Name des Verfahrens
Grundprinzip
Eine Lackiertechnik, bei der das Spritzmaterial unter hohem Druck ohne Zufuhr von Druckluft zerstäubt wird. Das Lackmaterial wird über eine Förderpumpe zugeführt. Der Anwendungsbereich ist sowohl in der metallverarbeitenden als auch in der kunststoff- und holzverarbeitenden Industrie für den manuellen und automatischen Beschichtungsablauf.
PVD (Physical Vapour Deposition)-Verfahren: Zwischen einer Anode und dem als Kathode geschalteten Beschichtungswerkstoff (Target) wird ein Lichtbogen gezündet. Dabei wird das Targetmaterial in den gasförmigen Zustand gebracht und erreicht das Substrat. Die erhaltenen Schichten sind rauh, haften jedoch gut. Einsatzgebiet ist z.B. die Werkzeugbeschichtung.
PVD-Verfahren: Das Beschichtungsmaterial wird im Vakuum verdampft (z.B. durch Widerstandsheizung oder über Aufheizen mit einem Elektronenstrahl). Der Dampf schlägt sich am Substrat nieder. Hohe Abscheidungsraten sind erreichbar.
Beschichtung von Bändern (0,2 – 2 mm) aus Stahl oder Aluminium mittels Walzen mit einem flüssigen Stoff. Nach einer Vorbehandlung wird der flüssige Beschichtungsstoff mit 2 oder 3 Walzen ein- oder zweiseitig aufgebracht. Die Beschichtung wird bei 180-260°C und 20-60 s eingebrannt. Anwendungen sind im Baubereich, bei Haushaltsgeräten und Türen.
CVD (Chemical Vapour Deposition): Das Schichtausgangsmaterial, welches in Form einer leicht flüchtigen Verbindung vorliegt, wird evtl. gemeinsam mit den Reaktions-partnern (meist im Vakuum) in die Dampfphase gebracht. Durch eine thermisch oder plasmatechnisch angeregte chemische Reaktion aus der Dampfphase schlagen sich Atome oder Moleküle am Substrat nieder und bilden die wachsende Schicht. Es sind hohe Beschichtungstemperaturen (typisch 1000°C bzw. 400°C bei Plasmabehandlung ) notwendig.
Tauchbeschichtung: Die Schicht wird durch Eintauchen des Substrates in eine Lösung erzeugt. Einsatzgebiete sind Isolier- und Schutzschichten für elektronische Bauelemente; weitere Anwendungen sind Beschichtung von Bandware aus Metallen oder Kunststoffen.
Das Druckluftspritzen erfolgt durch die Förderung des Materials aus einem Druckkessel und wird über Düsen im Niederdruckbereich bis 6 bar zersprüht. Durch die aus den um den Lackkanal (mit Ventilnadel verschließbar) angeordneten Düsen wird Luft herausgepresst und durch den entstehenden Unterdruck wird der Lack angesaugt und zerstäubt.
Abscheidung aus einem meist wässrigen Elektrolyten durch Stromdurchgang. Das Substrat ist entweder als Kathode geschaltet (Abscheidung von Metallen) oder als Anode (anodische Oxidation).
Abscheidung von Schichten aus Flüssigkeiten, im allgemeinen aus wässrigen Lösungen. Man unterscheidet die galvanische Abscheidung unter äußeren elektrischen Stromfluss und die chemische Abscheidung (kein äußerer elektrischer Strom). Ein industriell etabliertes Verfahren, mit dem sehr dicke Schichten verglichen mit CVD und PVD erreichbar sind. Es ist vergleichsweise kostengünstig, jedoch in vielen Fällen ökologisch problematisch.
Elektrostatisch zerstäubende Verfahren sind rein elektrostatische Sprühsysteme, die ohne mechanische Zerstäubung auskommen. Das Lackmaterial wird als extrem dünner Film über eine hochspannungsführende Kante geführt. Dabei wird das Material aufgeladen. Durch das elektrische Feld entstehen Lacktröpfchen, die geladen sind. Der Transport der Lacktröpfchen geschieht durch die Spannungsunterschiede zwischen Sprühsystem und Werkstück. Der Lack muss für das Verfahren eine gewisse Leitfähigkeit für das Verfahren besitzen.
Das Verfahren ist zum Lackieren von elektrisch leitenden Untergründen geeignet. Ein wasserverdünnbarer Elektrotauchlack wird in ein Bad gegossen und das Werkstück eingetaucht und zwischen dem Werkstück und einer Gegenelektrode eine Gleichspannung angelegt. Der ionisierte Lack bewegt sich zum Werkstück und entlädt sich an der Oberfläche und koaguliert. Bei angelegtem elektrischen Feld laufen folgende Vorgänge ab: Elektrophorese, Elektrolyse und Elektroosmose. Die geladenen Lackteilchen bewegen sich zum Werkstück, das Wasser wird elektrolytisch gespalten und beim Entladen der Lackteilchen bildet sich ein Lackfilm aus. Der Transportprozess kommt nach Erreichen einer bestimmten Schichtdicke zum Erliegen.
