Elektronenstrahlhärtung Gehärtete Beschichtungen sind reif für die Zukunft

Autor / Redakteur: David Helsby, Präsident von Radtech Europe / Luca Meister

>> Die Möglichkeiten und Vorteile für gehärtete Beschichtungen sind in Anbetracht einer umweltfreundlichen Zukunft der Industrie bedeutend. Der Energieverbrauch der Elektronenstrahlhärtung ist niedrig, die behandelten Oberflächen sind kratzfest, chemikalien- und farbbeständig. Radtech Europe, ein europäischer Industrieverband, veranstaltet vom 15. bis am 17. Oktober in Basel eine Konferenz und Ausstellung zum zukunftsträchtigen Verfahren.

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Elektronenstrahlhärten: Das Verfahren ist einsatzbereit.
Elektronenstrahlhärten: Das Verfahren ist einsatzbereit.
(Bild: Radtech)

Die ersten Experimente mit Elektronenstrahlen reichen zurück bis in die 1920er-Jahre in den USA. Doch die ersten Versuche, Lacke mit Elektronenstrahlhärtung (ESH) zu trocknen, wurden erst im Jahr 1960 durchgeführt. Das Funktionsprinzip der ESH besteht darin, dass ein Elektronenbündel in einer Beschichtung eine Vernetzung induziert, die mit einer radikalischen Polymerisation verbunden ist, wie sie aus der organischen Chemie bekannt ist. Diese Vernetzung ist nur möglich, wenn der Lack Doppelbindungen, z. B. in Form von Ethylen-, Propylen-, Vinyl- oder Acrylgruppen, enthält. Die Letzteren werden aufgrund der Kombination mehrerer vorteilhafter Eigenschaften bevorzugt.

Elektronenbeschleunigung im elektrischen Feld

Die Elektronen werden erzeugt, indem ein elektrischer Strom durch einen Wolframdraht geleitet und dann im Vakuum in einem elektrischen Feld beschleunigt wird. Die Elektronen verlassen den Beschleuniger durch ein Fenster aus Titanfolie, das für die Elektronen durchlässig ist. Dieses Verfahren bietet sich hauptsächlich für flache Produkte an, obwohl das Elektronenspektrum auch geeignet ist, um eine gewisse Profilhöhe zu härten.

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Jetzt wird das mit Lack oder Tinte beschichtete Produkt unter dem Titanfenster hindurchgeführt, sodass der Elektronenstrahl die Schicht härten kann. Hierzu wird eine Schutzgasatmosphäre benötigt, da der vorhandene Sauerstoff zu einer Reihe von ungewünschten reaktiven Bindungen in der Beschichtung führen würde. Für gewöhnlich kommt reiner Stickstoff (mindestens 99,98 Prozent) mit einem Sauerstoffanteil von weniger als 200 ppm zum Einsatz.

Dosierung und Energiedichte

Die Elektronenstrahlhärtung ist vor allem von der Dosis und der Energiedichte der Elektronen abhängig. Die Dosis bezeichnet die Menge an Elektronen, die auf die Beschichtung auftreffen, und wird von der Temperatur des Wolframdrahts bzw. der Stromstärke und/oder der Spannung bestimmt. Sie definiert die Geschwindigkeit bzw. den Grad der Vernetzung, der in Verbindung mit einer bestimmten Vorschubgeschwindigkeit erreicht werden kann.

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