Poedercoaten

Poedercoaten, ook wel poederlakken genoemd, is een elektrostatisch verfproces. Het belangrijkste verschil tussen conventionele vloeibare verf en poedercoating is dat de poedercoating geen oplosmiddel nodig heeft om het bindmiddel en de vulstof in een vloeibare suspensie te houden.

Met perslucht wordt negatief geladen poeder op een positief geladen werkstuk gespoten. Door het elektrostatisch principe blijft het poeder tijdelijk aan het bespoten object plakken, waarna het in een oven wordt verhit. Zo krijgt de coating de kans om uit te vloeien, waarna het uithardt. Het poeder kan een thermoplastisch of een thermohardende polymeer zijn. Het wordt meestal gebruikt om een afwerking te creëren die harder is dan gewone verf. Poedercoating wordt vooral gebruikt voor het coaten van metalen. Voor bijvoorbeeld huishoudelijke apparaten en auto-onderdelen. 

Inhoud

  1. Voor- en nadelen
  2. Soorten poedercoatings
  3. Productie van het poeder
  4. Het poedercoating proces
    1. De voorbereiding
    2. Het aanbrengen van de poedercoating
    3. Uitharden

Voor- en nadelen van poedercoaten

Er zijn verschillende voordelen van poedercoaten ten opzichte van conventionele vloeibare coatings:

  • Poedercoatings stoten nul of bijna nul vluchtige organische stoffen uit.
  • Poedercoatings kunnen veel dikkere coatings produceren dan conventionele vloeibare coatings zonder te lopen of te verzakken.
  • Poedercoatingresten kunnen worden hergebruikt. Het is dus mogelijk om bijna voor 100% gebruik te maken van het poeder.
  • Poedercoatingproductielijnen produceren minder gevaarlijk afval dan conventionele vloeibare coatings.
  • Materiaal- en exploitatiekosten van een poedercoatinglijn zijn over het algemeen lager dan voor conventionele vloeibare coatinglijnen.
  • Voorwerpen voorzien van een poedercoating hebben over het algemeen minder verschillen tussen de horizontaal en verticaal gecoate oppervlakken dan met vloeistof gelakte voorwerpen.
  • Een breed scala aan speciale effecten is eenvoudig te realiseren, die onmogelijk zou zijn te bereiken met andere coatingprocessen.


Terwijl poedercoaten veel voordelen heeft ten opzichte van andere coatingprocessen, zijn er enkele nadelen aan de technologie. Hoewel het relatief eenvoudig is om dikke coatings met een gladde, textuurvrije oppervlak aan te brengen, is het niet zo gemakkelijk wanneer je een gladde en dunne coating wilt. Hoe meer de laagdikte wordt verminderd, des te meer krijgt de coating een hobbelige structuur. Als de schil van een sinaasappel. Dit komt door de deeltjesgrootte en de glastemperatuur van het poeder. 

Voor optimale behandeling en toepasbaarheid hebben de meeste poedercoatings een deeltjesgrootte tussen de 30 tot 50 micrometer (μm) en een glastemperatuur van 200°C. Voor dergelijke poedercoatings is een laag van meer dan 50 μm nodig voor een mooie gladde laag. Afhankelijk van het eindproduct wordt bepaald welke laagdikte acceptabel is. Veel fabrikanten geven de voorkeur aan een zekere mate van ruwheid, aangezien dit helpt de gebreken van het metaal te verbergen. Ook is de coating zo minder gevoelig voor vingerafdrukken. 

Er zijn zeer gespecialiseerde processen waarbij poedercoatings van minder dan 30 μm, of met een glastemperatuur beneden de 40°C worden gebruikt om gladde dunne, films te produceren. Een variatie van droge poedercoating, het poeder slurry proces, combineert de voordelen van poedercoatings en vloeistofcoatings door zeer fijne poeders van 1-5 μm deeltjesgrootte te verdelen in water. Hiermee kunnen coatings met een lage laagdikte worden geproduceerd. 

Soorten poedercoatings

Er zijn twee hoofdcategorieën poedercoatings: thermoharders en thermoplasten. Thermoharders bevatten een vernettingsmiddel, of cross-linker. Wanneer het poedermengsel wordt gebakken, dan reageren de verschillende poedercomponenten met elkaar tot een polymeer. Thermoplasten ondergaan geen extra reacties tijdens het bakproces. Ze smelten en vloeien uit en vormen zo de uiteindelijke coating. 

De meest gebruikte polymeren zijn polyester, polyurethaan, polyester-epoxy (bekend als hybride), direct epoxy (fusion bonded epoxy) en acryl. 

Productie van het poeder

De polymeerkorrels worden gemengd met een verharder, pigmenten en andere poeders in een menger. Dit mengsel wordt verhit in een extruder. Het geëxtrudeerde mengsel wordt vlak gewalst, gekoeld en dan gebroken in kleine chips. Deze worden vervolgens gemalen en gezeefd tot een fijn poeder.

 

Het poedercoatingproces

Het poedercoatingproces bestaat uit drie stappen. Voorbereiding of voorbehandeling van het te coaten werkstuk, het aanbrengen van de poedercoating en het uitharden. 

Voorbereiding
De verwijdering van olie, zand, vetten, metaaloxiden en lasslakken is essentieel ter voorbereiding op het poedercoatingproces. Het kan worden gedaan door diverse chemische en mechanische methoden. 

Bij een chemische voorbehandeling worden fosfaten of chromaten gebruikt. Het werktstuk wordt ondergedompeld of bespoten. Dit wordt vaak in meerdere stappen gedaan. Deze stappen bestaan uit het verwijderen van vuil, ontvetten, etsen, verschillende spoelingen en het uiteindelijke fosfateren of chromateren van het werkstuk. Deze voorbereiding verbetert de hechting van het poeder op het metaal. 

Een andere methode van voorbereiding van het oppervlak is zandstralen of gritstralen. Dit wordt gebruikt om producten gemaakt van hout, kunststof, en glas een textuur te geven, te etsen en te ontvetten. 

Het aanbrengen van de poedercoating
De meest gebruikelijke wijze van aanbrengen van poedercoating op metalen voorwerpen is door het poeder te spuiten met een elektrostatisch spuitpistool. Het spuitpistool geeft de poeder een negatieve elektrische lading mee door middel van de zogenaamde ‘corona-oplading’. Het poeder wordt richting het werkstuk, dat geaard is, gespoten. Vervolgens wordt het poeder naar het werkstuk getrokken door de elektrostatische lading. 

Het poeder kan ook door middel van wrijvingsspanning worden opgeladen. Dit noemt men een ‘tribo-oplading’. Het poeder wordt positief geladen terwijl het langs de wand van een teflonbuis wrijft in het spuitpistool. Deze geladen poederdeeltjes hechten zich dan aan de geaarde ondergrond. 

Uitharden
Wanneer een thermohardende poeder wordt blootgesteld aan een verhoogde temperatuur begint het te smelten en vloeit het uit op het werkstuk. Vervolgens onstaat er een chemische reactie waardoor er een polymeer ontstaat met een hoger moleculair gewicht. Dit proces noemt men vernetting, of crosslinking. Het vereist een bepaalde temperatuur gedurende een bepaalde tijd om tot volledige uitharding te komen. Bij de meeste poeders is dit bij 200°C gedurende 10 minuten. 

Meer informatie over poedercoaten vindt u hier.