Trockenchemisches, bei Raumtemperatur durchgeführtes Verfahren zur langzeitstabilen Erhöhung der Oberflächenenergie von Kunststoffteilen und Folien. Es erfolgt eine Substitution von Wasserstoff- durch Fluoratome, wodurch die Erhöhung der Oberflächenenergie, insbesondere des polaren Anteils, erreicht wird. Anwendung ist die Erhöhung der Haftfestigkeit von Lacken, Einsparung des Primers und Verringerung des Reibkoeffizienten.
Hochdruck ist ein Druckverfahren, bei dem die hochstehenden, druckenden Teile der Druckform gleichmäßig dünn eingefärbt werden und die Farbe durch Anpressen an den Bedruckstoff abgegeben wird. Die Einfärbung der Druckform(walze) erfolgt mit einem Mehrwalzensystem. Die Farbübertragung auf den Bedruckstoff geschieht direkt oder indirekt auf den Bedruckstoff.
Ionenstrahlverfahren: Einbau von hochenergetischen Teilchen (keV bis MeV) durch Beschuss der Substratoberfläche. Einsatz ist in der Mikroelektronik zum Dotieren von Halbleitern.
Oberflächenmodifizierung oder -beschichtung unter Einfluss von geladenen Teilchen (Ionen) hoher Energie (keV bis MeV). Gute Haftung auf dem Substrat, Niedertemperaturverfahren, kostenaufwendiges Verfahren für komplexe Bauteile nicht anwendbar.
CVD-Verfahren, wobei die chemische Reaktion durch einen Laserstrahl ausgelöst wird, der auf das Substrat gerichtet ist. Höhere Abscheidungsraten als bei konventioneller CVD, ermöglicht die lokale Abscheidung, dadurch ist die Strukturierung möglich.
Thermisches Spritzverfahren, bei dem ein Laser als Wärmequelle zur Aufschmelzung des Spritzpulvers dient.
Erzeugung von Schichten mit Hilfe eines Lasers durch Verdampfen des Schichtmaterials oder Nutzung des Lichts als Auslöser für chemische Reaktionen. Wird selten eingesetzt.
CVD-Verfahren im Vakuum, wobei Metalle und Metallverbindungen aus in den gasförmigen Zustand gebrachten metallorganischen Verbindungen (Precursoren) abgeschieden werden. Geringere Beschichtungstemperaturen sind notwendig, wird industriell noch selten eingesetzt.
Dieses Flachdruckverfahren arbeitet nach dem indirekten Druckprinzip, d.h. die eingefärbte Druckform gibt die Druckfarbe an einen mit einem Gummituch bespannten Übertragungszylinder, der seinerseits das Druckbild an den Bedruckstoff abgibt. Die gleichmäßige Farbschicht wird durch eine Vielzahl von Gummi und Metallwalzen erzeugt. Die Farben müssen pastös und klebrig sein. Das Verfahren ist zum Bedrucken von rauen Oberflächen geeignet (Blechdruck). Anwendung des Verfahren bei Prospekten, Verpackungen usw. . Ebenfalls Zeitungen werden mit dem Verfahren bei Stückzahlen von 60000/h hergestellt.
Aktivieren einer Oberfläche unter Einwirkung eines Plasmas, z.B. durch Entfernen von Passivierungen (Oxidschichten). Vorbereitungsschritt vor Aufbringung von Schichten und Lackierungen.
CVD-Prozess, bei dem die chemische Reaktion durch eine Plasma aktiviert wird. Geringere Temperatur als bei konventioneller CVD erforderlich. Für Werkzeugbeschichtungen und in der Mikroelektronik angewendet.
Thermisches Spritzverfahren: In einem Plasmabrenner wird zwischen zwei Elektroden ein Lichtbogen gezündet. Das inerte Gas im Elektrodenraum verläßt die Düse als hell leuchtender Plasmastrahl. Das Pulver wird in den Plasmastrahl injiziert, erschmolzen und mit Hilfe eines Trägergases zum Substrat transportiert. Häufigstes thermisches Spritzverfahren z.B. für Verschleißschutzschichten.
Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Stahl, verzinktem Stahl und Aluminium bei der die Metalle mit sauren, Phosphat-haltigen Lösungen behandelt werden, um auf der Oberfläche Schichten zu erzeugen, die aus Phospaten bestehen. Die Schichten allein bewirken keinen Korrosionsschutz, doch vermögen sie als Grundlage einer Beschichtung die Korrosionsschutzwirkung erheblich zu verbessern.
