Wie beflocke ich richtig? - Vorbehandlung

Vorbehandlung

Das zu beflockende Objekt, unabhängig ob es sich um eine gerade Fläche, rotationssymmetrische Teile, Hohlkörper oder andere Formen handelt, sollte im ersten Schritt, je nach vorhandener Oberflächenbeschaffenheit, gereinigt bzw. vorbehandelt werden. Dies dient der Verhinderung möglicher Haftungsprobleme zwischen dem Substrat und dem Klebstoff. Die Ursachen von Haftungsproblemen sind meist Verschmutzung, Alterung, die Materialbeschaffenheit bzw. die zu geringe Oberflächenspannung des Substrats.

Übliche Verfahren sind die Behandlung mit Lösungsmitteln, mechanisches aufrauen, der Auftrag von Primern oder Grundierungen sowie plasmieren.

Wie beflocke ich richtig? - Klebstoffauftrag

Klebstoffauftrag

Nach der Vorbehandlung des Substrats folgt der Auftrag des Flockklebstoffs. Hierbei ist es wichtig den Klebstoff anhand der späteren Verwendung auszuwählen, sodass er für die jeweilige Anwendung geeignet ist. Informationen und Beratung zur Auswahl des richtigen Klebstoffs können bei unterschiedlichen Herstellern angefragt werden. Vor dem eigentlichen Klebstoffauftrag sollte die Oberflächenspannung und -beschaffenheit des Substrats überprüft werden. Im besten Fall wird der Klebstoff vorab in Verbindung mit der Substratoberfläche getestet.

Das Auftragen des Klebers kann mittels streichen, walzen, drucken, spritzen oder rakeln erfolgen. Dabei werden nur die zu beflocken-den Flächen mit Klebstoff beschichtet. Um nicht zu beflockende Stellen zu schützen können Schablonen oder Klebeband verwendet werden. Im Falle von Rakeln oder Drucken ist die Klebefläche bereits definiert.

Beim Auftrag des Klebers ist darauf zu achten eine gleichmäßige Schichtstärke zu erzielen. Hierbei gilt die Faustregel: die Schichtstärke des trockenen Klebstoffs soll 10 % der Flockfaserschnittlänge entsprechen. Dadurch lässt sich eine optimale Verankerung der Fasern im Klebstoff erzielen.

Nachdem Auftragen des Klebstoffs muss das Substrat zeitnah beflockt werden, denn sobald der Klebstoff leicht angetrocknet ist lassen sich die Flockfasern nur noch schlecht verankern. Aufgrund dessen ist bei der Auswahl des Klebstoffs darauf zu achten wie viel Zeit zwischen dem Klebstoffauftrag und der Beflockung verbleibt. Dies bezeichnet man als sogenannte offene Zeit.

Wie beflocke ich richtig? - Beflockung

Beflockung

Nach der Vorbehandlung und dem Klebstoffauftrag kann die eigentliche Beflockung, mit Hilfe eines elektrostatischen Feldes erfolgen. Dies geschieht manuell, halb- oder vollautomatisch, elektrostatisch oder elektrostatisch-pneumatisch, abhängig von der Form des zu beflockenden Objekts. Die elektrostatische Ladung dient dabei der Überbrückung von Widerstand in Form des Zusammenspieles von den Luftkonditionen, dem Abstand der Elektrode zum Substrat, der Leitfähigkeit und der Spannung. Die Flockfasern werden auf eine Spannung von 5-70 kV aufgeladen. Die Feldlinien der elektrostatischen Ladung sorgen dafür, dass die Flockfasern sich gegenseitig abstoßen und entlang der Feldlinien ausrichten. Dies hat zur Folge, dass die Flockfasern sich senkrecht im Klebstoff verankern, da die Feldlinien immer senkrecht auf die zu beflockende Oberfläche treffen. Bei einem elektrischen Feld kann man zwischen drei verschiedenen Arten unterscheiden:

Einem elektrischen Feld zwischen zwei punktförmigen Ladungen, einem elektrischen Feld zwischen zwei Plattenelektroden und einem elektrischen Feld zwischen einer punktförmigen Ladung und einer Plattenelektrode.

Dabei bildet die Elektrode im Beflockungsgerät den Pluspol ab. Entscheidet ist, dass das zu beflockende Objekt mit einem Erdungskabel verbunden ist und somit den Minuspol bildet.

Elektrostatisches Feld zwischen zwei punktförmigen Ladungen

Elektrostatisches Feld zwischen zwei Plattenelektroden

Elektrostatisches Feld zwischen einer punktförmigen Ladungen und einer Plattenelektrode

Einflussparameter für ein optimales Beflockungsergebnis sind die Präparation der Flockfaser, die Luftkonditionen und der Abstand zwischen Elektrode und dem Substrat. Dabei ist es wichtige die Parameter nicht getrennt voneinander, sondern in einem Zusammenspiel zu betrachten. Denn jede der einzelnen Größen beeinflusst die anderen. Für eine optimale Beflockung müssen die Flockfasern eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit vorweisen. Dies ist möglich aufgrund der Präparation der Fasern mit Kodensationsprodukten, Metallsalzen, Gerbsäuren oder anderen Stoffen die die Leitfähigkeit unterstützen.

