestandteile zur Berechnung der Skelettdichte.

Umfassende Charakterisierung des Pulververhaltens mit Pulverrheologie

Die Pulverrheologie hilft, das Verhalten von Pulvern zu verstehen. Es kann als schnelles Werkzeug für die Qualitätskontrolle, aber auch für eingehende Pulveranalysen verwendet werden. Zwei verschiedene Zellen von Anton Paar (Pulverscher- und Pulverfluidisierungsszelle) ermöglichen die Analyse von Pulvern in dem Zustand, in dem sie sich während des Prozesses befinden – von verdichtet und verfestigt bis vollständig fluidisiert. Auf diese Weise können alle Schritte des Prozesses simuliert werden: vom Mischen bis zur Lagerung, über die Trichterentladung zum Wirbelschichtreaktor oder den pneumatischen Transport und Sprühen durch eine Düse. Durch den modularen Aufbau der Rheometer kann die Pulverscherzelle mit einem Ofen kombiniert werden, um Temperatur und sogar Feuchtigkeit zu steuern. Die modulare Bauweise der Rheometer ermöglicht es schnell und einfach auf andere Zubehöre zu wechseln, um zum Beispiel das Curing-Verhalten zu bestimmen, oder tribologische Eigenschaften der Beschichtung zu charakterisieren.

Messung der Partikelgröße für eine einfache Qualitätskontrolle

Das Partikelgrößen-Analysegerät PSA von Anton Paar verwendet Laserbeugung, um die Partikelgröße und Partikelgrößenverteilung, sowohl von trockenen als auch von flüssigen Dispersionen, zu analysieren. Zusätzlich zur Partikelgröße können Druckreihen durchgeführt werden, um die Auswirkung des Drucks auf eine Pulverfeinfraktion während der Herstellung und des Pulverbeschichtungsprozesses zu bewerten. Mit ihrer benutzerfreundlichen Software und ihrem robusten Design sind diese Instrumente das ideale Werkzeug für die Qualitätskontrolle.

Analyse der spezifischen Oberfläche und der Feststoffdichte

Die Oberfläche von granularen Pigmenten und Streckmitteln wird mit Anton Paar Instrumenten wie dem Autosorb iQ oder dem NOVAtouch unter Verwendung von Krypton- bzw. Stickstoffsorption bestimmt. Dies erfolgt, um zu berechnen wie viel Dispergiermittel oder Stabilisator in Formulierungen benötigt wird. Die Messung der Feststoffdichte von Pigmenten und Lackfilmen mit dem neu entwickelten Ultrapyc liefert beispielsweise Informationen die für das Verhältnis von Harz zu Pigment wichtig sind.

Fazit:

Meistern Sie alle Herausforderungen mit hochwertigen, sich gegenseitig ergänzenden Instrumenten aus einer Hand
Eine Vielzahl unterschiedlicher Eigenschaften beeinflusst das Materialverhalten während des Herstellungsprozesses sowie die Qualität der aufgebrachten Farbe oder Beschichtung. Partikelgröße und Partikelgrößenverteilung sind entscheidende Parameter für die Qualitätskontrolle sowohl von eingehenden Materialien als auch während des Herstellungsprozesses. Die Pulverrheologie hilft bei der Charakterisierung des Pulververhaltens während des gesamten Prozesses und somit sowohl bei der Wareneingangskontrolle von Rohstoffen als auch während der Herstellung oder der Anwendung, wobei sowohl fluidisierte als auch verdichtete Pulversysteme (z.B. Trichter) charakterisiert werden können. Die Oberfläche liefert Informationen darüber, wie viel Dispergiermittel in den Formulierungen benötigt wird, und die Skelettdichte kann zur Berechnung der Pulverbeschichtung und der Dichte nichtflüchtiger Filme verwendet werden.
Das umfassende Portfolio an Messinstrumenten von Anton Paar ist ideal für die Qualitätskontrolle in der Fertigung, aber auch für die Entwicklung neuer Formulierungen. Das Portfolio umfasst auch weitere Instrumente zur Analyse der aufgetragenen Farben und Beschichtungen hinsichtlich Schichtdicke, Kratzfestigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit. Alle Instrumente verfügen über Funktionen, mit denen sich anspruchsvolle Proben jeglicher Art leicht messen und das Probenverhalten unter verschiedenen Umgebungsbedingungen bestimmen lassen. Viele der Instrumente verfügen weiterhin über modulares Zubehör mit einer automatischen Werkzeugerkennung und -konfiguration, um eine einfache Handhabung zu gewährleisten und Fehler zu minimieren. Darüber hinaus verfügt Anton Paar über ein globales Anwendungs- und Servicenetzwerk, um mit breitem Anwendungswissen und lokalem Support in den regionalen technischen Zentren auch vor Ort zu unterstützen.

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