Ein Werkstück, welches ausrechend gereinigt ist, wird mit Beschichtungspulver (Pulverlacken) beschichtet. Aufbringungs-verfahren sind z.B. das elektrostatische Pulversprühen. Das Beschichtungspulver wird mit Hilfe von Sprühpistolen auf das Werkstück gesprüht. Damit das Pulver elektrostatisch appliziert werden kann und dann am metallischen Werkstück haften bleibt, ist eine Aufladung des Pulvers erforderlich (Corona-Prinzip). Mittels des Pulversinterverfahrens wird der Pulverlack auf ein heißes Werkstück aufgebracht (ca. 200°C). Die Schichtdicken liegen zwischen 100 und 1000 µm. Anwendungsfälle sind die Beschichtung von Gussarmaturen und Drahtzäume.
PVD (Physical Vapour Deposition): Mittels physikalischer Prozesse (Verdampfen, Beschuss mit hochenergetischen Teilchen etc.) wird ein Ausangsmaterial (Target) im Vakum abgetragen. Das Material scheidet sich aus der Dampfphase auf einen in einiger Entfernung vom Target befindlichen Substrat ab. Nur sehr dünne (< 1µm) Schichten sind realisierbar, eine Vielzahl von Materialien sind zur Beschichtung möglich.
Polymerlösung wird auf das Substrat aufgebracht und durch rasche Rotation gleichmäßig verteilt. Dieses Verfahren wird in der Mikroelektronik häufig eingesetzt.
Mittels eines nasschemischen Verfahrens werden Silane hydrolisiert und teilkondensiert und in verschiedenen Lösungsmitteln gelöst. Diese Lacke (ORMOCER®e) können mittels üblicher Verfahren wie Tauchbeschichten, Spin-Coating oder Sprühen aufgebracht und über UV-Härtung bzw. IR-Härtung getrocknet und ausgehärtet werden. Vorteile sind die geringen verfahrenstechnischen Kosten und die hohe Materialvariabilität.
PVD-Verfahren: Zerstäubung des Targets durch hochenergetische Teilchen typischerweise mit Energien im Bereich keV. Die aus dem Target herausgelösten Teilchen schlagen sich am Substrat nieder und bilden die Schicht. Erzeugung dichter, glatter Schichten möglich. Anwendungsbereiche sind in der Mikroelektronik, Optik und Werkzeugbeschichtung.
Ein Beschichtungsverfahren bei dem der zu beschichtende Gegenstand in ein mit Lack gefülltes Becken eingetaucht wird. Das vollständig benetzte Werkstück wird aus dem Becken gehoben und durchläuft eine Abtropf- und Abdunstzone und wird anschließend in einem Einbrennofen der Lack eingebrannt. Die Kantenbeschichtung ist teilweise unzureichend. Eingesetzt wird es für kleinere Massenartikel, Landmaschinenteile und Radiatoren.
Die als Pulver oder als Draht vorliegenden Beschichtungsmaterialien werden in einer energiereichen Wärmequelle erschmolzen und durch geeingete Mittel als Tröpfchen auf das Substrat aufgesprüht. Hohe Depositionraten sind möglich, Schichten sind bis 1 mm herstellbar, jedoch sind diese porös.
Tiefdruck ist ein Druckverfahren, bei dem die tiefliegenden, druckenden Teile der Druckform mit Druckfarbe gefüllt werden und diese von dort direkt an den Bedruckstoff abgegeben wird. Der Rakeltiefdruck (direkter Tiefdruck) wird mit vertieft geätzten oder gravierten Bildelementen auf metallischen Druckzylindern durchgeführt. Die eingefärbte Tiefdruckform wird von überschüssiger Farbe vor der Berührung mit dem Bedruckstoff von der Druckformoberfläche durch ein Rakel entfernt, so dass nur die tieferliegenden Stellen übertragen werden. Die Einfärbung des Druckzylinders erfolgt durch Eintauchen in die Farbe oder durch eine Walze oder durch Einsprühen. Angewendet wird dieses Verfahren im Illustrationstiefdruck zum Drucken, von Illustrierten, Prospekten bzw. auch bei Verpackungsaufdrucken.
Der Tampondruck ist ein indirektes Tiefdruckverfahren, bei dem eine geätzte Druckform mit Farbe eingefärbt und abgerakelt wird. Die Übertragung der Farbe erfolgt mit einem spitz zulaufenden Körper aus Silicon-Gummi, dem Tampon. Die vom Tampon übernommene Farbe wird an die konkav oder konvex geformten zu bedruckenden Objekte übertragen. Angewendet wird dieses Verfahren beim Bedrucken von Porzellan und Spielwaren.
Ein Beschichtungsverfahren zum ein- oder beidseitigen Beschichten von flächen Gegenständen (Folien, Blech- und Holztafeln). Der Beschichtungsstoff wird mit einer Dosierwalze aus einem Vorratsbehälter auf eine gummierte Auftragswalze übergeben. Diese überträgt den Beschichtungsstoff dann auf die Substratoberfläche. Durch die Spaltbreite beider Walzen wird die Schichtdicke eingestellt. Das Werkstück wird mit Transportwalzen bewegt. Schichtdicken sind im Bereich von 3 bis 100 µm möglich.
Quellen: Römpp Lexikon Lacke und Druckfarben, Ullmann-Lexikon (verschiedene Bände) und www.surface-net.de