Darüber hinaus müssen die Flockfasern über eine ideale Restfeuchte verfügen um ihre elektrische Leitfähigkeit optimale entfalten können. Aufgrund dessen muss während des Beflockungsprozesses die empfohlene Temperatur und Luftfeuchtigkeit des Herstellers eingehalten werden. Die relative Luftfeuchtigkeit bei der Verarbeitung von Flock liegt zwischen 55 % und 65 %. Diese bedingt neben der Feuchtigkeit der Flockfaser die optimale Leitfähigkeit.

Weiterhin muss der Flock konditioniert werden. Wenn er sich mehrere Stunden in einem Vorratsbehälter befindet, kann es zu einer Verschlechterung der Konditionierung kommen sodass eine optimale Beflockung aufgrund geänderter Prozessparameter nicht mehr möglich ist.

Nach der Beflockung eines Substrats sind lediglich rund 10 % der Oberfläche tatsächlich mit Flockfasern bedeckt. Dies ist auf die elektrostatische Ladung die die einzelnen Flockfasern aufweisen zurückzuführen. Durch die Spannung erzeugt jede einzelne Faser ein elektrostatisches Feld um sich herum. Dadurch kann die nächste Faser erst in einem gewissen Abstand wieder verankert werden. Die Größe des Feldes ist abhängig von der Länge der Flockfaser, dabei gilt: je länger die Faser, desto Größer das elektrostatische Feld. Die dadurch entstehenden Luft- bzw. Hohlräume dienen und beeinflussen die verschiedensten Funktionen von Flock:

Sobald die ersten Fasern im Klebstoff bzw. auf dem Substrat verankert sind bilden diese neben den Feldlinien um sie herum weitere nach oben, die ebenfalls wie die anderen Feldlinien den Abstand zwischen den Fasern bestimmen.

Neben der Beachtung der elektrostatischen Felder die sich um die einzelnen Fasern bilden ist der Abstand zwischen der Elektrode und dem Substrat bei der Beflockung wichtig. Je größer der Abstand zwischen dem Plus- und Minuspol, desto schwierige wird die Beflockung und desto schlechter das Ergebnis.

Dies kann aber durch die Erhöhung der Kilovolt verhindert werden. Das heißt je größer der Abstand zwischen der Elektrode und dem Substrat desto mehr Spannung wird benötigt.

Bei der Beflockung hat man die Auswahl zwischen zwei verschiedenen Arten bzw. Geräten: der rein elektrostatischen Beflockung oder der elektrostatisch-pneumatischen Beflockung.

Elektrostatische Geräte einigen sich vor allem für flache und gerade Oberflächen. Diese Art der Beflockung kann sowohl in großen Industrieunternehmen mit Großanlagen durchgeführt werden, als auch zuhause mit kleinen Handflockgeräten für den Privatanwender.

Die rein elektrostatische Beflockung kann auch entgegengesetzt der Schwerkraft, also von unten nach oben erfolgen. Während des Prozesses springt der Flock zwischen den beiden Polen hin und her solange bis er im Klebstoff verankert oder aus dem Feld gefallen ist. 

Die elektrostatisch-pneumatische Beflockung wird bei Objekten angewendet die konkav bzw. vertieft sind. Dies ist begründet auf den sogenannten Faraday’schen Käfig, der dafür sorgt, dass die Ladung abgeschirmt wird und nicht in Vertiefungen oder Hohlräume vordringen kann. Bei der elektrostatisch-pneumatischen Beflockung wird im Gegensatz zur rein elektrostatischen, Luft an die Elektrode zugeführt. Dadurch können die Flockfasern den Widerstand in Vertiefungen und Hohlräumen durchbrechen. Weil diese dem geringsten Widerstand entlang des Luftstroms folgen.

Darüber hinaus kann, unabhängig ob rein elektrostatische oder elektrostatisch-pneumatische Beflockung eine Hilfselektrode genutzt werden, die bei größeren Abständen zwischen Substrat und Elektrode unterstützend wirkt und die elektrostatische Ladung aufrechterhält.

Wie beflocke ich richtig? - Trocknung

Trocknung

Nach der Beflockung werden die beflockten Objekte an der Luft oder in einem Ofen getrocknet. Getrocknet werden kann durch Heißluft, Infrarot-Strahlung oder einem Vakuum. Einfluss auf den Trocknungsprozess haben dabei verschiedene Parameter: Zum einen die Wärme bzw. Temperatur, die Luftfeuchtigkeit im Trockner und der Luftaustausch bzw. die  -zirkulation.

Explizite Angaben zur Trocknung können bei Klebstoffhersteller abgefragt werden.

Wie beflocke ich richtig? - Reinigung

Reinigung

Nach der Trocknung erfolgt die Reinigung des Objekts um die überschüssigen Flockfasern zu entfernen. Dies kann mit Hilfe von Abblasen, -saugen, -bürsten oder -waschen erfolgen.

Im Rahmen der Reinigung kann auch sogenannte ionisierte Luft zum Einsatz kommen. Diese entsteht mit Hilfe von Ionisatoren, die Sauerstoff-Ionen durch elektrische Ionisation von Molekülen erzeugen. Sobald diese auf eine Oberfläche geblasen wird, wird das Material auf der Oberfläche, also überschüssige Flockfasern, aufgeladen bzw. entladen. Aufgrund dessen verlieren lose Flockfasern ihre Haftung zu anderen und können somit entfernt werden.

Informationen zur Verwendung der idealen Flockfasern findest du hier.