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a) Erklärung des Verfahrens aus physikalischer Sicht
Das elektrostatische Lackieren ist ein Verfahren, bei dem Lackpartikel elektrisch aufgeladen und dann auf ein Werkstück aufgetragen werden, das eine entgegengesetzte elektrische Ladung trägt oder geerdet ist. Dieses Verfahren nutzt die elektrostatische Anziehungskraft zwischen den geladenen Partikeln und dem Werkstück, um eine gleichmäßige Beschichtung zu erreichen.
Physikalische Grundlagen:
1.
Ladung: Lackpartikel werden in der Sprühdüse oder kurz davor mittels einer Hochspannungsquelle elektrisch aufgeladen. Das Werkstück selbst wird geerdet oder erhält eine entgegengesetzte Ladung.
2.
Anziehung: Aufgrund der elektrischen Ladung ziehen sich die Lackpartikel und das Werkstück gegenseitig an. Dieser Vorgang folgt dem Coulomb'schen Gesetz, welches besagt, dass die elektrostatische Kraft zwischen zwei Ladungen direkt proportional zum Produkt ihrer Ladungen und umgekehrt proportional zum Quadrat ihrer Entfernung ist.
3.
Abscheidung: Geladene Lackpartikel bewegen sich aufgrund der elektrostatischen Anziehungskraft auf das Werkstück zu und haften an seiner Oberfläche. Die Effizienz und Gleichmäßigkeit dieser Beschichtung werden durch die gleichmäßige Verteilung der Ladungen und die gezielte Anwendung der Sprühstrahlen erreicht.
b) Effektivität an Ecken und Kanten
Die Effektivität des elektrostatischen Lackierens an Ecken und Kanten eines Werkstücks lässt sich durch das Phänomen der Feldlinienkonzentration an spitzen und kantigen Objekten erklären. Dieses Phänomen ist auch als "Spitzeffekt" bekannt.
1.
Spitzeffekt: An scharfen Kanten und Ecken ist die Dichte der elektrischen Feldlinien größer als auf flachen Oberflächen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Ladungen sich an diesen Punkten konzentrieren und ein stärkeres elektrisches Feld erzeugen.
2.
Erhöhte Anziehung: Aufgrund des stärkeren elektrischen Feldes an Ecken und Kanten ist die Anziehungskraft auf die geladenen Lackpartikel in diesen Bereichen stärker. Dies führt dazu, dass sich mehr Partikel in diesen Gebieten ablagern.
3.
Gleichmäßige Beschichtung: Der verstärkte Lackauftrag an Ecken und Kanten kompensiert natürliche Tendenzen des Lackflusses, weg von diesen Bereichen zu fließen, und führt somit zu einer gleichmäßigeren und vollständigeren Beschichtung. Ohne den elektrostatischen Effekt würden diese Bereiche tendenziell dünn oder ungleichmäßig beschichtet.
Die Kombination aus der gezielten Ausrichtung von Lackpartikeln durch elektrostatische Kräfte und der natürlichen Tendenz des Spitzeffekts ermöglicht eine effektive und effiziente Beschichtung auch an komplex geformten Teilen und verbessert die Qualität sowie die Langlebigkeit der Lackierung.
